Pytanie:
Obliczanie rzeczywistego lub dokładniejszego impulsu właściwego
ecfedele
2015-04-27 04:39:47 UTC
view on stackexchange narkive permalink

To może trochę podlegać procesom chemicznym, ale czułem, że ma wystarczająco dużo odniesień do lotnictwa, aby umieścić to tutaj. Zasadniczo jestem w trakcie próby opracowania sposobu, aby wyprowadzić $ I_ {sp} $ jako odnoszące się do silników rakietowych, a nie polegać na informacjach z wykresów.

Ponieważ konkretny impuls to w istocie prędkość spalin działając przeciw sile grawitacji,

$$ I_ {sp} = \ frac {v_e} {g_0} $$

... ma się rozumieć, że idealne równanie prędkości spalin można tutaj podstawić, dając coś takiego jak

$$ I_ {sp} = \ frac {\ sqrt {\ frac {TR} {M} \ cdot \ frac {2 \ gamma} {\ gamma- 1} \ cdot (1- \ frac {\ rho_e} {\ rho} ^ {\ frac {\ gamma - 1} {\ gamma}})}} {g_0} $$

Oczywisty problem tutaj jest to, że jest to idealna prędkość spalin, więc jest to rodzaj „idealnego wszechświata” $ I_ {sp} $. Ponieważ większość silników rakietowych wykorzystuje paliwo węglowodorowe lub wodór / tlen, para wodna stanowi główną część tych spalin. I jak zwykle uczy się na wczesnych kursach chemii, para wodna jest podręcznikowym niepowodzeniem idealnego zachowania gazu z powodu jej sił międzycząsteczkowych.

Zatem moje pytanie brzmi - czy istnieje „prawdziwa” określona formuła impulsu; coś w rodzaju równania van der Waalsa dla tej aplikacji?

Biorąc pod uwagę liczbę zmiennych nieuwzględnionych w pomiarze prędkości spalin - niedoskonały przepływ, kondensacja, wiele innych - najdokładniejszy praktyczny wzór wyprowadziłby $ I_ {sp} = {\ Delta v \ over g_0} {m_1 \ over m_0} $ z Równania Ciołkowskiego. Wartości te można dokładnie zmierzyć i nie ma żadnych ukrytych zmiennych, uproszczeń ani innych zależności w tym równaniu.
Jeden odpowiedź:
tckosvic
2015-04-27 20:08:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nie ma ogólnego wzoru na isp, który dostarczyłby dokładnych wartości wszystkich kombinacji propelentów i współczynników rozszerzalności dysz, których można by użyć. Program NASA Chemical Equilibrium (CEA) może dostarczyć informacji, których szukasz, i byłby odpowiedzią na Twoje pytanie. Jest przydatny w każdym z powszechnych systemów propelentów i wielu egzotycznych układach napędowych, np. Fluoru, metali itp.

Wyciąg ze strony internetowej NASA CEA:

CEA to program obliczający równowagę chemiczną stężeń produktu z dowolnego zestawu reagentów i określający właściwości termodynamiczne i transportowe mieszaniny produktu. Wbudowane aplikacje obejmują obliczanie teoretycznej wydajności rakiety (isp przy dowolnym współczynniku rozszerzalności dyszy), parametrów detonacji Chapmana-Jougueta, parametrów rury uderzeniowej i właściwości spalania.

Kod w fortranie jest dowolny dostępne (sprawdź stronę internetową). Ten kod jest „biblią” przemysłu rakietowego. Korzystałem z tego 50 lat temu podczas pracy nad programem Apollo i innymi systemami rakietowymi.

Program jest bardzo szybki. Możesz ustawić CEA jako połączenie z aplikacji lub możesz uruchomić kilka przypadków z propelentami, którymi jesteś najbardziej zainteresowany i wywołać krzywą do danych dla konkretnych sytuacji, na które patrzysz.

Myślałem o wielu rzeczach, które mógłbym powiedzieć o programie CEA, ale nic nie wystarczy, poza „Wow”. Wiele się nauczę z tego kodu źródłowego.


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...