No sé por dónde empezar con los cálculos - motor cohete

El año pasado me topé con el pdf "Cómo diseñar, construir y probar un motor de cohete" y desde entonces me ha intrigado hacer uno (o al menos calcularlo). Así que he estado investigando y buscando en Internet y ahora tengo:

  1. Elementos de propulsión de cohetes de Sutton, octava edición (2010) para la mayoría de las ecuaciones y
  2. CEAgui, una GUI para el código CEA (Chemical Equilibrium with Applications) de la NASA para calcular las métricas de combustible

Ahora, he estado tratando de encontrar la secuencia de ecuaciones correcta para calcular todo lo necesario para hacer un motor de cohete. Lo único que sé, aceptar estas "medidas" calculadas por CEA a continuación, es el empuje deseado (500N) y, dado que estoy usando el mismo combustible, como en el video a continuación, el L * de aproximadamente 1 metro. Básicamente estoy tratando de hacer un programa que se asemeje mucho al de ellos.(marca de tiempo: poco más de 18:00 minutos en el video). Me he quedado atascado en la velocidad de salida porque no conozco el Isp para el flujo de combustible y debido a la referencia circular de la velocidad de salida y otras unidades (lo siento, no sé el otro nombre para eso... como velocidad y peso /masa..) No puedo calcular nada. ¿Debería hacer una suposición de Isp y trabajar con eso como lo hacen en "Cómo diseñar, construir ... motor de cohete", pero no lo hacen de esa manera?

Los cálculos CEA:

COMBUSTIBLE C2H5OH 0,9600000 -234959,795 298,000

OXIDANTE O2(L) 1.0000000 -12979.000 90.000

COMBUSTIBLE H2O(L) 0.0400000 -285841.390 298.000

O/F= 2.00000 % COMBUSTIBLE= 33.333333 R,EQ.RELACIÓN= 1.000180 PHI,EQ.RELACIÓN= 1.000213

GARGANTA DE CÁMARA

Pinf/P 1,0000 1,7710

P, BAR 20.000 11.293

T, K 3310,90 3013,12

RHO, KG/CU M 1,7688 0 1,0975 0

H, KJ/KG -2114,04 -2730,84

U, KJ/KG -3244,72 -3759,83

G, KJ/KG -39913,9 -37131,0

S, KJ/(KG)(K) 11,4168 11,4168

M, (1/n) 24.347 24.347

Cp, KJ/(KG)(K) 2.0830 2.0589

GAMMA 1.1961 1.1988

SON VEL,M/SEG 1162.9 1110.7

NÚMERO DE MÁQUINA 0.000 1.000

PARÁMETROS DE RENDIMIENTO

Ae/A 1.0000

CSTAR, M/SEC 1640.8

FC 0,6769

Ivac, M/SEC 2037.1

Proveedor de servicios de Internet, M/SEC 1110.7

¿No es lo mismo que su otra pregunta space.stackexchange.com/q/45956/6944 pero con más datos? Te sugiero que cierres uno de ellos.
Pero creo que tienes un comienzo decente aquí. Tienes todas las condiciones de la garganta. Ahora averigüe cuál será la relación de expansión de su boquilla y ya está.

Respuestas (1)

La razón por la que no puedes terminar tus cálculos es porque te falta la mitad del motor. Tendrá que tomar algunas decisiones sobre la boquilla para obtener la velocidad de escape.

Tomaré algunas decisiones por usted y le mostraré cómo solucionarlo.

La altitud de diseño de su motor será de 11,8 km.

Esto significa que la presión del plano de salida de la boquilla será de 0,2 bar.

(de las tablas de atmósfera: utilicé la atmósfera estándar de EE. UU. 1962).

Dices que la presión de tu cámara es de 20 bar. Por lo tanto, la relación de presión de la boquilla es 100.

Sabiendo esto, y gamma (usted dice que es 1.2), podemos usar el gráfico 3-5 de Sutton, 4ª edición. (El subíndice 1 se refiere a la entrada de la boquilla , el subíndice t se refiere a la garganta )

ingrese la descripción de la imagen aquí

Esto le da una relación de velocidad de 2,5 (flecha roja) y una relación de área de 11 (flecha azul).

Usted dice que la velocidad de garganta es 1110.7 m/s.

Multiplique por la relación de velocidad y obtendrá una velocidad de escape de 2776 m/s .

¿No te gustan los 11,8 km? Elige algo más y rehazlo.

¿No te gusta usar el gráfico? Las ecuaciones están todas en Sutton. (3-25) y (3-26) en la 4ª edición.

Así que estuve revisando la ecuación para la garganta y la velocidad de salida que incluye R. Y para esas ecuaciones deberías usar la constante universal de gas 8314 y no 8.314. ¿Me estoy perdiendo algo aquí o hay algo más? Revisé las unidades y no puedo encontrar lo que está mal en mi lado.
@StarshipGood ¿Qué ecuación? Dame una referencia que pueda mirar.
si lo siento La ecuación es 3-23 en la octava edición de Sutton. Para ambas versiones de las ecuaciones, tuve que usar el 8314 y no el 8.314. Todos los demás números de ecuación de la cuarta son los mismos en la octava edición, por lo que probablemente sea lo mismo con esta.
Sí, ese es uno de los muchos problemas en las ediciones posteriores. Note que dice que Vt = at. jajaja. Las unidades ni siquiera son correctas. Aquí está la ecuación correcta de la cuarta edición i.imgur.com/oiWrPCS.png
oh, está bien, al menos esta vez no fue una pregunta estúpida. Supongo que tendré que conseguir la 4ª edición.
¡Estas no son preguntas tontas! Una vez que proporcionó algunos números, me pareció interesante.
gracias por su ayuda. Y quise decir como en "no dar suficiente información" tipo preguntas estúpidas jaja.
@StarshipGood una cosa más: debe usar R para su gas, no el universal. De Sutton "donde la constante de los gases R se encuentra a partir de la constante universal de los gases R' dividida por la masa molecular de la mezcla de gases que fluye". Probablemente esté en la salida de ese programa en alguna parte.
Ya vi eso en "Cómo diseñar, construir y probar..." y también verifiqué aquí, así que siempre divido el universal con M. Todavía no entiendo por qué cambiaron una ecuación totalmente buena con una incorrecta.
lo siento, pero las unidades en su ecuación para la velocidad de la garganta no suman. [Aquí está] (unidades de velocidad de garganta imgur.com/gallery/CqHmEbB ) cómo hice que se cancelen y las unidades se cancelen con la ecuación de la octava edición. Solo tengo que usar la constante de gas*1000 para obtener la velocidad correcta.
@StarshipGood lo siento pero son correctos i.imgur.com/qe04d6o.png
¿Es posible que se deba agregar la constante gravitatoria para los cálculos de unidades imperiales?
La séptima edición de @StarshipGood Sutton da un ejemplo en unidades métricas en la página 60 i.imgur.com/K5DLK46.png Pero parece que los números no funcionan a menos que también multiplique por g bajo el radical.
Si uso las ecuaciones de velocidad de la séptima y octava edición de Sutton (sin g), me funciona. Olvidé que el CEA da la masa molecular en g/mol y no en kg/mol. Es por eso que salió bien si hice el R'8314 y no 8314.
@StarshipGood ¡Me alegro de que lo hayas solucionado!
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