El único que conozco es la bomba LP LOX en RD-0120 . Un diseño de carretes múltiples ya es un valor predeterminado para los motores a reacción, que son básicamente bombas de aire impulsadas por turbinas. Una bomba de carretes múltiples puede ahorrar al menos el peso del conducto que conecta la bomba LP y HP al menos, lo que desarrolla una capa límite en el líquido bombeado, sin mencionar la capa límite adicional si este conducto tiene una o más juntas flexibles. en eso. Si la bomba de oxígeno HP es demasiado difícil de usar con un diseño de múltiples carretes, entonces al menos la bomba de combustible HP puede usar este diseño para ahorrar algo de peso, idealmente combinando las bombas LP y HP y el prequemador en un solo conjunto como un pequeño motor a reacción (Pero, por supuesto, ningún motor a reacción tiene una presión de fondo de 200 bar o más).
El motivo de los ejes/carretes múltiples es permitir que las etapas internas/de mayor presión giren a una velocidad diferente (mayor) que las etapas externas de menor presión.
En los motores a reacción de aviación esto resuelve dos problemas bastante específicos. A saber:
Creación eficiente de combustión de mayor presión/relación de presión, para eficiencia termodinámica (en un rango de caudales).
Tener una amplia gama de configuraciones de aceleración/velocidad actual del motor/altitud que no provoquen una condición de sobretensión.
Las turbobombas criogénicas no tienen estos problemas, o al menos no en general.
El fluido que ingresa ya es tan denso como lo será, ya que la presión/densidad ya no están tan estrechamente acopladas.
Las condiciones de baja velocidad para la oleada en los jets no ocurren tanto en la cohetería.
También hay razones para no tener etapas de compresores en los cohetes. En particular, el factor limitante de la velocidad del carrete suele ser la cavitación (no relevante para los jets). Esto significa que muchos ensamblajes de turbobombas no podrían usar un segundo carrete sin correr el riesgo de cavitación. Los compresores 'Boost' se pueden usar para aumentar la presión en el sistema para evitar esto, pero esto agrega peso y complejidad, etc.
También hay ventajas específicas para los conjuntos de bombas, pero son bastante específicas.
Por ejemplo, el segundo eje aísla parte del aumento de presión debido al prequemador. Para los motores de combustión por etapas de un solo eje (es decir, RD-0120), esto es importante: los sellos utilizados para evitar fugas a lo largo del eje son complejos/caros/consumen helio. Este aislamiento reduce el gradiente de presión al que deben operar esos sellos, lo que solo puede ser algo bueno.
Equilibrar todo esto es un poco complejo y no podría predecir si eso hace viable o no un diseño de múltiples carretes. Sin embargo, espero que eso brinde una idea, al menos, de por qué no es una opción tan obvia como en los jets.
ADICIONES/ELABORACIONES:
La combustión que alimenta las turbobombas (análogas a la cámara de combustión de un jet) opera (y requiere) una presión relativamente alta.
En un motor a reacción, el carrete acciona un ventilador en la parte delantera. En un ensamblaje de turbobomba, esto pasa a accionar el compresor del 'otro' propulsor, el que no fluye a través de la propia turbobomba. En ambos casos, si el eje no está perfectamente sellado, parte del fluido de alta presión del medio puede filtrarse a lo largo del eje hacia lo que sea que esté impulsando el eje. En el caso de un jet esto no es un gran problema. Si una pequeña cantidad de los productos de combustión se escapan por el frente, no importa demasiado (todo es rico en oxidante y está a baja presión). En una bomba turbo, cualquier fuga de este tipo sería muy mala. Como uno de los fluidos es rico en combustible, el otro es rico en oxidante. Y está en un espacio confinado. AKA hoy no hay espacio para nada en las proximidades.
Para evitar esto, se utiliza un conjunto de sellos realmente complejo, y en el medio se inyecta un gas inerte (helio) a una presión enorme. Esto mantiene separadas las cosas que explotan cuando están juntas. Pero no es un arreglo ideal. Es pesado y consume helio, que debe almacenarse a alta presión. Lo que significa tanques de alta presión. Lo que significa más peso, más cosas que pueden salir mal, más costos de desarrollo y fabricación, etc.
El diseño de bobina doble ayuda aquí. En un diseño de 2 carretes, es el carrete de baja presión (eje interior/etapas exteriores) el que conduce. Por lo tanto, son solo las etapas de baja presión las que necesitan el elaborado sellado mencionado anteriormente. Si el líquido de la etapa interna se filtra hacia las etapas de menor presión, no es muy malo, ya que todavía está en el mismo tipo de propulsor y no causará ninguna combustión adicional.
Esto significa que solo tiene que sellar contra la etapa de presión más baja, lo que hace que todo sea más fácil (más ligero).
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