ฉันไม่รู้ว่าจะเริ่มต้นด้วยการคำนวณ - เครื่องยนต์จรวด
ปีที่แล้วฉันสะดุดกับ pdf "วิธีการออกแบบสร้างและทดสอบเครื่องยนต์จรวด" และตั้งแต่นั้นมาฉันก็รู้สึกทึ่งกับการสร้างขึ้นมา (หรืออย่างน้อยก็คำนวณ) ดังนั้นฉันได้ทำการค้นคว้าและหาข้อมูลทางอินเทอร์เน็ตและตอนนี้ฉันมี:
- องค์ประกอบขับเคลื่อนจรวดของซัตตันรุ่นที่ 8 (2010) สำหรับสมการส่วนใหญ่และ
- CEAgui ซึ่งเป็น GUI สำหรับรหัส CEA (Chemical Equilibrium with Applications) ของ NASA สำหรับคำนวณเมตริกเชื้อเพลิง
ตอนนี้ฉันพยายามหาลำดับสมการที่ถูกต้องสำหรับการคำนวณทุกอย่างที่จำเป็นสำหรับการสร้างเครื่องยนต์จรวด สิ่งเดียวที่ฉันรู้ว่ายอมรับ "การวัด" ที่คำนวณโดย CEA ด้านล่างนี้คือแรงขับที่ต้องการ (500N) และเนื่องจากฉันใช้เชื้อเพลิงเดียวกันดังในวิดีโอด้านล่าง L * ที่ประมาณ 1 เมตร โดยพื้นฐานแล้วฉันพยายามสร้างโปรแกรมที่คล้ายกับของพวกเขาอย่างมาก(การประทับเวลา: ใช้เวลานานกว่า 18:00 นาทีในวิดีโอ) ฉันติดอยู่ที่ความเร็วทางออกเพราะฉันไม่รู้ Isp สำหรับการไหลของเชื้อเพลิงและเนื่องจากการอ้างอิงแบบวงกลมของความเร็วออกและหน่วยอื่น ๆ (ขออภัยไม่ทราบชื่ออื่นของมัน .... เช่นความเร็วและน้ำหนัก / มวล .. ) ฉันคำนวณอะไรไม่ได้เลย ฉันควรจะตั้งสมมติฐาน Isp และทำงานกับสิ่งนั้นเหมือนที่พวกเขาทำใน "วิธีการออกแบบสร้าง ... เครื่องยนต์จรวด" แต่พวกเขาไม่ทำเช่นนั้น
การคำนวณ CEA:
เชื้อเพลิง C2H5OH 0.9600000 -234959.795 298.000
OXIDANT O2 (L) 1.0000000 -12979.000 90.000
เชื้อเพลิง H2O (L) 0.0400000 -285841.390 298.000
O / F = 2.00000% เชื้อเพลิง = 33.333333 R, EQ.RATIO = 1.000180 PHI, EQ.RATIO = 1.000213
ห้องแชมเบอร์
Pinf / P 1.0000 1.7710
P, บาร์ 20.000 11.293
ที, 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 / กก. -39913.9 -37131.0
S, KJ / (กก.) (K) 11.4168 11.4168
M, (1 / n) 24.347 24.347
Cp, KJ / (กก.) (K) 2.0830 2.0589
GAMMA 1.1961 1.1988
SON VEL, M / SEC 1162.9 1110.7
หมายเลขเครื่องจักร 0.000 1.000
พารามิเตอร์ประสิทธิภาพ
เอ๋ / ที่ 1.0000
CSTAR, M / SEC 1640.8
CF 0.6769
Ivac, M / SEC 2037 1
Isp, M / SEC 1110.7
คำตอบ
สาเหตุที่คุณไม่สามารถคำนวณให้เสร็จสิ้นได้ก็คือคุณขาดเครื่องยนต์ไปครึ่งหนึ่ง คุณจะต้องตัดสินใจบางอย่างเกี่ยวกับหัวฉีดเพื่อให้ได้ความเร็วไอเสีย
ฉันจะตัดสินใจบางอย่างให้คุณและแสดงวิธีดำเนินการผ่านมัน
ระดับความสูงของการออกแบบเครื่องยนต์ของคุณจะอยู่ที่ 11.8 กม.
ซึ่งหมายความว่าความดันระนาบทางออกของหัวฉีดจะเท่ากับ 0.2 บาร์
(จากตารางบรรยากาศ - ฉันใช้ US Standard Atmosphere 1962)
คุณบอกว่าความดันในห้องของคุณคือ 20 บาร์ ดังนั้นอัตราส่วนแรงดันของหัวฉีดคือ 100
เมื่อรู้สิ่งนี้และแกมมา (คุณบอกว่าเป็น 1.2) เราสามารถใช้แผนภูมิ 3-5 จาก Sutton ฉบับที่ 4 ได้ (ตัวห้อย 1 หมายถึงทางเข้าของหัวฉีดตัวห้อย t หมายถึงคอหอย )
สิ่งนี้ให้อัตราส่วนความเร็ว 2.5 (ลูกศรสีแดง) และอัตราส่วนพื้นที่ 11 (ลูกศรสีน้ำเงิน)
คุณบอกว่าความเร็วคอคือ 1110.7 m / s
คูณด้วยอัตราความเร็วและคุณได้รับความเร็วของไอเสีย 2,776 เมตร /วินาที
ไม่ชอบ 11.8 กม.? เลือกอย่างอื่นแล้วทำซ้ำ
ไม่ชอบใช้กราฟ? สมการทั้งหมดอยู่ในซัตตัน (3-25) และ (3-26) ในการพิมพ์ครั้งที่ 4