Hay dos categorías principales de motores de cohetes Cuales son

...

La ecuación de empuje mostrada anteriormente funciona tanto para motores de cohetes líquidos como sólidos. También hay un parámetro de eficiencia llamado impulso específico que funciona para ambos tipos de cohetes y simplifica en gran medida el análisis de rendimiento de los cohetes.

Los detalles de cómo mezclar y quemar el combustible y el oxidante, sin soplar la llama, son muy complejos. ¡Toma a un científico del cohete para calcularlo hacia fuera!

Sistema de almentación

Cámara de combustión

Función: generar gas a alta temperatura y

presión para que pueda ser acelerado en la

tobera

„

Componentes:

„

Matriz de inyectores

„

Sistema de ignición

„

Cámara de reacción

„

En la combustión se libera una cantidad

enorme de energía (~ 30000 MW/m3)

„

Problemas de refrigeración para no dañar la

estructura

Tobera

Un motor de cohete utiliza una boquilla para acelerar el escape caliente para producir el empuje tal como se describe en la tercera ley de movimiento de Newton. La cantidad de empuje producido por el motor depende del caudal másico a través del motor, de la velocidad de salida del flujo y de la presión a la salida del motor. El valor de estas tres variables de flujo está determinado por el diseño de la boquilla del cohete.

A nozzle is a relatively simple device, just a specially shaped tube through which hot gases flow. Rockets typically use a fixed convergent section followed by a fixed divergent section for the design of the nozzle. This nozzle configuration is called a convergent-divergent, or CD, nozzle. In a CD rocket nozzle, the hot exhaust leaves the combustion chamber and converges down to the minimum area, or throat, of the nozzle. The throat size is chosen to choke the flow and set the mass flow rate through the system. The flow in the throat is sonic which means the Mach number is equal to one in the throat. Downstream of the throat, the geometry diverges and the flow is isentropically expanded to a supersonic Mach number that depends on the area ratio of the exit to the throat. The expansion of a supersonic flow causes the static pressure and temperature to decrease from the throat to the exit, so the amount of the expansion also determines the exit pressure and temperature. The exit temperature determines the exit speed of sound, which determines the exit velocity. The exit velocity, pressure, and mass flow through the nozzle determines the amount of thrust produced by the nozzle.

En esta diapositiva derivamos las ecuaciones que explican y describen por qué un flujo supersónico se acelera en la sección divergente de la boquilla mientras que un flujo subsónico desacelera en un conducto divergente. Comenzamos con la conservación de la ecuación de masa:

mdot = r * V * A = constant

Donde mdot es el caudal másico, r es la densidad del gas, V es la velocidad del gas y A es el área de flujo de la sección transversal. Si diferenciamos esta ecuación, obtenemos:

V * A * dr + r * A * dV + r * V * dA = 0

divide by (r * V * A) to get:

dr / r + dV / V + dA / A = 0

Now we use the conservation of momentum equation:

r * V * dV = - dp

and an isentropic flow relation:

dp / p = gam * dr / r

Donde gam es la proporción de calores específicos. Esta es la Ecuación # 10 en la página que contiene la derivación de las relaciones de flujo isentrópico. Podemos usar álgebra en esta ecuación para obtener:

dp = gam * p / r * dr

and use the equation of state

p / r = R * T

where R is the gas constant and T is temperature, to get:

dp = gam * R * T * dr

Gam * R * T es el cuadrado de la velocidad del sonido a:

dp = (a^2) * dr

Combining this equation for the change in pressure with the momentum equation we obtain:

r * V * dV = - (a^2) * dr

V / (a^2) * dV = - dr / r

- (M^2) * dV / V = dr / r

Utilizando la definición del número de Mach M = V / a. Ahora sustituimos este valor de (dr / r) en la ecuación del flujo masivo para obtener:

- (M^2) * dV / V + dV / V + dA / A = 0

(1 - M^2) * dV / V = - dA / A

Esta ecuación nos dice cómo la velocidad V cambia cuando el área A cambia, y los resultados dependen del número de Mach M del flujo. Si el flujo es subsónico entonces (M 0). Entonces un aumento en el área (dA> 0) produce un aumento negativo (disminución) en la velocidad (dV 1), el término multiplicación del cambio de velocidad es negativo (1 - M ^ 2 0) produce un aumento en la velocidad (dV> 0). Esto es exactamente lo contrario de lo que sucede subsonically. ¿Por qué la gran diferencia? Porque en los flujos supersónicos (compresibles), tanto la densidad como la velocidad están cambiando a medida que cambiamos el área para conservar la masa. Para los flujos subsónicos (incompresibles), la densidad permanece bastante constante, por lo que el aumento de área produce una disminución de la velocidad para conservar la masa. Pero en flujos supersónicos, hay dos cambios; La velocidad y la densidad. La ecuacion:

- (M^2) * dV / V = dr / r

Nos