¿Cuánto combustible es necesario para causar delta-v?

La ecuación del cohete Tsiolkovsky le dice cuánto delta-V obtiene para una velocidad de escape dada y una relación de masa llena/vacía por etapa. Por lo general, querrá dividir el requisito total de 9400 m/s en dos (o más) etapas y trabajar hacia atrás desde la etapa superior. Seleccione un motor apropiado para la etapa, decida cuánto tanque seco/masa estructural necesita por masa de combustible, resuelva.

Como señala Organic Marble, el empuje de la primera etapa debe exceder el peso del cohete completamente cargado, o no despegará. Por lo general, la relación empuje-peso comienza entre 1,15:1 y 1,5:1. (Las etapas superiores pueden relajar un poco ese límite, pero generalmente comenzarán cerca de 1: 1 para maximizar la cantidad de combustible que traen). ¡Elige un motor y agrega múltiplos de ellos hasta que tu empuje sea suficiente!

El diablo está en los detalles, por supuesto. Sugiero ejecutar los números de un cohete existente para asegurarse de que comprende los principios antes de probar el suyo propio.

Aquí hay parte de una hoja de cálculo que uso para pruebas de factibilidad rápidas y sucias. Hacer que te sea útil se deja como ejercicio.

• Masa de la etapa: masa total de una etapa individual, completamente cargada con propelente.
• Fracción prop: fracción de la masa escénica que es propulsor.
• Estructura: masa estructural (no propulsora) del escenario.
• Propulsor: masa propulsora de la etapa completamente cargada.
• Superior: masa total de todas las etapas por encima de esta, completamente cargadas.
• Lastre: masa de carga útil inerte unida al escenario.
• M0: masa total del cohete en el encendido de la etapa.
• M1: masa total del cohete al quemarse la etapa.
• ISP: impulso específico de los motores del escenario.
• Empuje: empuje total de los motores del escenario.
• Delta-v: contribución delta-V de una sola etapa, que se suma al delta V total a continuación.
• G0: aceleración en la etapa de encendido, en g (equivalente a TWR).
• G1: aceleración en etapa de burnout.

Masas en toneladas métricas, ISP en segundos, empuje en kN, delta-V en m/s. Utilizo el impulso específico del nivel del mar del motor de primera etapa, lo que produce una ligera subestimación de delta-v porque ISP aumentará en el transcurso de la quema.

Vista de valor:

Vista de fórmula: