Cálculo de la presión de empuje del propulsor de iones para la ecuación de empuje del cohete

Recientemente, he estado muy interesado en las posibilidades de usar propulsores de iones como unidades de propulsión interestelar de potencia, sin embargo, cuando se trata de calcular ISP, no tengo absolutamente ninguna idea de cómo se calcula la tasa de flujo másico de las partículas ionizadas o la presión en el haz de empuje. . Supongo que la tasa de flujo másico depende del método de ionización, pero ¿hay alguna manera de resolver esto? ¡Muchas gracias!

Respuestas (2)

Si por "presión en la viga de empuje" te refieres a la fuerza ejercida sobre el vehículo por la viga, eso se llama simplemente empuje. (La presión del plasma en sí es minúscula y no es realmente de interés).

Entonces las tres cosas de las que estás hablando están relacionadas simplemente: T = gramo norte I s pag d metro d t , dónde gramo norte es la aceleración gravitatoria estándar en la superficie de la Tierra, que por convención es exactamente 9.80665 metro / s 2 .

Entonces, por ejemplo, si está haciendo fluir 60 miligramos de propulsor por minuto en su motor de iones, esa es una tasa de flujo másico d metro d t de 1 × 10 6 kg/seg. Si su impulso específico de masa I s pag es de 5000 segundos, entonces su empuje T = ( 9.81 ) × ( 5 × 10 3 ) × ( 1 × 10 6 ) 0.049 Newtons de fuerza.

revisa otra vez, por favor; He trabajado a través de un ejemplo simple para el OP.
Aunque no es obvio a menos que mires el historial de edición, también gracias a @uhoh por el ejemplo.

Para agregar a la respuesta correcta de Mark Adler (¡como de costumbre!): aunque el método de ionización no entra explícitamente en las ecuaciones de rendimiento clásicas, este artículo analiza las eficiencias no unitarias involucradas en la ionización del propulsor y sus efectos en la electricidad. rendimiento del sistema de propulsión. Los efectos no son enormes: el documento cita hasta un 6% de pérdida de eficiencia.