Was ist die maximale Höhe, die ich mit meiner Solid-Prop-Rakete erreichen kann?

Für eine Rakete von:

  • Masse, M = 25 kg,
  • Trockenmasse M F = 19 kg,
  • Schub = 2,1 KN,
  • Gesamtbetriebsdauer, T B = 3,5 s,
  • ICH S P = 129

Ich bekomme eine angetriebene Brennhöhe = 549 m und eine Gesamtzeit bis zur maximalen Höhe von 5506 m in 35 Sekunden. Ist das richtig? Vorausgesetzt, kein Luftwiderstand und vertikales Abheben.

Ich benutze:

H = ICH S P G T B ( 1 l N ( M Ö / M F ) / ( M Ö / M F 1 ) ) 0,5 G T 2

Um die Brennrate zu berechnen, habe ich außerdem fuel_wt durch die Gesamtbrennzeit geteilt. Ist das ungefähr ok?

Kann jemand bitte dabei helfen? Wenn möglich die zu verwendenden Relationen/Formeln. Wer weiß, wo ich einen Mentor für Raketentechnik bekommen kann.

Ich sehe dort nirgendwo einen Widerstand.
Hallo SE, es wird angenommen, dass kein Luftwiderstand besteht
Danke @GremlinWranger
Probieren Sie nakka-rocketry.net aus. Dieser Typ ist der Großmeister der experimentellen Amateur-Raketentechnik mit einer ganzen Reihe von Ratschlägen, Werkzeugen, Tabellenkalkulationen, Anleitungsvideos usw. Es richtet sich an Amateure, die ihre eigenen Motoren bauen und mit verschiedenen Treibstoffen und Systemen herumspielen , plant aber nicht, etwas Ausgefalleneres als einen GPS-Höhenmesser und eine Kamera auf mehrere tausend Fuß zu bringen.
Wenn 6 kg Kraftstoff 3,5 s lang 4 KN Schub erzeugen, wird die ICH S P muss sein 4000   N 3.5   S 6   kg 9.8   MS 2 = 238   S . Außerdem gibt Ihre Formel die Höhe am Ende des Brennens an (unter der Annahme, dass kein Luftwiderstand und konstante Beschleunigung während des Brennens vorliegt), nicht die maximale Höhe.
Danke @Litho. Ich habe den Schub und die Formel für die angetriebene Brennhöhe bearbeitet. Die Diagramme für Festtreibstoff führen dazu, dass ich 129 s ISP für meinen Treibstoff bekomme, aber -ve-Katalysator verwende, um die Brennzeit auf 3,5 s zu erhöhen. Am Abbrandpunkt erhalte ich v = 312 m / s und verwende s = (v ^ 2-u ^ 2) / 2 g, um eine maximale Höhe von insgesamt 5500 m in etwa 34 Sekunden zu erreichen. Ich frage mich, ob das richtig klingt.

Antworten (1)

Ich glaube nicht, dass die Gleichung stimmt. Ich sehe die Vorteile der Verwendung nicht ICH S P Wenn du den Schub hast, F T . Die 1D-Bewegungsgleichung (ohne Widerstand) lautet:

A B ( T ) = F T M 0 M ˙ T G

A C ( T ) = G

Wo C Und B sind die Küsten- und Schubphasen des Flugs. Ihre Brennrate, M ˙ , Annahme ist gut, und da es sich um eine Konstante handelt, können Sie analytisch integrieren, um Geschwindigkeit und Höhe zu finden (es lohnt sich jedoch nicht über die Geschwindigkeit hinaus):

v B ( T ) = F T M ˙ ln ( M 0 M ˙ T ) G T + C 1

v C ( T ) = G ( T T B ) + v B ( T B )

H B ( T ) = 1 M ˙ 2 ( C 1 M ˙ ( M 0 M ˙ T ) F T ( M ˙ ln ( M 0 M ˙ T ) M ˙ T ln ( M 0 M ˙ T ) M 0 + M ˙ T ) + G ( ( M 0 M ˙ T ) 2 2 M 0 ( M 0 M ˙ T ) ) ) C 2

H C ( T ) = G 2 ( T T B ) 2 + v B ( T B ) ( T T B ) + H B ( T B )

Die numerische Integration (Euler, 0,01 s dt) war viel einfacher, schneller und lieferte Ergebnisse innerhalb von ~ 1 % der Analyse (und Sie benötigen numerische Werte, wenn Sie den Luftwiderstand berücksichtigen möchten):

  • angetriebene Brennhöhe: 501 m
  • maximale Höhe: 5145 m @ ~34s
Danke @BrendanLuke15 für die ausführliche Antwort. Das war hilfreich.
Hallo @BrendanLuke15, wie würde die Gleichung aussehen, wenn ich den Luftwiderstand zur Berechnung hinzufüge.