La relación empuje-peso es el único número que decide si un cohete, un jet o cualquier vehículo con motor puede siquiera despegar del suelo —y, una vez que lo hace, con qué rapidez acelera. Es uno de los primeros números que revisan los ingenieros al dimensionar un motor para una masa de vehículo dada.
Por qué el TWR debe superar 1 para el despegue
La segunda ley de Newton dice que la fuerza neta equivale a la masa por la aceleración. Para un vehículo posado en una plataforma de lanzamiento, las únicas fuerzas que actúan sobre él son el empuje (hacia arriba) y el peso (hacia abajo). Si el empuje es menor o igual al peso, la fuerza neta es cero o negativa y el vehículo se queda en su lugar (o el motor ni siquiera puede sostener el propio peso del vehículo). Solo cuando el empuje supera el peso —TWR mayor que 1— existe una fuerza neta hacia arriba, y el vehículo acelera fuera del suelo. Por eso el TWR, y no el empuje por sí solo, es el número que importa: un vehículo con un empuje enorme pero una masa aún mayor sigue sin poder despegar.
Rangos típicos de TWR
Los cohetes orbitales en el despegue suelen tener un TWR de entre 1.2 y 1.5 —suficiente margen para ascender de forma constante sin desperdiciar propelente en un exceso de empuje. Los cazas con postquemador a menudo alcanzan un TWR cercano o superior a 1, lo que permite a algunos acelerar en línea recta hacia arriba. Los pequeños cohetes modelo de combustible sólido pueden tener un TWR de 5 o más durante unos segundos, produciendo la aceleración dramática que se ve en el lanzamiento. Un TWR más alto generalmente significa un perfil de ascenso más rápido y violento, y mayores cargas aerodinámicas y estructurales, por lo que los diseñadores de cohetes apuntan a un TWR apenas lo suficientemente alto para la misión, en lugar del máximo alcanzable.
Límites y casos especiales
Esta calculadora da un TWR instantáneo en un solo momento. El TWR de los vehículos reales cambia continuamente durante el vuelo a medida que se consume el propelente y la masa disminuye —el TWR de un cohete al agotar el combustible puede ser varias veces su valor en el despegue incluso con empuje constante. Esta calculadora tampoco tiene en cuenta la resistencia aerodinámica, el estrangulamiento del motor, la separación de etapas, ni el empuje fuera de eje, todos los cuales afectan la aceleración neta real que experimenta un vehículo más allá de la simple relación (TWR − 1) · g.