Motor De Cohete A Propelente Solido

DISEÑO DE UN MOTOR DE COHETE DE PROPELENTE SÓLIDO

INTRODUCCIÓN

La meta primaria de las páginas de es presentar el funcionamiento de un motor cohete de propelente sólido.

Se enfatizara en la teoría como se aplica en los motores amateur pequeños (relativamente hablando), que son típicamente de menor rendimiento y eficiencia que sus contrapartes profesionales. En cierta forma, los métodos de los "bibliografía sobre el tema" deben ser modificados para tener estos factores en cuenta.

La meta secundaria es presentar las herramientas necesarias que pueden ser usadas en el diseño de motores cohete experimentales.

Seguiremos un orden lógico en esta presentación, con un tema derivando en otro tema. Comenzando con la teoría básica que deben tenerse para "simplificar" la altamente compleja naturaleza del funcionamiento de un motor cohete. Entonces se discutirá el propelente principalmente en ciertos aspectos que tienen aplicación directa con la teoría de los motores cohete. Por ejemplo, se considera que los propelentes consisten de un combustible y un oxidante sin importar las formulaciones específicas. La forma en que se le da forma al propelente tiene una influencia importante y directa en el rendimiento del motor.

Como la operación fundamental de un motor cohete requiere que el propelente sea quemado, el tema siguiente trata sobre el proceso de combustión y su análisis de flujo. En otras palabras, la conversión del propelente en gases a alta temperatura y partículas condensadas (humo). Esta combustión debe ocurrir de tal manera que permita obtener los requerimientos operativos necesarios - un cierto perfil de empuje sobre un cierto tiempo de combustión, mientras se opera dentro de ciertos límites físicos como la temperatura y la presión de la cámara de combustión. De este modo, la velocidad de quemado, la temperatura de la combustión y los productos de esta juegan un rol crucial estableciendo el rendimiento del motor cohete.

Debemos de tener en cuenta que el componente más crítico de un motor cohete es la tobera. ¿Qué hace exactamente la tobera? ¿Y cómo? ¿Cuál es el

Significado del perfil convergente y divergente? Estas preguntas serán contestadas en la sección sobre análisis de flujo en la tobera.

La expulsión de los productos de escape a través de la tobera a alta velocidad produce el empuje, el "poder" de un motor cohete. El empuje puede ser medido a través de métodos simples, pero, ¿Cómo se predice que empuje teórico tendrá un motor? Las secciones siguientes discutirán la manera de calcular el empuje, así como el Impulso Total y el Impulso Especifico. Los últimos dos parámetros son la clave para medir el "poder propulsivo" de un cohete, y la importancia de un propelente especifico.

Cualquiera que tenga idea sobre motores cohete sabrá que operan bajo una alta presión. Esta es la presión de cámara, producida por la combustión del propelente, que fuerza los gases a través de la tobera.

Controlar esta presión es la clave para una operación y diseño de un motor cohete de una manera satisfactoria y segura. ¿Qué parámetros determinan la presión, que pueden ser observados realmente como una "explosión controlada" dentro de la cámara de combustión?

El tema final tratado en la teoría de los motores cohete son las correcciones que deben ser consideradas para unir las predicciones teóricas con los verdaderos resultados obtenidos por un motor cohete. Estas correcciones son resultado directo del primer tema que trataremos, que es, las simplificaciones que hacen posible el análisis teórico.

Este proyecto consiste en el ensayo tecnológico de validación en vuelo de un motor propelente sólido y de la estructura aerodinámica correspondiente, que en su conjunto configurarán al cohete. Además de la mencionada validación en vuelo, el desarrollo de las tareas que son parte del proyecto permitirá la caracterización y/o medición del desempeño del motor; y la caracterización y/o parametrización de la estructura aerodinámica del cohete.

La validación en vuelo del “conjunto” cohete será realizada a través de la inserción de una pequeña Carga Útil que es el sistema de recuperación (paracaídas)

El proyecto incluye también el Equipo de Apoyo de Tierra necesario para el manejo, los ensayos, la integración de los distintos subsistemas y del sistema, y de todos los equipos necesarios para la efectivización del lanzamiento. Durante el vuelo propulsado, el vehículo estará estabilizado por rotación (provocada por el calaje de las aletas.

La tobera es un ducto con área de sección transversal uniformemente variable en el cual se acelera un flujo de vapor o gas, transformando su energía potencial manifestada en alta temperatura y presión en energía cinética. La tobera supersónica es dividida en tres partes, sección convergente, garganta o sección de estrangulamiento y sección divergente.

El trabajo desarrollado expone el diseño y construcción de un cohete amateur con propelente sólido. Donde se define el diseño y secuencia de cálculos de todos las partes del cohete experimental.

El cohete amateur está diseñado para combustible de sólido, para soportar las cargas tanto estructurales como aerodinámicas en su vuelo..

El presente trabajo de diseño y construcción de un cohete amateur ha tenido la finalidad de entregar un diseño completo lo cual permita su posterior optimización de diseño y construcción.

MOTORES COHETE

Los varios procesos químicos y físicos que ocurren en un motor cohete durante su operación son altamente complejos. Estos procesos incluyen las complejas reacciones químicas que ocurren durante la combustión; la forma en que se consume el propelente durante la combustión; el comportamiento del flujo de los gases de escape a medida que se forman en la superficie en combustión, viaja a través de la cámara y sale a través de la tobera; la interacción entre los gases de escape y las partículas condensadas (humo).

El análisis teórico de un motor cohete de propelente sólido necesita ciertas simplificaciones, esto es, asumir un motor cohete ideal. Un motor cohete ideal asume lo siguiente:

• La combustión del propelente es completa y no varía de lo asumido por la ecuación de combustión.

• Los productos de la combustión obedecen la ley de los gases perfectos.

• No existe fricción que impida el flujo de los productos de escape.

• La combustión y el flujo en el motor y la tobera son adiabáticos, esto significa, que no existe una pérdida de calor a los alrededores.

• A no ser que se especifique lo contrario, existen condiciones

...