¿El motor de cohete líquido es más o menos eficiente cuando se estrangula?

¿Cómo depende la eficiencia del motor cohete que usa propulsores líquidos de la configuración de estrangulamiento? (¿Es más o menos eficiente trabajando en, por ejemplo: 85% de su empuje máximo?). El motor de cohete está en el vacío.

No entiendo muy bien tu pregunta. ¿Está preguntando si la configuración del acelerador en un motor de cohete (es decir, si está funcionando al 100%, 90%, 80% de su empuje máximo) afecta la eficiencia del motor? Además, tenga en cuenta que la mayoría de los motores de cohetes grandes se pueden acelerar muy poco (si es que se aceleran) .
¿Estás preguntando sobre los cohetes que se lanzan desde la tierra o que ya están en el espacio?
"... para que los motores de cohetes funcionen durante mucho tiempo con muy poca potencia?" Quizás esté pensando en unidades de iones y similares. Producen solo un pequeño empujón, pero por la masa de combustible, proporcionan una mayor velocidad final. Son buenos para los objetos que ya están en órbita, pero inútiles para escapar de la superficie de cualquier cuerpo que tenga una tasa de gravitación superficial más alta de la que puede levantar el impulsor (la nave nunca se eleva del suelo).
Con respecto a su edición, aún tendrá que especificar qué tipo de motor tiene en mente. De lo contrario, me temo que su pregunta sigue siendo demasiado amplia o poco clara. ¡Salud!
wedelfach, volví a editar su pregunta y voté para reabrirla. Ahora no depende de la balística.

Respuestas (2)

Corroborando la respuesta de Russell Borogove, algunos datos de prueba de Stennis que tengo de 1987 en tres SSME diferentes muestran una pequeña caída en Isp con nivel de potencia. Del 109% al 100%, el Isp cayó alrededor de un 0,08%. No puedo encontrar datos en niveles de potencia más bajos, pero mi recuerdo es que la tendencia continuó, con una pequeña degradación en Isp a medida que disminuía la velocidad.

Como referencia, el SSME original podría acelerar del 109 % al 65 % del nivel de potencia de referencia. Una "anomalía de la turbobomba biestable" limitó el extremo inferior del rango del acelerador al 67% en la última parte del programa. El rango de aceleración realmente experimentado en vuelo fue del 65% al ​​104,5%.

"Históricamente, algunos de los problemas experimentados por el SSME durante las condiciones de estrangulamiento incluyen la separación del flujo de la boquilla, las cargas laterales y las cargas térmicas; la biestabilidad de la bomba de refuerzo del prequemador (alrededor del 50 % de RPL); el bloqueo del difusor de paletas del prequemador HPOTP (antes de la actualización del Bloque II); y Ebullición HPFTP (bloqueo) a relaciones de mezcla muy bajas (permanencia). El SSME no exhibió características de combustión inestables incluso a niveles de potencia tan bajos como 17 %. ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20100033271.pdf
Olvidé los detalles, pero hubo una anomalía loca en el banco de pruebas donde un SSME bajó a alrededor del 30%. Nunca escuché del 17%, wow.
Sí, parece que muchas cosas diferentes fuera del inyector y la cámara tendrían que cambiar para que se acelere tan bajo de manera confiable.

Es sorprendentemente difícil encontrar una buena respuesta a esta pregunta.

En general, el nivel de potencia máxima nominal es donde el motor será más eficiente.

Según los "Elementos de propulsión de cohetes" de Sutton, los motores típicos de estrangulamiento profundo sufren entre un 1,5 % y un 9 % de reducción en el impulso específico (eficiencia de combustible) a niveles bajos de potencia. Menciona un valor atípico, el motor del misil Lance, que tiene un rango de aceleración extraordinario de 357:1 con una pérdida del 15 % en el extremo inferior.

Encontré un gráfico mal etiquetado y confuso que sugiere que el motor de la etapa superior de CECE sufre alrededor del 5% cuando se estrangula demasiado.

El motor de descenso del módulo lunar Apollo tiene una eficiencia superior al 97 % con un 30 % de aceleración .

Si quisiera, podría diseñar un motor de cohete de "postcombustión", arrojando combustible adicional u oxidante (o cualquier otro fluido de trabajo, para el caso) en la boquilla; esto le daría un gran impulso de empuje, un escape más frío (y posiblemente más sucio) y una gran pérdida de eficiencia. Por lo tanto, la potencia podría incrementarse más allá del punto de máxima eficiencia.

(Aparentemente, AJR ha patentado una variación de esto, inyectando tanto combustible como oxidante en la boquilla, usando efectivamente la parte superior de la boquilla como cámara de combustión, para una relación de expansión más apropiada al nivel del mar, ¿aparentemente?)

¿Explica de dónde viene la pérdida de eficiencia? Por ejemplo, con un cohete criogénico, uno debe exacerbar la evaporación del combustible si no lo usa lo suficientemente rápido.
Baja presión de cámara y combustión inestable, principalmente. La ebullición criogénica no tiene en cuenta; los motores de ascenso necesitan un estrangulamiento moderado como máximo y terminan su trabajo en minutos; los motores de descenso necesitan retener el combustible durante días o semanas, según el lugar al que desciendan.
¿El motor de cohete líquido es más o menos eficiente cuando se estrangula?
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