Motor cohete

El propulsor del cohete es una masa que se almacena, por lo general en alguna forma de depósito de carburante, antes de ser expulsado por el motor cohete en forma de un chorro de fluido para producir empuje.

Los cohetes con propulsores químicos son los más comúnmente utilizados, tienen reacciones químicas exotérmicas que producen gas caliente que se utiliza para impulsarlos. Alternativamente, una masa químicamente inerte se puede calentar mediante una fuente de alta energía a través de un intercambiador de calor, y entonces no se emplea cámara de combustión.

Un motor cohete sólido.

Los cohetes de propelentes sólidos se preparan como una mezcla de combustible y comburente llamado 'grano' y la carcasa de almacenamiento de propelente se convierte efectivamente en la cámara de combustión. En los cohetes de combustible líquido normalmente una bomba impulsa, por separado, el combustible y el comburente a la cámara de combustión, donde se mezclan y queman. Los motores cohete híbridos utilizan una combinación de propulsores sólidos y líquidos o gaseosos. Los cohetes tanto líquidos como híbridos utilizan inyectores para introducir el propulsor en la cámara. Estos son a menudo una serie de simples chorros - agujeros por los que el propelente se escapa bajo presión, pero a veces pueden ser boquillas de pulverización más complejas. Cuando dos o más propulsores inyectan los chorros de los propulsores suelen chocar deliberadamente ya que esto rompe el flujo en gotas más pequeñas que se queman más fácilmente.

En los cohetes químicos, la cámara de combustión es generalmente solo un cilindro y muy pocas veces se utilizan estabilizadores de llama. Las dimensiones del cilindro son tales que los propergoles son capaces de reaccionar completamente; diferentes propergoles requieren diferentes tamaños de cámara de combustión para que esto ocurra. Esto conduce a un número llamado L^*:

${\displaystyle L^{*}={\frac {V_{c}}{A_{t}}}}$

donde:

- V_c es el volumen de la cámara

- A_t es el área de la garganta de la tobera.

L^*:normalmente se sitúa en el intervalo de 0,64 a 1,5 m.

La combinación de temperaturas y presiones que normalmente se alcanzan en una cámara de combustión suele ser extrema en todos los sentidos. A diferencia de los motores a reacción que consumen aire, no está presente el nitrógeno atmosférico que tiene como efecto diluir y enfriar la combustión, y la temperatura puede alcanzar valores casi estequiométricos. Esto, en combinación con las altas presiones, significa que la velocidad de conducción de calor a través de las paredes es muy alta.

Distribución típica de la temperatura (T) y presión (p) y velocidad (v) en una tobera Laval.

El empuje del cohete es causado por las presiones que actúan en la cámara de combustión y en la tobera. Por la tercera ley de Newton, presiones iguales y opuestas actúan sobre el tubo de escape, y este se acelera a altas velocidades.

La tobera con su cono de expansión en forma de gran campana o boquilla da al motor cohete su forma característica.

En los cohetes, el gas caliente producido en la cámara de combustión se permite escapar de la cámara de combustión a través de una abertura (la "boca"), dentro de una boquilla de alta expansión relación 'de Laval'.

Cuando se proporciona suficiente presión a la tobera (aproximadamente 2,5 a 3 veces por encima de la presión ambiente) de la boquilla reactancias y se forma un chorro supersónico, acelerando dramáticamente el gas, convirtiendo la mayor parte de la energía térmica en energía cinética.

Las velocidades de escape varían dependiendo de la relación de expansión que la boquilla está diseñada para dar. No es raro que la velocidad de escape sea tan alta como diez veces la velocidad del sonido en el aire al nivel del mar.

Aproximadamente la mitad del empuje del motor del cohete proviene de las presiones desequilibradas dentro de la cámara de combustión y el resto proviene de las presiones que actúan contra el interior de la boquilla (véase el diagrama). A medida que el gas se expande (adiabáticamente), la presión contra las paredes de la boquilla hace que el motor del cohete se acelere en una dirección mientras el gas lo hace en la otra.

Para la eficacia como propulsor de un motor cohete es importante crear las presiones máximas posibles en las paredes de la cámara y la boquilla para una cantidad específica de agente propulsor, ya que este es el origen del empuje. Esto puede lograrse por los siguientes métodos:

• calentar el propelente a una temperatura tan alta como sea posible (utilizando un combustible de alta energía, que contiene hidrógeno o carbono y, eventualmente metales como el aluminio, o incluso, teóricamente, con energía nuclear)
• utilizar un gas de baja densidad específica (tan rico en hidrógeno como sea posible)
• utilizar propulsores que son, o se descomponen en, moléculas sencillas con pocos grados de libertad para maximizar la velocidad de traslación.

Puesto que todas estas cosas minimizan la masa del propelente utilizado, y puesto que la presión es proporcional a la masa de propelente presente a acelerarse a medida que empujan en el motor, y dado que a partir de la tercera ley de Newton, la presión que actúa sobre el motor también actúa recíprocamente en el propelente, resulta que para cualquier motor dado la velocidad del propulsor que sale de la cámara no se ve afectada por la presión de la cámara (aunque el empuje es proporcional). Sin embargo, la velocidad se ve afectada significativamente por los tres de los factores anteriores y la velocidad de escape es una excelente medida de la eficiencia del motor propulsor. Esto se denomina velocidad de escape, y después se toman en cuenta factores que pueden reducir, la velocidad eficaz del extractor es uno de los parámetros más importantes de un motor cohete (aunque el peso, coste, facilidad de fabricación y otros suelen ser también muy importantes).

Por razones aerodinámicas del flujo va sónica (" chokes ") en la parte más estrecha de la boquilla, la 'garganta'. Puesto que la velocidad del sonido en gases aumenta con la raíz cuadrada de la temperatura, el uso de gas de escape caliente mejora considerablemente el rendimiento. En comparación, a temperatura ambiente, la velocidad del sonido en el aire es aproximadamente 340 m/s mientras que la velocidad del sonido en el gas caliente de un motor cohete puede ser más de 1700 m/s; gran parte de este rendimiento se debe a una temperatura más alta, pero adicionalmente se eligen propulsores de cohetes para ser de baja masa molecular, y esto también da una velocidad mayor en comparación con el aire.

La expansión en la tobera del cohete luego multiplica aún más la velocidad, típicamente entre 1,5 y 2 veces, dando un chorro de escape hipersónico muy colimado. El aumento de velocidad de una tobera del cohete es determinada principalmente por su expansión relación área-la relación entre el área de la garganta para el área en la salida, pero las propiedades detalladas del gas también son importantes. Aumentar la relación de boquillas son más masivas pero son capaces de extraer más calor de los gases de combustión, aumentando la velocidad de escape.

La eficiencia de la tobera está afectada en la atmósfera por los cambios de la presión atmosférica con la altitud, pero debido a las velocidades supersónicas del gas que sale de un motor cohete, la presión del chorro puede ser o bien por debajo o por encima de la ambiente, y el equilibrio entre los dos no se ha alcanzado en todas las altitudes (Ver diagrama ).

Para un rendimiento óptimo de la presión del gas en el extremo de la boquilla solo debe ser igual a la presión ambiental: si la presión de los gases de escape es menor que la presión ambiente, a continuación, el vehículo será frenado por la diferencia de presión entre la parte superior del motor y la salida, por el otro lado, si la presión de los gases de escape es más alta, entonces la presión de escape que podría haber sido convertida en empuje no se convierte, y la energía se desperdicia.

Efecto de la presión exterior sobre el rendimiento de la tobera
Tobera subexpandida. El gas del chorro al final de la tobera tiene una presión mayor a la del ambiente por lo que la expansión continua fuera. Se desperdicia presión que se podría convertir en empuje.	Tobera crítica. La presión al final de la expansión en la tobera coincide con la ambiente.	Tobera sobreexpandida. La presión del chorro de gas es menor que la presión ambiente antes de acabar el recorrido por la tobera. El rendimiento también cae. Sin embargo, las toberas ligeramente sobreexpandidas producen más empuje que las toberas críticamente expandidas si no se produce la separación de la capa límite.	En las toberas con un gran sobreexpandido se pierde menos eficiencia, pero pueden causar problemas mecánicos con la tobera, y si el desprendimiento no es uniforme, producir fuerzas laterales.
El chorro se vuelve progresivamente más infraexpandido al ganar altura. Casi todos los motores cohete será un momento sumamente crecido en exceso durante el inicio de una atmósfera.[2]

Para mantener este ideal de la igualdad entre la presión de salida de los gases de escape y la presión ambiente, el diámetro de la boquilla tendría que aumentar con la altitud, dando a la presión de una boquilla más tiempo para actuar sobre (y la reducción de la presión de salida y temperatura). Este aumento es difícil de conseguir de una manera ligera, aunque se hace rutinariamente con otras formas de motores a reacción. En rocketry una boquilla compromiso ligero y se utiliza generalmente una cierta reducción en el rendimiento atmosférica se produce cuando se utiliza con criterio distinto del "diseño altitud" o cuando estrangulado. Para mejorar esto se han propuesto varios diseños de boquillas exóticos tales como la boquilla de enchufe , un paso boquillas , la boquilla de expansión y el aerospike, cada una proporcionando alguna forma para adaptarse a los cambios en la presión del aire ambiente y permitiendo que el gas se expanda más en contra de la boquilla , dando empuje adicional a altas altitudes.

Al agotar en un ambiente lo suficientemente baja presión (vacío) varias cuestiones surgen. Uno es el enorme peso de la tobera, más allá de un cierto punto, para un vehículo en particular, el aumento de peso adicional de la tobera al aumentar su tamaño es mayor que el aumento de rendimiento obtenido. En segundo lugar, como los gases de escape se expanden adiabáticamente dentro de la boquilla se enfrían, y, finalmente, algunos de los productos químicos pueden congelar, la producción de 'nieve' en el chorro. Esto provoca inestabilidades en el chorro y se debe evitar.

En una tobera Laval, el desprendimiento de flujo de gas de escape se produce en una boquilla groseramente-expandida. Como el punto de separación no será uniforme alrededor del eje del motor, se puede producir una fuerza lateral en el motor. Esta fuerza lateral puede cambiar con el tiempo y dar lugar a problemas de control con el vehículo de lanzamiento.

Los vehículos requieren típicamente la orientación general de cambiar de dirección sobre la longitud de la quemadura. Un número de diferentes maneras para lograr esto han sido volado:

• Todo el motor está montado en una bisagra o un cardán y cualquier propelente alimenta llegar al motor a través de tuberías de baja presión flexibles o acoplamientos giratorio.
• Solo la cámara de combustión y la tobera se gimbled, las bombas son fijos, y se alimenta a alta presión adjuntar al motor.
• Varios motores (a menudo inclinadas en ángulos ligeramente) se despliegan pero estrangulado para dar el vector general de lo que se requiere, dando solo una penalización muy pequeña.
• Paletas, que soportan alta temperatura, penetran en los gases de escape y se puede inclinar para desviar el chorro.
• Los motores son fijos, y propulsores vernier se utilizan para dirigir el vehículo.
• Inyección de agua dentro de la tobera.

El parámetro más importante para la eficiencia de un motor cohete es el impulso por unidad de propulsor, lo que se denomina impulso específico. Esto se mide ya sea como una velocidad (la velocidad eficaz del extractor en metros / segundo o pies / s) o como un tiempo (segundos). Un motor que da un gran impulso específico es normalmente muy deseable.

El impulso específico que se puede lograr es principalmente una función de la mezcla de propelente (en última instancia, es el factor que limita el impulso específico), pero los límites prácticos sobre presiones de la cámara y los coeficientes de expansión de tobera reducen el rendimiento que se puede lograr.

Rendimientos típicos de propelentes comunes

Nota: todas las actuaciones en una relación toberas de expansión de 40

A continuación se muestra una ecuación aproximada para calcular el empuje neto de un motor cohete:[3]

${\displaystyle F_{n}={\dot {m}}\;v_{e}={\dot {m}}\;v_{e-act}+A_{e}(p_{e}-p_{amb})}$

donde:
${\displaystyle {\dot {m}}}$	=  Caudal másico del gas de escape
${\displaystyle v_{e}}$	=  Velocidad eficaz de escape
${\displaystyle v_{e-act}}$	=  Velocidad del chorro real en el plano de salida de la tobera
${\displaystyle A_{e}}$	=  Área de flujo en el plano de salida de la tobera (o el plano en el que el chorro saliente se separan de la tobera)
${\displaystyle p_{e}}$	=  Presión estática en el plano de salida de la tobera
${\displaystyle p_{amb}}$	=  presión ambiente (o atmosférica)

Dado que, a diferencia de un motor a reacción, un motor cohete convencional carece de toma de aire, no hay "arrastrar frontal" a deducir del empuje bruto. En consecuencia, el empuje neto de un motor cohete es igual al empuje bruto (aparte de la contrapresión estática).

El término ${\displaystyle {\dot {m}}\;v_{e-act}\,}$ representa el empuje impulso, que se mantiene constante en una posición determinada del acelerador, mientras que el término ${\displaystyle A_{e}(p_{e}-p_{amb})\,}$ representa el término empuje de la presión. A toda velocidad, el empuje neto de un motor cohete mejora ligeramente al aumentar la altitud, ya que como la presión atmosférica disminuye con la altitud, la presión de empuje aumenta plazo. En la superficie de la Tierra el empuje de la presión se puede reducir hasta en un 30%, dependiendo del diseño del motor. Esta reducción disminuye aproximadamente exponencialmente a cero al aumentar la altitud.

El empuje máximo para un motor cohete se consigue maximizar la contribución dinámica de la ecuación, sin incurrir en sanciones de más expansión de los gases de escape. Esto ocurre cuando ${\displaystyle p_{e}=p_{amb}}$. Dado que los cambios de presión atmosférica con la altitud, los motores cohete de pasan muy poco tiempo de funcionamiento a la máxima eficiencia.

Debido a que el impulso específico varia con la presión, es útil una cantidad fácil de comparar y calcular. Debido a que los cohetes estrangulador en la garganta, y que el escape supersónico evita influencias externas en la presión, resulta que la presión a la salida es idealmente exacta proporcional al flujo de propelente, siempre que las proporciones de mezcla y eficiencia de la combustión se mantengan. Por tanto, es bastante usual reordenar ligeramente la ecuación anterior:[4]

${\displaystyle F_{vac}=C_{f}\,{\dot {m}}\,c^{*}}$

y así definir Isp vacío como:

${\displaystyle v_{evac}=C_{f}\,c^{*}\,}$

donde:

  ${\displaystyle c^{*}}$  =  La velocidad del sonido constante en la garganta

${\displaystyle C_{f}}$  =   El coeficiente constante de empuje de la boquilla (normalmente alrededor de 2)

Y por lo tanto:

${\displaystyle F_{n}={\dot {m}}\,v_{evac}-A_{e}\,p_{amb}}$

La potencia se pueden regular mediante el control de la tasa de combustión de los propelentes (usualmente medida en kg/s o libras/s). En los cohetes líquidos e híbridos, el flujo de propergol que entra en la cámara se controla por medio de válvulas, en los cohetes sólidos se controla cambiando el área de propelente que se está quemando y esto se realiza con el diseñado del grano propulsor (y por lo tanto no se puede controlar en tiempo real, sino que es algo preestablecido).

Generalmente se pueden regular hacia abajo hasta una presión de salida de alrededor de un tercio de la presión ambiente (a menudo la separación del flujo límite en las toberas) y hasta un límite máximo determinado únicamente por la resistencia mecánica del motor.

En la práctica, el grado en que los cohetes se pueden regular varía grandemente, pero la mayoría de los cohetes se pueden regular por un factor de 2, sin gran dificultad. La limitación típica es la estabilidad de la combustión, como por ejemplo, los inyectores necesita una presión mínima para evitar la activación de oscilaciones perjudiciales (chugging o inestabilidades de combustión); pero los inyectores a menudo puede ser optimizados y probados para gamas más amplias. Los cohetes de combustible sólidos se pueden regular mediante el uso de granos de forma que variarán su área de superficie a lo largo de la combustión.

Eficiencia energética de la propulsión a reacción en función de la velocidad del vehículo dividida por la velocidad de escape eficaz

Para estudiar la eficiencia energética de un motor cohete debemos estudiar dos aspectos uno termodinámico, la conversión de la energía térmica de los gases dentro de la cámara de combustión en cinética en el chorro. Y por otro lado esta la transferencia de la energía cinética del chorro al vehículo.

Las toberas de los motores cohete son sorprendentemente eficaces máquinas térmicas para generar un chorro de alta velocidad, como consecuencia de la combustión de alta temperatura y alta relación de compresión. Las toberas de los cohetes dan una excelente aproximación a la expansión adiabática que es un proceso reversible, y por lo tanto dan eficiencias que están muy cerca a la del ciclo de Carnot. Teniendo en cuenta las temperaturas alcanzadas, se puede lograr más del 60% de eficiencia con los cohetes químicos. Pero en los motores con propergoles líquidos hay que descontar el trabajo necesario para impulsarlos y aumentar su presión. Existen varios esquemas, algunos utilizan sustancias distintas y otros quema parte de los propergoles para impulsar la turbobomba. Lo cual penaliza el rendimiento térmico global y el mecánico ya que hay que llevar más peso, combustible e infraestructura.

Pero el rendimiento total es más bajo ya que para un vehículo que emplea un motor cohete de la eficiencia energética óptima sucede cuando la velocidad del vehículo coincide con la velocidad de escape de los gases. La eficiencia energética es casi nula a velocidad cero, como para cualquier tipo de propulsión a chorro. Va aumentado hasta llegar al óptimo y luego vuelve a disminuir de forma más lenta. Véase la eficiencia energética de los cohetes para más detalles.

Los motores cohete, de todos los motores a reacción, de hecho, de esencialmente todos los motores, tienen el mayor empuje en relación con el peso. Esto es especialmente cierto para los motores cohete de propelente líquido.

Este alto rendimiento se debe al pequeño volumen de los recipientes a presión que componen el motor-las bombas, tuberías y cámaras de combustión implicados. La falta de conducto de entrada y el uso de un propelente líquido denso permite que el sistema de presurización ser pequeño y ligero, mientras que los motores de conducto tiene que tratar con aire que tiene una densidad de alrededor de mil veces menor.

Especificaciones

	RL-10	HM7B	Vinci	KVD-1	CE-7.5	CE-20	YF-75	YF-75D	RD-0146	ES-702	ES-1001	LE-5	LE-5A	LE-5B
País de origen	Estados Unidos	Francia	Francia	Unión Soviética	India	India	China China	China China	Rusia Rusia	Japón Japón	Japón Japón	Japón Japón	Japón Japón	Japón Japón
Ciclo	Ciclo expansor (cohete)	Ciclo con generador de gas (cohete)	Ciclo expansor (cohete)	Combustión escalonada	Combustión escalonada	Ciclo con generador de gas (cohete)	Ciclo con generador de gas (cohete)	Ciclo expansor (cohete)	Ciclo expansor (cohete)	Ciclo con generador de gas (cohete)	Ciclo con generador de gas (cohete)	Ciclo con generador de gas (cohete)	Ciclo expansor con purga (o ciclo expansor abierto) （Expansor de boquillas）	Ciclo expansor con purga (o ciclo expansor abierto) （Expansor de cámara）
Empuje (vac.)	66,7 kN (15.000 lbf)	62,7 kN	180 kN	69.6 kN	73 kN	200 kN	78,45 kN	88,26 kN	98,1 kN (22.054 lbf)	68,6kN (7,0 tf)[20]	98kN (10,0 tf)[21]	102,9kN (10.5 tf)	r121,5kN (12,4 tf)	137,2kN (14 tf)
Relación de mezcla							5,2	6,0		5,2	6,0	5,5	5	5
Ratio de boquilla	40					100	80	80		40	40	140	130	110
Isp (vac.)	433	444,2	465	462	454	443	438	442	463	425[22]	425[23]	450	452	447
Presión de la cámara:MPa	2,35	3,5	6,1	5,6	5,8	6,0	3,68		7,74	2,45	3,51	3.65	3,98	3,58
LH2 TP rpm									125.000	41.000	46.310	50.000	51.000	52.000
LOX TP rpm										16.680	21.080	16.000	17.000	18.000
Longitud m	1,73	1,8	2,2~4,2	2,14	2,14		2,8		2,2			2,68	2,69	2,79
Peso seco en kg	135	165	280	282	435	558	550		242	255.8	259.4	255	248	285

Los empujes de los cohetes son en el vacío a menos que se indique lo contrario

De los propulsores líquidos utilizados el de peor densidad, más baja, es el hidrógeno líquido. Aunque este propulsor posee grandes virtudes en muchos sentidos, tiene una densidad muy baja, aproximadamente un catorceavo de la del agua. Esto hace que las turbobombas y tuberías más grandes y pesadas, y esto se refleja en la relación del empuje al peso de los motores que se utilizan (por ejemplo el SSME) en comparación con aquellos que no lo hacen (NK-33).

La combustión puede presentar inestabilidades no deseadas, de naturaleza repentina o periódica. La presión en la cámara de inyección puede aumentar hasta que el flujo de propelente a través de la placa del inyector disminuye; un momento después la presión disminuye y aumenta el flujo, la inyección de más propelente en la cámara de combustión se quema un momento más tarde, y aumenta de nuevo la presión de la cámara, repitiendo el ciclo. Esto puede conducir oscilaciones de presión de gran amplitud, a menudo en el rango ultrasónico, que puede dañar el motor. Oscilaciones de ± 0,1 Bar a 25 kHz fueron la causa del fallo de los motores de la segunda etapa de las primeras versiones de los misiles Titan II. Otra forma fallo es la transición de deflagración a detonación; la onda de presión supersónica formada en la cámara de combustión puede destruir el motor.[24]

Las inestabilidades de la combustión puede ser provocada por restos de disolventes de limpieza en el motor, una onda de choque reflejada, la inestabilidad inicial después de la ignición, una explosión cerca de la boquilla que se refleja en la cámara de combustión, y muchos más factores. En los diseños de motores estables las oscilaciones se amortiguan rápidamente, en diseños inestables persisten durante períodos prolongados. Comúnmente se utilizan supresores de oscilación.

Variaciones periódicas de empuje, causados por la inestabilidad de combustión o vibraciones longitudinales de estructuras entre los tanques y los motores que modulan el flujo propulsor, que se conoce como "oscilaciones pogo" o "pogo", llamado así por el saltador.

Existen tres tipos de inestabilidades de la combustión se producen:

Chugging

Esta es una oscilación de baja frecuencia en algunos hertzios en la cámara de presión generalmente causada por variaciones de presión en las tuberías de alimentación debido a las variaciones en la aceleración del vehículo. Esto puede causar una variación cíclica en el empuje, y los efectos pueden variar desde la mera molestia a dañar realmente la carga útil o el vehículo. El chugging puede minimizarse mediante el uso de tubos llenos de gas de amortiguación en las líneas de alimentación de los propulsores de alta densidad.

Zumbido

Este puede ser causado debido a la caída de presión insuficiente a través de los inyectores. Por lo general es sobre todo molesto, en lugar de ser perjudicial. Sin embargo, en casos extremos, la combustión puede llegar a ser forzada hacia atrás a través de los inyectores - esto puede causar explosiones con monopropelentes.

Screeching

Este es el más inmediato perjudicial, y la más difícil de controlar. Es debido a la acústica dentro de la cámara de combustión, que a menudo se acopla a los procesos químicos de la combustión, que son los principales impulsores de la liberación de energía, y puede conducir a la inestabilidad resonante "chirrido" que frecuentemente lleva a una falla catastrófica debido al disminución de la capa límite aislante térmica. Las oscilaciones acústicas pueden ser excitados por los procesos térmicos, tales como el flujo de aire caliente a través de un tubo o en una cámara de combustión. Específicamente, las ondas acústicas dentro de una cámara puede intensificarse si la combustión se produce con mayor intensidad en las regiones donde la presión de la onda acústica es máxima. [25][26][27][28] Estos efectos son muy difíciles de predecir analíticamente durante el proceso de diseño, y por lo general han de estudiarse mediante pruebas costosa, consume tiempo y extensiva, combinada medidas de corrección mediante ensayo y error. El Screeching a menudo requiera cambios detallados en los inyectores, o cambios en la química del propelente, o la vaporización del propelente antes de la inyección, o el uso de amortiguadores de Helmholtz dentro de las cámaras de combustión para cambiar los modos resonantes de la cámara.

Pruebas para la posibilidad de chirrido se hace a veces por la explosión de pequeñas cargas explosivas fuera de la cámara de combustión con un tubo fijado tangencialmente a la cámara de combustión cerca de los inyectores para determinar la respuesta impulsiva del motor y luego evaluar el tiempo de respuesta de la cámara de presión, una recuperación rápida indica un sistema estable.

Para todos los tamaños más pequeños pero muy, escape cohete en comparación con otros motores en general es muy ruidoso. Cuando el escape hipersónico se mezcla con el aire ambiente se forman ondas de choque. El transbordador espacial genera más de 200 dB (A) de ruido alrededor de su base.

El lanzamiento Saturno V fue detectable en sismómetros a una distancia considerable del lugar de lanzamiento. La intensidad de sonido de las ondas de choque generadas depende del tamaño del cohete y de la velocidad de escape. Estas ondas de choque parecen explicar el crujido característico y sonidos de chasquidos producidos por los grandes motores de cohete cuando se escucha en vivo. Estos picos de ruido suelen sobrecargar micrófonos y aparatos electrónicos de audio, por lo que generalmente se debilitan o totalmente ausente en grabados o emitidos reproducciones de audio. Para los grandes cohetes a corta distancia, los efectos acústicos en realidad podría matar.[29]

Más preocupante para las agencias espaciales, tales niveles de sonido también puede dañar la estructura de lanzamiento, o peor aún, se pueden reflejar hacia arriba de vuelta al cohete relativamente delicado. Esta es la razón por la que normalmente en los lanzamientos se usa gran cantidad de agua. La pulverización de agua cambia las cualidades acústicas del aire y reduce o desvía la energía del sonido fuera del cohete.

En general el ruido es más intensa cuando un cohete está cerca de la tierra, ya que el ruido de los motores se irradia hasta lejos del penacho, así como se refleja en el suelo. Además, cuando el vehículo se está moviendo lentamente, muy poca de la energía de cinética de los gases se transfiere para aumentar la energía cinética del vehículo (la potencia útil P transmitida al vehículo es P = F·V para el empuje F y la velocidad V ). Por esto, la mayor parte de la energía se disipa en la interacción de los gases de escape con el aire ambiente, produciendo ruido. Este ruido se puede reducir ligeramente mediante trincheras de llama con techos, inyección de agua alrededor del penacho o desviando del penacjo en un ángulo.