Límites de la relación de derivación en cohetes aumentados por aire (chorro eyector/con conductos)

Históricamente, los cohetes aumentados por aire no han tenido mucho éxito. En la mayoría de los casos, agregar una cubierta alrededor del exterior de un cohete existente supuso un gran costo de peso a cambio de solo un modesto aumento en el consumo de combustible específico de empuje. Debido a que no estaban optimizados para usar el aire como masa de reacción, la mayor parte del empuje adicional fue el resultado de la combustión secundaria entre el escape del cohete rico en combustible y el aire atmosférico, lo que los convirtió esencialmente en estatorreactores muy ineficientes.

Sin embargo, si un motor de cohete aumentado con aire se diseñara en una configuración de adentro hacia afuera con una derivación central en lugar de una derivación externa, podría terminar con un diseño más simple y de menor resistencia que podría ampliarse y probablemente ser bastante alto en eficiencia.

cohete aumentado por aire de derivación central

Tal diseño podría permitir una relación de derivación muy, muy alta, lo que haría que el consumo de combustible específico de empuje cayera ridículamente bajo. La combinación de un empuje muy alto y un impulso específico muy alto es bastante agradable. ¿Qué tan alta sería posible una relación de derivación antes de que los rendimientos decrecientes hicieran que la resistencia adicional fuera demasiado alta?

¿Conoces un Scramjet? en.wikipedia.org/wiki/Scramjet#Basic_principles Esto parece de naturaleza similar.
Sí, estoy bastante familiarizado con un scramjet. Este es un concepto similar, pero muy diferente en la ejecución. Los ramjets y scramjets usan oxígeno atmosférico como oxidante para su combustible, eliminando la necesidad de llevar oxidante. Un cohete aumentado con aire, por otro lado, utiliza el aire atmosférico solo como fuente de masa de reacción adicional, lo que le permite operar en un rango más amplio de velocidades y densidades de aire. Los cohetes aumentados por aire tienen mejores relaciones T/W que los estatorreactores con Isp comparables.

Respuestas (1)

Para un límite superior, la velocidad de escape del cohete establece un límite absoluto. Si está volando más rápido que eso, el aire de admisión en realidad se ralentiza cuando se agrega a la mezcla, porque el escape del cohete se mueve muy lentamente . Para la combinación de propelente más eficiente en uso, LOX/LH2, la velocidad de escape es de aproximadamente 4 , 500 metro / s , y para los hidrocarburos, alrededor de 3 , 500 metro / s . Eso coloca el límite aproximadamente en el mismo rango que los scramjets.

Sin embargo, incluso si el aire adicional aumenta el ISP, roba energía del propulsor y reduce la velocidad de escape. (cuando se utilizan motores que respiran aire, el ISP y la velocidad de escape no son equivalentes) El límite también depende de la relación entre el propulsor del cohete y el flujo de aire de admisión.

Además, para que la eficiencia adicional importe, el rendimiento del aire de admisión debe permanecer alto durante bastante tiempo, lo que significa necesariamente que el cohete debe volar durante mucho tiempo experimentando una gran resistencia.

A altas velocidades, es importante minimizar el arrastre de las tomas, lo que requiere un diseño directo. En ese momento, puede hacerse la pregunta: ¿Qué impide que el escape del cohete escape también en esa dirección? Si los cohetes están disparando en la dirección equivocada, tienes un problema grave y no irás al espacio hoy.

En resumen, el límite es como mucho 4 , 500 metro / s , y ciertamente un poco menos.

Como regla general para una relación de derivación aceptable, puede suponer que la velocidad de escape se divide por la raíz cuadrada de la relación entre el flujo de aire y el flujo total.

Perfecto. Este es exactamente el análisis que estaba buscando. Sabía que había un factor limitante en alguna parte, y lo hiciste exactamente bien.
Límites de la relación de derivación en cohetes aumentados por aire (chorro eyector/con conductos)
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