Nel loro insieme i corsi di Propulsione Aerospaziale, Endoreattori e Propulsori Astronautici intendono dare allo studente una formazione approfondita sulle modalità di locomozione nello spazio, fornendo le nozioni di base della meccanica del volo spaziale, descrivendo le principali missioni spaziali e illustrando in dettaglio le caratteristiche dei propulsori necessari. In particolare, il corso di Endoreattori ha come oggetto di studio gli endoreattori chimici. 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.

Stima delle prestazioni e dimensionamento preliminare di endoreattori chimici, con conoscenza dei principali componenti.

Sono presupposte conoscenze di base nel campo delle macchine a fluido e della meccanica dei fluidi. Sono inoltre utili nozioni acquisibili nei corsi di Motori per Aeromobili e Propulsione 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.

In ciascuna esercitazione viene, di massima, affrontato un problema diverso. Tra i temi trattati: scelta del rapporto di miscela per razzo monostadio; prestazioni e dimensionamento della camera di spinta di endoreattori a propellenti liquidi; sistemi di alimentazione; progetto di endoreattore a propellente solido e di endoreattore a propellenti ibridi.

a) Testo di riferimento per il corso:
G.P. Sutton, Rocket Propulsion Elements, 7th ed., Wiley, 2001.
b) Per approfondimenti ed ulteriore consultazione:
K. Huzel, H. Huang, Rocket Engines, Progress in Astronautics and Astronautics, Vol. 147, AIAA, 1992.
Y.M. Timnat, Advanced Chemical Rocket Propulsion, Academic Press,1987.

Gli esami sono orali e prevedono domande relative alla parte teorica e la discussione delle esercitazioni. L'esame dura circa mezz'ora.