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Parametri prestazionali e pressione in camera di combustione

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Salve a tutti, sono nuovo del forum e avevo una domanda specifica da farvi. Secondo voi come varia l'impulso specifico di sistema al variare della pressione in camera di combustione? E gli altri parametri prestazionali? Grazie. :undecided:

Offline AJ

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Re:Parametri prestazionali e pressione in camera di combustione
« Risposta #1 il: Gio 20/09/2012, 14:20 »
Salve a tutti, sono nuovo del forum e avevo una domanda specifica da farvi. Secondo voi come varia l'impulso specifico di sistema al variare della pressione in camera di combustione? E gli altri parametri prestazionali? Grazie. :undecided:
Dovresti esprimere l'impulso di sistema in funzione di quello ponderale e poi sostituire al ponderale la velocità di efflusso, funzione a sua volta di temperature/pressioni...
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Offline Acris

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Re:Parametri prestazionali e pressione in camera di combustione
« Risposta #2 il: Gio 20/09/2012, 14:24 »
Non ho capito la domanda... :angel: (ho giusto dato ieri endoreattori..)

comunque non male come primo post...

Piacere mio
Raffaele

P.S.
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Offline Buzz

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Re:Parametri prestazionali e pressione in camera di combustione
« Risposta #3 il: Gio 20/09/2012, 15:00 »
L'impulso specifico è in sostanza proporzionale alla velocità di uscita del propellente.
Questa velocità dipende da vari fattori. Considerando l'ugello De Laval in condizioni di saturazione, come il rapporto tra le pressioni in uscita e in entrata, le temperature e ovviamente le proprietà del gas (massa molecolare, cp, cv, etc.).

Quindi la pressione in camera di combustione, assumendo che sia poi la stessa all'entrata dell'ugello, influenza l'impulso specifico. La formula dell'ugello la trovi anche su Wikipedia: http://it.wikipedia.org/wiki/Ugello_de_Laval#Velocit.C3.A0_del_gas_di_scarico

PS: Raffaele, per me sono passati un po' di anni da quando ho dato propulsione e motori. Spero di non aver detto boiate :)
« Ultima modifica: Gio 20/09/2012, 15:03 da Buzz »
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Offline Ares Cosmos

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Re:Parametri prestazionali e pressione in camera di combustione
« Risposta #4 il: Ven 21/09/2012, 07:34 »
Io sono un profano in questo, ma se ho capito come uno grande, nella strozzatura la velocità dev'essere sempre pari a quella del suono, perché aumenta in uscita e l'ugello dev'essere ben sagomato per evitare che la pressione più bassa esterna s'infili dentro e mandi a rotoli il tutto. Pertanto io non posso "variare" la quantità di cpropellenti che immetto in camera di combustione per modulare una spinta, ma posso solo variare i i tempi di accensione per modulare la spinta. Il razzo funziona a regimi costanti.

Me la merito la sufficienza?
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Offline Acris

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Re:Parametri prestazionali e pressione in camera di combustione
« Risposta #5 il: Ven 21/09/2012, 09:08 »
Ares, dipende a che esame ahahah, in linea di massima è corretto ció che hai scritto, ma i motori a razzo, non tutti ma in taluni casi, sono anche regolabili in potenza, vedi lo shuttle che al decollo non da piena potenza ai 3 SSME ma li tiene circa all'80-90% per non distruggere la rampa, e poi fa lo stesso prima di passare la barriera del suono. Questi motori non possono comunque essere regolati in tutto il range tipo da 10  a 100% ma solo nell'ultimo tratto tipo dal 80-100%.
Un altro problema é legato alla refrigerazione con rigenerazione dell motore (iniettori, camera di combustione, ugello che viene effettuata normalmente con il combustibile (cioé l'idrogeno), se regolo la portata cioé la riduco, e quindi ho meno potere refrigerante e quindi raffreddo di meno e quindi il motore si surriscalda.

Gli SRB invece non sono regolabili e quindi danno potenza in funzione della forma e della composizione del grano di propellente che contengono.

Il problema che sorge é che il tutto é dimensionato per avere il rendimento massimo quando siamo al 100% e ció che succede quando se ne riducono volutamente le prestazioni é che in effetti la spinta viene ridotta, ma i consumi restano in pratica costanti.


Ciao
Raffaele
« Ultima modifica: Ven 21/09/2012, 10:23 da Acris »
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A.Einstein

Offline Buzz

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Re:Parametri prestazionali e pressione in camera di combustione
« Risposta #6 il: Ven 21/09/2012, 09:37 »
Il problema che sorge é che il tutto é dimensionato per avere il rendimento massimo quando siamo al 100% e ció che succede quando se ne riducono volutamente le prestazioni é che in effetti la spinta viene ridotta, ma i consumi restano in pratica costanti.
Raffaele, se non sbaglio esistono anche degli ugelli regolabili, giusto?
Ovviamente per piccole regolazioni, e non per ugelli delle dimensioni di un lanciatore....
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Offline Acris

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Re:Parametri prestazionali e pressione in camera di combustione
« Risposta #7 il: Ven 21/09/2012, 10:52 »
Gli ugelli regolabili esistono ma sono solo a due step e fondamentalmente si usano  per compensare la variazione della pressione ambiente che nel volo passa da 1 atmosfera a 0 e quindi devo variare l'epsilon (il rapporto di espansione Area uscita su Area gola) dell'ugello che deve essere piu piccolo al decollo e piu grande nel vuoto (per questo gli SRB sono dimensionati per lavorare in atmosfera e gli SSME per lavorare nel vuoto).
In realta esiste anche un metodo teorico di variazione continua di epsilon ma mai realizzato in pratica per problemi di temperatura e resistenza dei materiali. Si tratta di avere una spina conica che si muove nella gola variandone la dimensione.

I metodi utilizzati ad oggi nella realtá sono tre:
  • l'ugello a doppia campana (http://4.bp.blogspot.com/-n8oGx0ruHEQ/Trv3sMGKznI/AAAAAAAANYY/Jwi2pLva6lw/s1600/strictnozzle.jpg) che fa lavorare la prima parte in atmosfera e la seconda nel vuoto, il problema é che nella realtá le turbolenze che si creano fanno attaccare lo strato limite alla parete in momenti vari, e magari solo da un lato creando una spinta non assiale e deviando dalla traiettoria che andrebbe cosí corretta.
  • Del materiale ablativo che si consuma alla fine dell'ugello in modo da variarne l'epsilon
  • Un ugello che si allunga di scatto dopo un certo tempo (tipo quei bicchieri fatti ad anelli concentrici di plastica che si usavano una volta)
  • Un ultima soluzione, mai realizzata in pratica é quella degli aero spike che in teoria si adattano da soli...(vedi figura b): http://accessscience.com/loadBinary.aspx?filename=757478FG0030.gif

Ciao Raffaele
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Offline Ares Cosmos

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Re:Parametri prestazionali e pressione in camera di combustione
« Risposta #8 il: Ven 21/09/2012, 12:08 »
Avevo dimenticato gli SSME, però la loro variabilità è contenuta, non è variabile a piacere da parte dell'equipaggio.
Per me l'importante è capire il concetto. Per i calcoli lascio a voi. :)
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Offline Micene84

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Re:Parametri prestazionali e pressione in camera di combustione
« Risposta #9 il: Sab 22/09/2012, 00:44 »
Anche se Acris lo ha gia' scritto, mi sembra utile sottolinearlo:
- Principalmente il livello di Spinta si controlla controllando la portata
- Il livello di impulso specifico si controlla variando il rapporto di miscela tra combustibile e ossidante
Rapporto di miscela e portata sostanzialmente, oltre alle caratteristiche chimiche dei reagenti, influenzano la pressione in camera di combustione.

Gli altri parametri che determinano il livello di spinta (o il livello di impulso specifico) e' il rapporto di espansione dell'ugello, l'area di gola e, se in atmosfera
Se si considera gli SSME il controllo avveniva controllando il la portata di idrogeno e ossigeno attraverso le turbopompe. E non e' variabile a piacere dell'equipaggio.
Ma se si considera gli endoreattori del LEM quelli avevano una variazione molto piu' ampia ed erano controllabile dal pilota. Ovviamente le caratteristiche del motore erano totalmente diverse!
In caso di endoreattori con serbatoio pressurizzato si puo' controllare la portata (e quindi la spinta) controllando la pressione del serbatoio tramite un serbatoio ausiliario di elio, oppure si sta pensando (non so se e' stato realizzato ancora) di controllare la portata tramite pompe elettriche.

Offline PicenAreospace96

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Re:Parametri prestazionali e pressione in camera di combustione
« Risposta #10 il: Gio 08/12/2016, 20:45 »
Come mai si usa l'elio per pressurizzare i serbatoi ? grazie

Offline Vittorio

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Re:Parametri prestazionali e pressione in camera di combustione
« Risposta #11 il: Gio 08/12/2016, 20:59 »
Presumo (non sono un tecnico aerospaziale, sono solo un "chimico arrugginito") per una doppia motivazione, innanzi tutto perché è inerte e in secondo luogo perché anche nello spazio profondo la temperatura di liquefazione è talmente bassa che lo si può considerare sempre in forma gassosa (e quindi utile a pressurizzare serbatoi).
Vittorio

Whoopee! Man, that may have been a small one for Neil, but that's a long one for me.