¿Cuándo sería la densidad del producto Isp una métrica de rendimiento importante de un propulsor?

Desde la página de ECAPS sobre el rendimiento del LMP-103S ...

El impulso específico es ≥ 6% mayor y la densidad del propelente es 24% mayor. Como resultado, el satélite puede equiparse con un tanque más pequeño o la duración de la misión puede extenderse manteniendo el mismo tamaño del tanque.

El volumen es importante porque no hay mucho espacio dentro de un carenado de carga útil . El propulsor disponible para mantener la posición y maniobrar es un límite en la vida útil de una nave espacial.

¿Cuándo sería la densidad del producto Isp una métrica de rendimiento importante de un propulsor?

Siempre es importante.

El impulso específico es una medida del impulso proporcionado por unidad de masa de propulsor quemado, que es una excelente métrica para la eficiencia de combustible en un cohete. Sin embargo, no tiene en cuenta la masa de otras cosas además del combustible, como el tanque de combustible, que generalmente tiene una masa proporcional a su volumen.

El hidrógeno, por ejemplo, se ve mucho mejor que el queroseno si solo observa el impulso específico, pero es aproximadamente 1/15 tan denso, por lo que se pierde parte de la ventaja del impulso específico debido a que requiere mucho más volumen de almacenamiento.

Density-Isp-product no es una métrica matemáticamente "correcta" para comparar propulsores; necesitaría una hoja de cálculo e información sobre la estructura del tanque, la presión, etc. para calcular una métrica correcta, pero podría ser útil para identificar propulsores candidatos interesantes antes de pasar a la fase de hoja de cálculo del concurso.

Si bien no es precisamente la exploración espacial per se, John Clark menciona que esto es importante en la ignición de misiles, especialmente en los casos en que se desea cumplir con un objetivo de rendimiento mientras que un misil cumple con algún factor de forma impuesto o preexistente, y algunos de los Los extremos más extraños de su trabajo y el de otros (hecho para la Marina) descritos en Ignition se centraron en intentos en gran parte condenados al fracaso de combustibles con Isp moderado y muy alta densidad.

La exploración espacial moderna a menudo es capaz de fabricar tanques muy ligeros (adecuados, entre otras cosas, para LH2), pero hay muchas ocasiones en las que uno no quiere que un vehículo espacial parezca un globo de agua, especialmente si debe caber en un carenado. o aeroshell o someterse a un vuelo atmosférico.

Ah, claro.

Digamos que estoy construyendo un ambicioso cubesat de 3U y he asignado 1U para combustible y 2U para carga útil y bus, y quiero seleccionar el propulsor que me dará la mayor cantidad de delta-v.

No conozco las estadísticas de densidad de masa (kg/U) de Cubesat. pero digamos que tengo 3 kg (masa seca$m_D$) cubesat 3U con depósito de 1 litro. ¿Cuál es el delta-v en función de$I_{sp}$y$\rho$con un volumen de tanque fijo$V$? Aplicando el tiránico Tsiolkovsky obtenemos:

Recuerda que el logaritmo de 1 más algo pequeño es aproximadamente esa cosa (es decir,$\ln(1+x) \approx x$Para pequeños$x$)

El producto de impulso específico de densidad$I_{sp}\rho$ es el predictor del delta-v total posible cuando el volumen del tanque es fijo , y la relación es lineal simple cuando la masa propulsora es una pequeña fracción de la masa total de la nave espacial.

Para los tanques de combustible voladores , deberá mantener el logaritmo en la expresión y, por lo tanto, mientras esté cerca, el más alto$I_{sp}\rho$producto monopropulsor puede no tener exactamente el más alto$\Delta v$. comprobando ahora...