¿Hay un diagrama de diferentes diámetros de boquilla a escala?

Estoy buscando un diagrama que muestre los diferentes diámetros de varias aberturas de boquilla, incluido el F1 de Rocketdyne (150 pulgadas), el Merlin de SpaceX (66 pulgadas), el Delta IV Heavy de la Fuerza Aérea y el Proton-M de NPO Energomash (59 pulgadas). Esos son bastante populares y fáciles de encontrar, pero me pregunto si alguien tiene una lista de diferentes motores y sus diferentes características.

Mi teoría es que el tamaño del motor en comparación con el peso del vehículo de lanzamiento disminuirá con el tiempo, especialmente a medida que aumenta la eficiencia. Si tuviera más datos, podría demostrar que esto es cierto. Gracias por cualquier ayuda.

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Permítanme aclarar un poco. Quiero ver si, para un peso dado del vehículo de lanzamiento, el diámetro de la boquilla del motor ha disminuido lentamente con el tiempo, a medida que los motores se vuelven más eficientes y usan materiales más livianos. Como tal, si tengo diferentes diámetros de boquilla en diferentes períodos de alto uso del motor, puede haber una tendencia a lo largo del tiempo. Además, sería genial ver esta información y ver cómo han cambiado las diferentes características del motor a lo largo del tiempo. Quiero ver qué tipo de tendencias como esta existen entre otras características del motor, para ver cómo evoluciona la tecnología. También haría esta comparación con el empuje.

Por último, estoy realmente interesado en el diseño de motores, y comprender cómo los avances tecnológicos cambian las dimensiones y los componentes será de gran ayuda.

¿Cuál es tu teoría exactamente? ¿Cuáles son las dimensiones del "tamaño" del motor? En general, su teoría suena incorrecta. El área total de salida de la tobera quisiera ser proporcional al empuje, que es proporcional al peso. Sin embargo, el área al final del cohete crece aproximadamente a 2/3 de la potencia del peso. Entonces, las boquillas terminan siendo restringidas por el vehículo, ya que les gustaría ser más grandes. Las ineficiencias tienen que ser aceptadas por un flujo subexpandido.
Desearía que algunos de los increíbles creadores de infografías, como Space.com, consideraran hacer motores como usted sugiere. Tendría mucha curiosidad por ver un F-1 frente a un RD-170.
Permítanme aclarar un poco. Quiero ver si, para un peso dado, el diámetro de la tobera del motor ha disminuido lentamente con el tiempo, a medida que los motores se vuelven más eficientes y usan materiales más livianos. Como tal, si tengo diferentes diámetros de boquilla en diferentes períodos de alto uso del motor, puede haber una tendencia a lo largo del tiempo. Además, sería genial ver esta información y ver cómo han cambiado las diferentes características del motor a lo largo del tiempo.
Todavía no veo cómo esto es diferente a preguntar si el rendimiento sobre la relación de área ha aumentado a medida que evolucionó el diseño del motor de cohete. Lo que se reduce a que los motores de cohetes han evolucionado. Lo que a su vez es lo mismo que preguntar si hemos estado quemando todo el dinero de I+D para nada durante todos estos años. Estoy de acuerdo, sería interesante ver algunos gráficos de cómo lo hicieron. Pero si, no tengo ninguna duda.
Sí, eso es sólo un ejemplo que creo que es cierto. También quiero ver qué tendencias (si las hay) existen para otras características del motor, y solo necesito datos sobre esto para diferentes motores.
El tamaño de la boquilla que tienes para el Merlin está muy lejos, a 1m67 no puedes colocar 9 de ellos en un escenario con un diámetro de 3m66. Los Merlins de la primera etapa miden alrededor de 93 cm (SpaceX no ha publicado ningún diámetro, por lo que se midió a partir de fotos). El Merlin Vac puede tener 1m67, pero nuevamente, no se ha publicado información de tamaño que yo sepa.
@Hobbes: por lo general, cubre más área de superficie cuando empaqueta más círculos pequeños en un círculo que si usa círculos más grandes (excepto n = 1). Entonces, 9 motores más pequeños tendrán un área de tobera total más alta que, digamos, 3 o 4 grandes.
... y al final, el diámetro no significa tanto, porque puede modernizar un cohete disminuyendo el diámetro de la boquilla mientras mantiene el mismo flujo de combustible y aumenta la velocidad de escape, o puede aumentar simultáneamente la velocidad de escape y el combustible. flujo manteniendo el mismo diámetro, de modo que obtenga un mejor empuje y una mejor ISp con el mismo diámetro. Además... ¿dónde colocaría ese vehículo de lanzamiento Soyuz con sus 20 cámaras de combustión básicas y 12 vernier?

Respuestas (1)

No pude encontrar ningún diagrama, pero aquí hay uno:

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La lista de Wikipedia de motores de cohetes orbitales es un buen lugar para comenzar, simplemente haga clic en el enlace a su artículo principal. La mayoría de ellos tienen su diámetro en su cuadro de datos:

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Tenga en cuenta que determinar el diámetro óptimo de la boquilla es complicado, especialmente para la primera etapa, debido a la contrapresión atmosférica.

El Merlin 1D tiene un diámetro de unos 90 cm. Con 168 cm, no podrías colocar 9 de ellos debajo de un escenario de 366 cm de diámetro. 168 podría ser el diámetro de la versión Merlin Vacuum, pero nunca he visto buenos datos para eso.
¡@Hobbes lo arregló!
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