APU en la lanzadera espacial: ¿cómo funciona?

La APU en la lanzadera espacial (Auxiliary Power Unit o Unidad de Potencia Axiliar) se compone de una turbina de gas donde se quema oxígeno y queroseno para mover una turbina. Ésta acciona a su vez una caja de accesorios donde se encuentran acoplados diversos generadores.

Sin embargo, no solo en los aviones se utilizan APU. También se utilizaban en las ya retiradas lanzaderas espaciales.

Esquema general del sistema de la APU en la lanzadera espacial Space Shuttle de la NASA
Esquema general del sistema de la APU en la lanzadera espacial Space Shuttle de la NASA

Primero, una de las mayores particularidades que diferencian una APU de un avión de una de la lanzadera espacial es que en la segunda, el comburente no es oxígeno.

Debido a que no hay oxígeno en el espacio ni a grandes altitudes se usa un compuesto químico llamado hidracina. La hidracina también se usa en aviones de combate como el F16 y produce un gas que es el que mueve finalmente una turbina, accionando una caja de accesorios, como en el caso de una APU convencional.

Datos generales de las APU en una lanzadera espacial:

  • Cada lanzadera tiene 3 APU localizadas en la parte trasera de la bodega de carga, debajo del estabilizador vertical.
  • Aunque hay 3 por redundancia, cada APU se encarga de una parte del conjunto de actuadores hidráulicos. (Por ejemplo, la APU 1 se encarga únicamente de la extensión del tren de aterrizaje)
  • Los sistemas hidráulicos que las APU alimentan son los siguientes: Control del vector de empuje mediante el giro de los 3 motores principales (1), actuación de válvulas de los 3 motores principales, movimiento de las superficies aerodinámicas (alerones, flaps, rudder, speedbrake) en aterrizaje y despegue, desconexión del tanque externo, extensión tren de aterrizaje y dirección de la pata de morro.
  • Cada unidad genera una potencia de 135 CV y pesa unos 140 kg.
  • Se generan 3000 psi de presión hidráulica
  • Con el combustible que llevan almacenado, cada una de ellas pueden funcionar hasta un máximo de 110 minutos.
  • Cada compartimento de APU está calentado para que nunca descienda la temperatura de la APU a menos de 7.2º C (45º F).
Localización de las APU en la lanzaderas espacial
Localización de las APU en la lanzaderas espacial

El sistema de combustible de las APU se basa en el compuesto hidracina (N2H4) y un catalizador. Cuando la hidracina entra en contacto con el catalizador, se produce una reacción que produce un gas. Ese gas mueve la turbina que a través de una caja de engranajes mueve la bomba hidráulica. Como dato curioso, la temperatura alcanzada en la cámara de combustión es de 930º C (1700º F). A la salida del conducto de los gases de escape de la APU se alcanzan los 540º (1000º F).

El sistema de combustible de las APU de la lanzadera espacial es diferente al propio sistema de combustible de lanzaderas espaciales.

La caja de engranajes es lubricada por aceite. Éste aceite se conduce a unos refrigeradores donde se inyecta agua a la línea de aceite con el fin de refrigerarla y así hacer descender su temperatura para su óptimo funcionamiento. Éstos refrigeradores también refrigeran el fluido hidráulico.

(1): Éste video explica a lo que se refiere éste punto.

Comprobación del giro de los motores de la lanzadera espacial

El funcionamiento íntegro de las APU en la lanzadera espacial se puede leer en la página web de NASA.

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