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.

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.

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.

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.

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.

Materiale fornito dal docente G.P. Sutton, O. Biblartz, Rocket Propulsion Elements, 9th ed., Wiley, 2016.

Modalità di esame: Prova orale obbligatoria; Elaborato scritto individuale;

Exam: Compulsory oral exam; Individual essay;

... 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.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.