¿Qué tan común es la capacidad de compensar un motor perdido a través de gimbaling?

¿Qué tan común o poco común es esa solución? ¿Puede uno, por ejemplo, suponer de manera plausible que un cohete con 4 motores colocados radialmente (central, 5º motor desactivado por ciertas razones) puede continuar volando en línea recta con tres motores con uno de los motores laterales apagado (sin saber mucho más sobre el cohete)? ?

Es muy común. Dudaría en decir que puede "simplemente asumirlo de manera plausible", pero la capacidad de sobrevivir a una parada del motor es una característica muy útil y es casi gratis diseñar si está asumiendo un grupo de 4 o más motores con cardán. Si los motores no tienen un montaje demasiado ancho, solo necesita una pequeña cantidad de rango de cardán adicional (más allá de lo que se necesita para la dirección nominal) para compensar la pérdida del motor.

Hay algunos lanzadores con capacidad comprobada de salida del motor fuera de borda a través de gimbaling.

• Saturno V: el Apolo 6 perdió no uno sino dos motores fuera de borda en la segunda etapa y pudo continuar el ascenso a una órbita un tanto desequilibrada en los 3 restantes. estaba desequilibrado. El motor n.° 2 comenzó a tener fugas de combustible y a perder potencia aproximadamente 70 segundos después de la combustión de la segunda etapa, pero luchó durante unos minutos más antes de fallar por completo en T+413, casi cuatro minutos y medio después de la combustión de la segunda etapa. Una válvula de cierre del oxidante para el motor n.° 3 se conectó por error a los controles del n.° 2, por lo que cuando el sistema de gestión del motor intentó cerrar el flujo de propulsor al motor defectuoso, también mató al n.° 3. (Más detalles exhaustivos en el documento de análisis de fallas de Rocketdyne.) Si ambos motores se hubieran perdido al principio de la quema, habría sido una situación de pérdida del vehículo.

• Falcon 9: el vuelo CRS-1 de SpaceX perdió un motor de esquina (en el antiguo diseño 3x3 Falcon 9 1.0) y continuó el ascenso.

• Saturno I: los vuelos SA-4 y AS-101 volaron en misiones exitosas con un solo motor apagado al final del vuelo de la primera etapa: SA-4 como prueba, AS-101 accidentalmente.

Un lanzador de motores agrupados del que no estoy seguro es el cohete Proton ; Ha tenido varias fallas en el lanzamiento en la primera etapa, pero no creo que ninguna de ellas haya sido fallas de un solo motor sin complicaciones. Cada uno de los 6 motores de primera etapa RD-253/RD-275 giran en un solo plano, por lo que hay límites en cuanto a cuánto podrían contribuir a la compensación por un motor perdido.

Soyuz podría no ser capaz de gestionar la pérdida de un motor de refuerzo. A pesar de la forma en que están inclinados los cuerpos de los propulsores, los propios motores parecen estar fijos paralelos al eje longitudinal del cohete, en lugar de apuntar a través del CG; la estabilidad se mantiene con pequeñas toberas de cohete vernier giratorias en lugar de cardar las toberas principales, por lo que es posible que no tenga la autoridad de control necesaria para compensar la pérdida de un motor fuera de borda. En cualquier caso, el combustible restante en un propulsor apagado no se usaría (no hay una instalación de alimentación cruzada), lo que probablemente fallaría en la misión incluso si el cohete mantuviera la estabilidad.

Los propulsores líquidos en el Gran Marcha 3B están al menos apuntados a través del CG ( como se discutió aquí ), por lo que perder uno no desestabilizaría severamente el cohete; al igual que con Soyuz, el combustible en ese propulsor se desperdiciaría.

Por el contrario, el único lanzador que conozco que fue diseñado para manejar una parada de motor apagando el motor opuesto fue el N-1 . Sus motores de primera etapa no estaban cardanizados; La dirección se logró con acelerador diferencial y aletas de rejilla. Por lo tanto, perder un motor casi exigió que se apagara el motor opuesto, pero con 30 motores de primera etapa, la pérdida de dos no sería un problema después de los primeros segundos de vuelo.