Non so da dove cominciare con i calcoli - motore a razzo

Question

L'anno scorso mi sono imbattuto nel pdf "Come progettare, costruire e testare un motore a razzo" e da allora sono rimasto incuriosito nel crearne uno (o almeno nel calcolarlo). Quindi ho fatto alcune ricerche e ho cercato su Internet e ora ho:

1. Sutton's Rocket Propulsion elements 8a edizione (2010) per la maggior parte delle equazioni e
2. CEAgui, una GUI per il codice CEA (Chemical Equilibrium with Applications) della NASA per il calcolo delle metriche del carburante

Ora, ho cercato di trovare la giusta sequenza di equazioni per calcolare tutto il necessario per realizzare un motore a razzo. L'unica cosa che so che accetto queste "misure" calcolate CEA di seguito sono la spinta desiderata (500N) e poiché sto usando lo stesso carburante, come nel video sotto, l'L * di circa 1 metro. Fondamentalmente sto cercando di creare un programma che assomigli molto al loro(timestamp: poco più di 18:00 minuti nel video). Sono rimasto bloccato sulla velocità di uscita perché non conosco l'ISP per il flusso di carburante e per il riferimento circolare della velocità di uscita e di altre unità (scusate non conosco l'altro nome per questo ... come velocità e peso / massa ..) Non riesco a calcolare nulla. Dovrei solo fare un'ipotesi Isp e lavorarci come fanno in "Come progettare, costruire ... motore a razzo" ma non lo fanno in questo modo?

I calcoli CEA:

CARBURANTE C2H5OH 0.9600000 -234959.795 298.000

OSSIDANTE O2 (L) 1.0000000 -12979.000 90.000

COMBUSTIBILE H2O (L) 0.0400000 -285841.390 298.000

O / F = 2.00000% COMBUSTIBILE = 33,333333 R, EQ.RATIO = 1.000180 PHI, EQ.RATIO = 1.000213

CAMERA DI GOLA

Pinf / P 1.0000 1.7710

P, BAR 20.000 11.293

T, K 3310.90 3013.12

RHO, KG / CU M 1,7688 0 1,0975 0

H, KJ / KG -2114,04 -2730,84

U, KJ / KG -3244,72 -3759,83

G, KJ / KG -39913,9 -37131,0

S, KJ / (KG) (K) 11.4168 11.4168

M, (1 / n) 24.347 24.347

Cp, KJ / (KG) (K) 2,0830 2,0589

GAMMA 1.1961 1.1988

FIGLIO VEL, M / SEC 1162.9 1110.7

NUMERO MACCHINA 0.000 1.000.000

PARAMETRI DI PRESTAZIONE

Ae / At 1.0000

CSTAR, M / SEC 1640.8

CF 0.6769

Ivac, M / SEC 2037.1

Isp, M / SEC 1110.7

Answer 1

Il motivo per cui non puoi completare i tuoi calcoli è che ti manca metà del motore. Dovrai prendere alcune decisioni sull'ugello per ottenere la velocità di scarico.

Prenderò alcune decisioni per te e ti mostrerò come affrontarle.

L'altitudine di progetto del tuo motore sarà di 11,8 km.

Ciò significa che la pressione sul piano di uscita dell'ugello sarà di 0,2 bar.

(dai tavoli dell'atmosfera - ho usato l'atmosfera standard degli Stati Uniti del 1962).

Dici che la pressione della tua camera è di 20 bar. Pertanto il rapporto di pressione dell'ugello è 100.

Sapendo questo e la gamma (dici che è 1.2) possiamo usare il grafico 3-5 di Sutton, 4a edizione. (Il pedice 1 si riferisce all'ingresso dell'ugello , il pedice t si riferisce alla gola )

Questo ti dà un rapporto di velocità di 2,5 (freccia rossa) e un rapporto di area di 11 (freccia blu).

Dici che la velocità della gola è di 1110,7 m / s.

Moltiplica per il rapporto di velocità e ottieni una velocità di scarico di 2776 m / s .

Non ti piacciono gli 11,8 km? Scegli qualcos'altro e ripetilo.

Non ti piace usare il grafico? Le equazioni sono tutte in Sutton. (3-25) e (3-26) nella 4a edizione.