Chap5 化学热力学基础 火箭推进技术基础 ¶
化学热力学基础 ¶
碳氢燃料的化学计量
\[C_xH_y+a(O_2+3.76N_2)\rightarrow bCO_2+cH_2O+3.76aN_2\]
选用基本元素在 1atm，298K 下其自然存在形式下的焓为参考点 \(\rightarrow\) 标准形成焓为零
火箭推进技术基础 ¶
比冲
比冲：单位推进剂重量所产生的总冲量
\[I_s=\frac{I_t}{m_pg_0}\approx\frac{u_e}{g_0}\]
火箭推进系统的动力可以来自高压气体、电能、化学能、核能等其中高压气体、电能和化学能火箭系统已经在使用
高压气体推进利用储存的高压气体（He、N2、Ar 等 ) 通过喷管产生推力，主要用于小的稳定控制系统
电能火箭推进系统包括电热系统、离子推进系统、等离子体等，其推力较小，但比冲较大，可用于卫星、星际航行等
化学能推进
化学反应产生高温气体，然后膨胀加速，产生推力
通过推进剂分类：
- 液体：
- 固体：
- 混合：一般是液体氧化剂、固体燃料
发动机推力
\[F=\dot{m}_pu_e+(p_e-p_a)A_e\]
最佳推力
\[p_e=p_a\]
火箭系统总质量
\[m_0=m_{pl}+m_p+m_{dw}\]
有效载荷质量比
\[\lambda=\frac{m_{pl}}{m_0}\]
火箭系统质量比
\[MR=\frac{m_0}{m_f}=\frac{1}{\lambda+\delta}\]
速度增量
\[\Delta u=C\ln MR\]
流量函数
\[\Gamma = \sqrt{\gamma \left( \frac{2}{\gamma+1} \right)^{\frac{\gamma+1}{\gamma-1}}}\]
实际排气速度
\[u_e = \sqrt{\frac{2\gamma}{\gamma-1} R T_c \left[ 1 - \left( \frac{p_e}{p_c} \right)^{\frac{\gamma-1}{\gamma}} \right]}\]
最佳推力（完全膨胀）
\[F_{opt} = p_c A_{th} \Gamma \sqrt{\frac{2\gamma}{\gamma-1} \left[ 1 - \left( \frac{p_a}{p_c} \right)^{\frac{\gamma-1}{\gamma}} \right]}\]
\[F_{max} = p_c A_{th} \Gamma \sqrt{\frac{2\gamma}{\gamma-1}}\]
\[C_i^* = \frac{\sqrt{R T_c}}{\Gamma}\]
\[C_x^* = \frac{p_c A_{th}}{\dot{m}_p}\]
评论区
如果有什么问题或想法，欢迎大家在下方留言~