حداکثر ISP موشک های واکنش شیمیایی گرماز

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2694

سپاس: 4748

جنسیت:

تماس:

حداکثر ISP موشک های واکنش شیمیایی گرماز

پست توسط rohamavation »

سوال آیا حداکثر ISP وجود دارد
به من یادآوری کرد که یک بار در جایی خواندم که حداکثر Isp ممکن است
برای یک موتور موشک مبتنی بر انبساط که توسط پیشران(های) گرمازا و واکنش شیمیایی انجام می شود حدود 450 ثانیه است.
(در واقع من 4500 متر بر ثانیه را خواندم و به جای تقسیم بر 9.8 فقط یک صفر را حذف می کنم.)
آیا این در مورد درست است؟ اگر چنین است، واقعاً چگونه تعیین شد؟ آیا فقط محدودیت‌هایی برای کیلوکالری/مول و کیلوگرم/مول و مقداری حکمت ترمودینامیکی وجود داشت یا چیزی بیشتر؟
توجه داشته باشید: اگر یک اصطلاح پذیرفته‌شده و مختصرتر از «موشک‌های واکنش شیمیایی گرمازا» یا «موتور موشک مبتنی بر انبساط ناشی از پیشران(های) واکنش‌گر شیمیایی گرمازا» وجود دارد، لطفاً به من بگویید! من می خواهم بگویم "می دانی - موشک های معمولی".Δv از سطح تا LEO 9000 متر بر ثانیه است،سرعت معمولی اگزوز ve = 4500 متر بر ثانیهاما آیا این یک محدودیت عملی است؟ منظورم این نیست که بالاترین ISP چیست
موتور شیمیایی نشان داد، موشک موتور شیمی - ضربه خاصحد تئوری توسط انرژی ویژه واکنش احتراق پیشران تعیین می شود.
دانستن انرژی ویژه e از ماده داده شده، می‌توانیم یک کلاهک بر روی Isp ضربه خاص قابل حصول قرار دهیم
با فرض 100% تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی جنبشی.
$I_{sp} = {v_e \over g_0}$
$E_{chem} = e m \geqslant E_k = {1 \over 2 }{ m v_e^2}$
$v_e \leqslant \sqrt{2e }$
$I_{sp} \leqslant {\sqrt{2e } \over g_0}$
اینکه چقدر می توانیم به این حد تئوریک نزدیک شویم، بحث مهندسی و ساخت موتور است. به عنوان مثال، برای سوخت کرایو LH2+LO2 معمولی، انرژی ویژه 13.43MJ/kg است.
$I_{sp} \leqslant {\sqrt{2 \cdot 13430000 {J\over kg}} \over 9.8 {m \over s^2}} = 528.8s$
عملاً 455 ثانیه ضربه خاص برای شاتل فضایی به این معنی است که SSME به 86 درصد از حداکثر تئوری دست یافته است (بقیه آشکارا به عنوان گرما در گازهای خروجی تخلیه می شود).
پرانرژی ترین واکنش به نظر می رسد (اگرچه ادعا بدون منبع است) اکسیداسیون بریلیم با 23.9MJ/kg این واکنش صرفاً از نظر تئوری 705 ثانیه تکانه خاص را می دهد. صرفاً از نظر تئوری، چون اکسید بریلیم یک پودر است، بنابراین هیچ انبساط آدیاباتیکی گاز که نیروی محرکه ایجاد کند وجود ندارد.50-455s Isp نمونه ای از H2/O2 است. با توجه به داده های Huzel و Huang، یک مخلوط هیدروژن-بریلیم که با اکسیژن احتراق شده است می تواند تا 540 ثانیه برسد. اعداد در آن جدول مربوط به فشار محفظه و نسبت انبساط متوسط است. مقادیر بالاتر ممکن است.
بالاترین تکانه ویژه برای یک پیشران شیمیایی که تا به حال در موتور موشک شلیک شده است، 542 ثانیه (5320 متر بر ثانیه) با یک پیشرانه سه گانه لیتیوم، فلوئور و هیدروژن بود.
من نمی دانم حدود نظری چیست. من می دانم که با مولکول های پیچیده در اگزوز، انرژی جنبشی قابل توجهی به شکل ارتعاش در پیوندهای مولکولی نگهداری می شود و به رانش کمک نمی کند -- این یکی از دلایلی است که موتورهای H2/O2 غنی از هیدروژن هستند. H2 مانند H2O منعطف نمی‌شود -- بنابراین جستجوی واکنش‌های پرانرژی در ترکیبات پیچیده با بازدهی کاهشی همراه است.
تصویر

ارسال پست