viernes, 23 de noviembre de 2007

El misil balístico alemán V2

Durante la Segunda Guerra Mundial la Alemania nazi desarrolló el primer cohete de combustible líquido de uso práctico de la historia. ¡Valiente hazaña! Es cierto, no sabemos si se puede calificar de uso práctico la destrucción de una ciudad en el contexto de una guerra que dejo atrás más de 50 millones de muertos. Por otra parte, el desarrollo de los motores cohete y de los programas espaciales tanto de los Estados Unidos de Norteamérica como de la URSS o Inglaterra se basaron en buena medida en la experiencia de estas bombas volantes. Doble motivo para no dejarlas en el olvido, aunque en lo que ahora nos fijaremos es en su aspecto técnico.

El A-4 / V-2 era un misil balístico, con un alcance de hasta 362 kilómetros y una carga explosiva de 738 kilogramos de una sustancia denominada Amatol Fp60/40. Como que no era muy preciso disparándose a tanta distancia se utilizó contra las grandes ciudades, y por tanto, contra población civil. El primero se lanzó contra un objetivo el 8 de septiembre de 1944 y continuaron lanzándose hasta marzo de 1945. Sobre Londres cayeron unos 500 y varios cientos más en condados cercanos. Otra de las ciudades más castigadas por los V-2 fue Amberes, aunque fueron bastantes más los objetivos y un total de unos 3.000 los misiles lanzados durante la guerra.

El cohete medía 14,3 metros de largo y 1,65 metros de diámetro en la parte central más gruesa. El peso en el momento del lanzamiento, totalmente cargado de combustible, era de 12.800 kilogramos.

Desde arriba hacia abajo los componentes del misil eran los siguientes: en el cono de ataque estaba situada la carga explosiva, a continuación se encontraba el equipo de control formado por dos giroscopios, un acelerómetro y el equipo de control por radio, debajo se situaban los depósitos de alcohol y el de oxígeno líquido e inmediatamente después los depósitos de agua oxigenada y permanganato, la turbo-bomba, los depósitos de aire comprimido y el motor cohete y en la cola las cuatro aletas para el control de la dirección con sus cuatro paletas móviles y los cuatro timones de grafito. Sobre las aletas de dirección se situaban las antenas del control por radio.

El motor cohete estaba alimentado por una mezcla de 75% de alcohol etílico y 25% de agua como combustible y oxígeno líquido como oxidante. Para introducir el combustible y el oxígeno en la cámara de combustión se utilizaba una turbo-bomba accionada con agua oxigenada al 80%. Para accionar la turbina se mezclaba el agua oxigenada con un catalizador, en este caso una disolución de 33% de permanganato de sodio en 66% de agua, de forma que se disociaba el agua oxigenada en agua y oxígeno, produciéndose a la vez una gran cantidad de calor que transformaba el agua en vapor de agua. De esta forma era el vapor de agua el que movía la turbina que accionaba las bombas centrífugas. Esta turbina de vapor proporcionaba una potencia de 580 caballos a una velocidad de giro de 3.800 r.p.m. El tubo de salida del vapor de escape de la turbina conducía a un intercambiador de calor que aprovechaba parte del calor residual para vaporizar una pequeña cantidad de oxígeno líquido utilizado en la presurización de los depósitos de oxígeno.

Antes del lanzamiento, el V-2 vacío pesaba 4.539 kilogramos, se llenaba entonces de 3.710 kilogramos de una mezcla de alcohol y agua, 4.900 kilogramos de oxígeno líquido a una temperatura de 183 grados bajo cero, 175 kilogramos de agua oxigenada y 22 kilogramos de la disolución de permanganato de sodio. Los depósitos de aire comprimido y de nitrógeno se llenaban a una presión de 200 atmósferas, acabándose de esta forma la fase de llenado del cohete. A continuación se conectaban los cables de alimentación eléctrica exterior que comenzaban a hacer girar los giroscopios con corriente continua de 28 voltios y 60 amperios. Estos cables se mantenían conectados hasta el despegue para mantener totalmente cargadas las baterías de a bordo.

En el momento del encendido del motor se introducía aire a presión a 32 atmósferas para presurizar los depósitos de agua oxigenada y permanganato y enviar estos dos componentes hacia la turbina que comenzaba a girar a 3.800 r.p.m. bajo los efectos del vapor de agua a 385 grados de temperatura. Las bombas comenzaban a inyectar en la cámara de combustión alcohol a una presión de 23 atmósferas, a través de 1.224 inyectores y en una cantidad de 58 kilogramos por segundo. Este alcohol circulaba previamente por la cámara formada por la doble pared de la cámara de combustión con el fin de refrigerarla. Al mismo tiempo se inyectaba oxígeno líquido a una presión de 17 atmósferas a través de 2.160 inyectores situados en 18 cabezas inyectoras situadas en la parte superior de la cámara de combustión y en una cantidad de 72 kilogramos por segundo.

Una vez encendida la mezcla de forma espontánea la temperatura alcanzada dentro de la cámara de combustión era de 2.700 grados a una presión de 15 atmósferas, expulsando los gases quemados por la tobera del motor a una velocidad de 2.000 metros por segundo. Antes del despegue se hacía funcionar el motor a baja potencia con un empuje de 2.947 kilogramos, que una vez comprobado el buen funcionamiento del propulsor se aumentaba hasta 24.574 kilogramos y se procedía al lanzamiento. En este momento se desconectaban los cables auxiliares mediante un sistema electromagnético.

Durante cuatro segundos después del despegue el cohete subía verticalmente. A partir de ese momento comenzaba a inclinarse siguiendo un programa preestablecido controlado por un temporizador. Durante 43 segundos se iba inclinando hasta alcanzar una trayectoria con una inclinación de 47 grados respecto de la vertical. A partir de aquí mantenía su trayectoria hasta el momento en que se apagaba el motor, cosa que ocurría a los 65 segundos, más o menos, después del despegue, en función de lo lejos que se quisiera hacer llegar. A partir de aquí, y desde una altura de 80 a 90 kilómetros, el cohete seguía una trayectoria parabólica de caída libre hacia su objetivo.

La aceleración inicial del cohete era de 0,9g y se elevaba hasta 5g en el momento del apagado del motor. La velocidad máxima alcanzada era de 1.600 metros por segundo, que se reducía, debido al rozamiento con el aire, a 800 metros por segundo en el momento del impacto.

Mientras el motor cohete estaba encendido se dirigía su trayectoria utilizando cuatro timones de grafito situados dentro del flujo de los gases de escape del motor, y también cuatro paletas móviles situadas en la parte exterior de sus aletas, todos ellos de accionamiento hidráulico. Las cuatro paletas de grafito estaban controladas por uno de los giroscopios y se encargaban de mantener la verticalidad durante los cuatro primeros segundos, corrigiendo las desviaciones que se pudiesen producir. Otro giroscopio controlaba el movimiento de las dos paletas situadas perpendicularmente al plano de la trayectoria y que iban llevando ésta hasta los 47 grados de inclinación con respecto a la vertical. El equipo de control se completaba con un acelerómetro que se encargaba de generar la señal para apagar los motores, según unos valores establecidos al iniciarse el lanzamiento.

A continuación se puede ver un video con imágenes de los lanzamientos de los V2, unos exitosos y otros fallidos.


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