Estoy trabajando en un programa simple de simulación de vuelo de un cohete y estoy tratando de reproducir aspectos del primer vuelo exitoso de un cohete de Goddard. Mis fuentes sitúan el peso vacío en 5,75-6 libras, el peso cargado en 10,25-10,4 libras y el empuje en 9 libras (40 N), utilizando un propulsor de gasolina/LOX rico en combustible con un Isp de aproximadamente 150 s. Se supone que el cohete alcanzó una altitud de 41' (12,5 m) y giró para cubrir 184' (56 m) horizontalmente en un vuelo de 2,5 segundos después de arder 20 segundos sin salir de la plataforma de lanzamiento. Lleno de combustible, el cohete no alcanzó 1: 1 de empuje a peso, por lo que no pudo despegar; mis cálculos concuerdan en que 20-25 segundos de consumo de combustible equivalen a donde el peso se habría reducido a 9 libras; Hasta ahora, todo bien.
Sin embargo, para alcanzar una altitud de 12,5 m en no más de 2,5 segundos, el cohete tendría que acelerar a unos 4 m/s² de media (d = 1/2 at²), lo que implica una relación empuje-peso de alrededor de 1,4; este empuje podría lograrse solo muy brevemente justo antes de que se agotara el combustible, y eso no dejaría tiempo para la caída (¡en realidad, una inmersión motorizada!) Desde esa altitud máxima.
Si tomamos la altitud de 41' ampliamente reportada como contando la altura de 10' del cohete, eso todavía nos deja con un apogeo de 9.5m para tener en cuenta.
Mi simulación aún no incluye la rotación fuera de la vertical, por lo que mi apogeo final es mucho mayor (el cohete de Goddard tenía otros 40 o 50 segundos de propulsor disponible después del despegue; se volcó y se estrelló con bastante rapidez), pero 2,5 segundos después del despegue veo solo 0,04 m de recorrido vertical, ni mucho menos la cifra informada.
¿Estoy pasando por alto algo obvio? Mi modelo incluye arrastre, pero a bajas velocidades en los primeros segundos de viaje, es insignificante.
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Mi mejor conjetura en este punto es que el quemado de la tobera que hizo que el cohete se desviara de su rumbo también aumentó considerablemente el empuje mientras disminuía el Isp (es decir, dejó salir rápidamente una gran cantidad de propulsor sin quemar de la cámara de combustión); si cambio el empuje a 100N y el Isp a 50s justo en el despegue, mi simulación puede alcanzar la altitud indicada en el momento requerido. ¿Parece plausible?
Podría ser que lo ocurrido sea un ligero "Efecto Suelo". Esencialmente, el escape empujará el suelo, lo que también empujará ligeramente el cohete. Esto normalmente no es un gran problema, pero tiene un efecto cuando un cohete permanece cerca del suelo durante un período prolongado de tiempo. Creo que lo que esto haría en efecto es aumentar la aceleración durante un período de tiempo. Esto también aumentaría el tiempo, ya que se necesitaría un poco menos de combustible para impulsar el cohete hacia adelante. El efecto sería algo así como un aumento del 50% en el empuje que cae según la altura, aunque no conozco los detalles. Echa un vistazo a Wikipedia para más detalles.
tildalola
russell borogove