Indice
SOMMARIO 2
INDICE 3
CAPITOLO 1 6
I RAZZI SONDA ED I PROPELLENTI IBRIDI 6
1.1 Obiettivi del lavoro 6
1.2 Voli suborbitali e razzi sonda 6
1.3 Endoreattori a propellenti ibridi 9
1.4 Utilizzo di endoreattori a propellenti ibridi : notizie storiche e prospettive future 12
CAPITOLO 2 14
DEFINIZIONE DEL MODELLO ADOTTATO 14
2.1 Premessa 14
2.2 Definizione delle prestazioni di un endoreattore 14
2.3 Ipotesi adottate 16
2.4 Parametri che influenzano le prestazioni 19
2.4.1 Combinazioni HP-PE e LOX-HTPB 19
2.4.2 Combinazione N2O-HTPB 22
2.5 Vincoli imposti sui parametri 23
2.6 Codice di calcolo : LOX-HTPB e HP-PE 26
2.6.1 Struttura del programma 26
2.6.2 Valutazione geometria iniziale 28
2.6.3 Le equazioni base del codice di calcolo 33
2.6.3.1 Le equazioni del moto 33
2.6.3.2 Le altre variabili di stato 37
2.6.3.3 Numero di Mach e resistenza 42
2.6.3.4 Funzionamento del motore : regolazione e blowdown 43
2.6.3.5 Output del codice di calcolo 52
2.7 Codice di calcolo : N2O-HTPB 53
2.7.1 Struttura del programma 54
2.7.2 Valutazione della geometria iniziale 57
2.7.3 Le equazioni base del codice di calcolo 57
2.7.3.1 Le equazioni del moto 57
2.7.3.2 Le altre variabili di stato 57
2.7.3.3 Autopressurizzazione 58
2.7.3.4 Il serbatoio dell’N2O: modello omogeneo 59
2.7.3.5 Funzionamento del motore 62
2.7.3.6 Punto di spegnimento del motore 63
CAPITOLO 3 66
STUDIO PARAMETRICO E OTTIMIZZAZIONE DEL TEMPO DI MICROGRAVITÀ PER LE DIVERSE COMBINAZIONI DI PROPELLENTI. 66
3.1 Introduzione allo studio parametrico 66
3.2 Studio parametrico per LOX-HTPB 67
3.2.1 Studio parametrico con 3 parametri liberi 67
3.2.2 4 parametri liberi e razzo ottimale 71
3.2.3 Funzionamento del motore per il razzo ottimale ottenuto 76
3.2.4 Traiettoria 79
3.3 Studio parametrico per HP-PE 81
3.3.1 Studio parametrico con 3 parametri liberi 81
3.3.2 4 parametri liberi e razzo ottimale 85
3.3.3 Funzionamento del motore per il razzo ottimale (HP-PE) 90
3.3.4 Traiettoria 93
3.4 Studio parametrico per la combinazione N2O-HTPB 95
3.4.1 4 parametri liberi e razzo ottimale 96
3.4.2 Funzionamento del motore per il razzo ottimale ottenuto 106
3.4.3 Traiettoria 108
CAPITOLO 4 111
STUDIO IN OFFDESIGN PER LE DIVERSE COMBINAZIONI DI PROPELLENTI 111
4.1 Introduzione 111
4.2 Prestazioni del razzo sonda (LOX-HTPB) in offdesign 111
4.3 Prestazioni del razzo sonda (HP-PE) in offdesign 113
4.4 Prestazioni del razzo sonda (N2O-HTPB) in offdesign 114
CAPITOLO 5 116
CONFRONTO DEI RAZZI SONDA ALIMENTATI CON LE DIVERSE COMBINAZIONI DI PROPELLENTI 116
5.1 Introduzione 116
5.2 Confronto tra le varie combinazioni di propellenti 116
5.2.1 Confronto delle prestazioni del razzo ottimale 117
5.2.2 Confronto delle prestazioni del razzo in condizioni di fuori progetto 123
5.3 Considerazioni sul confronto 126
CAPITOLO 6 130
OTTIMIZZAZIONE MULTIOBIETTIVO 130
6.1 Introduzione 130
6.2 Il fronte di Pareto 131
6.3 Ottimizzazione bi-obiettivo per il nostro razzo sonda 133
6.4 Fronte di Pareto per la combinazione HP-PE 134
6.5 Fronte di Pareto per la combinazione LOX-HTPB 136
6.6 Fronte di Pareto per la combinazione N2O-HTPB 138
CONCLUSIONI 141
APPENDICI 143
APPENDICE A 144
PROPRIETÀ DEI GAS COMBUSTI 144
A.1 Proprietà dei gas combusti per le combinazioni di propellenti oggetto del nostro studio. 144
APPENDICE B 154
COEFFICIENTE DI RESISTENZA E CONDIZIONI DELL’AMBIENTE ESTERNO 154
B.1 Valutazione del coefficiente di resistenza 154
B.2 Caratteristiche dell’ambiente esterno 155
APPENDICE C 158
LEGHE E MATERIALI 158
C.1 Materiali utilizzati per i razzi sonda 158
APPENDICE D 160
STIMA DELLE PERDITE DI PRESSIONE TOTALE A VALLE DELLA CAMERA 160
D.1 Perdite di pressione a valle della camera di combustione 160
NOMENCLATURA 167
BIBLIOGRAFIA 172
