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Endoreattori
03AUSMT
A.A. 2020/21
Lingua dell'insegnamento
Italiano
Corsi di studio
Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Aerospaziale - Torino
Organizzazione dell'insegnamento
| Didattica | Ore |
|---|---|
| Lezioni | 45 |
| Esercitazioni in aula | 13,5 |
| Esercitazioni in laboratorio | 1,5 |
| Tutoraggio | 1,5 |
Docenti
| Docente | Qualifica | Settore | h.Lez | h.Es | h.Lab | h.Tut | Anni incarico |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ferrero Andrea - Corso 2 | Professore Associato | IIND-01/G | 21 | 0 | 0 | 0 | 5 |
| Pastrone Dario Giuseppe - Corso 1 | Professore Ordinario | IIND-01/G | 24 | 0 | 0 | 0 | 14 |
Collaboratori
Didattica
| SSD | CFU | Attivita' formative | Ambiti disciplinari | ING-IND/07 ING-IND/07 |
3 3 |
D - A scelta dello studente F - Altre attività (art. 10) |
A scelta dello studente Altre conoscenze utili per l'inserimento nel mondo del lavoro |
|---|
2020/21
Il corso di Endoreattori ha come oggetto di studio gli endoreattori chimici ed è complementare al corso di Propulsione spaziale in cui vengono trattati gli endoreattori elettrici. In una prima parte del corso sono trattati i principi fisici comuni ai diversi tipi di endoreattori chimici, fornendo opportuni modelli per la valutazione preliminare delle prestazioni e trattando il problema della refrigerazione. Nella seconda parte del corso, si analizzano in dettaglio i diversi tipi di endoreattori chimici (a propellenti liquidi, solidi ed ibridi): vengono descritti i propellenti di comune utilizzo, il processo di combustione e i componenti principali del sistema propulsivo, studiandone le prestazioni per evidenziare le rispettive possibilità di impiego in campo spaziale.
The course of Rocket Propulsion has the goal the study of chemical rockets and is a complementary to the course of Space Propulsion that deals with Electric Rocket Propulsion. In a first part of the course the physical principles common to the different types of chemical rockets are treated, providing appropriate models for the preliminary performance evaluation and dealing with heat transfer and cooling. In the second part of the course, we analyze in detail the different types of chemical rockets (liquid, solid and hybrid propellants), describing the most common propellants, the combustion process and the main components of the propulsion system, studying its performance to highlight the possibilities of use for space propulsion.
Obiettivo del corso è di approfondire la conoscenza degli endoreattori chimici. sviluppando nell'allievo le abilità necessarie per la comprensione dei fenomeni fisici di base, per il dimensionamento di massima e la stima delle potenziali prestazioni, tenendo conto dei limiti legati ai componenti più importanti. Al termine del corso l’allievo avrà acquisito la conoscenza dei principali endoreattori chimici e dei principi fisici alla base del loro funzionamento. Sarà inoltre in grado di identificare i principali parametri di progetto, e di studiarne l'influenza dei sulle prestazioni e sulle dimensioni di massima.
The aim of the course is to deepen the knowledge of chemical rockets developing in the student the skills necessary for the understanding of the basic physical phenomena, for the preliminary sizing and performance evaluation, taking into account the limits related to the most important components. At the end of the course the student will have acquired the knowledge of the main chemical rockets and of the physical principles at the base of their operations. They will also be able to identify the main design parameters, and to study their influence on performance and overall propulsion system size.
Nozioni di base di meccanica dei fluidi, di termo-fluidodinamica, e di aerodinamica supersonica, nonché elementi e generalità sui propulsori, secondo quanto fornito nel corso di studi della laurea in ingegneria aerospaziale.
Fundamentals of fluid mechanics, thermo-fluid dynamics, and supersonic aerodynamics, as well as elements and generality on the engines, as provided in the course of study of the degree in aerospace engineering.
Generalità . Classificazione degli endoreattori e definizioni di prestazioni di comune impiego in razzotecnica. Modello di endoreattore ideale. Coefficiente di spinta. Prestazioni al variare del rapporto di miscela. Prestazioni reali: processi di perdita. Aspetti peculiari della trasmissione del calore negli endoreattori. Metodi di raffreddamento attivi e passivi.
Endoreattori a propellenti liquidi. Propellenti liquidi. Gestione del propellente in condizioni di microgravità o con accelerazioni avverse. Sistemi di alimentazione mediante pressurizzazione dei serbatoi e tramite turbopompe. Processo di combustione di propellenti liquidi. Regolazione del modulo della spinta. Orientamento della spinta.
Endoreattori a propellenti solidi. Classificazione e caratteristiche dei propellenti solidi. Velocità di combustione: legge balistica e modello di combustione. Pressione in condizione di equilibrio. Geometrie del grano di propellente e legge della spinta nel tempo. Effetto della temperatura del grano. Transitori di accensione e spegnimento.
Endoreattori a propellenti ibridi. Propellenti. Processo di combustione e velocità di regressione. Funzionamento con portata di ossidante costante e in regolazione.
Generalities. Classification of rocket propulsion systems and definitions of performance parameters of common use in rocket propulsion. Ideal rocket model. Thrust coefficient. Performance as a function of mixture ratio. Real performance: loss processes. Peculiar aspects of heat transfer in chemical rockets. Active and passive cooling methods.
Liquid rocket engines. Liquid propellants. Management of the propellant in microgravity conditions or with adverse accelerations. Supply systems by pressurization of tanks and by turbopumps. Combustion process of liquid propellants. Throttling and thrust vector control.
Solid rocket motors Classification and characteristics of solid propellants. Burning rate: ballistic law and combustion model. Pressure in equilibrium condition. Propellent grain geometries and thrust history. Effect of grain temperature. Ignition and tail off.
Hybrid rocket engine. Propellants. Combustion process and regression speed. Operation with constant oxidizer mass flow and throttling.
Il corso si sviluppa attraverso una serie di lezioni ed esercitazioni. Le esercitazioni sono intese di massima al dimensionamento preliminare e stima delle prestazioni dei principali endoreattori chimici.
The course is developed through lectures and class-works. Class-works are mainly focused on preliminary design and performance evaluation of most common chemical rockets.
Materiale fornito dal docente
G.P. Sutton, O. Biblartz, Rocket Propulsion Elements, 9th ed., Wiley, 2016.
Lecture notes by the teacher
G.P. Sutton, O. Biblartz, Rocket Propulsion Elements, 9th ed., Wiley, 2016.
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto individuale;
L'esame è orale e prevede due o tre domande relative alla parte teorica e la discussione delle esercitazioni. Sono richieste dettagliate relazioni sulla base delle esercitazioni svolte in aula. La discussione di tali relazioni concorre, assieme all'esame orale, in maniera paritaria alla formulazione del voto finale.
Exam: Compulsory oral exam; Individual essay;
Oral exam based on lessons (two or three theoretical questions) and exercises (the students have to bring a written report of the exercised developed during class-work).
Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto individuale;
L'esame è orale e prevede due o tre domande relative alla parte teorica e la discussione delle esercitazioni. Sono richieste dettagliate relazioni sulla base delle esercitazioni svolte in aula. La discussione di tali relazioni concorre, assieme all'esame orale, in maniera paritaria alla formulazione del voto finale.
Exam: Compulsory oral exam; Individual essay;
Oral exam based on lessons (two or three theoretical questions) and exercises (the students have to bring a written report of the exercised developed during class-work).