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Politecnico di Torino | |||||||||||||||||
Anno Accademico 2009/10 | |||||||||||||||||
01AUSFQ Endoreattori |
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Corso di L. Specialistica in Ingegneria Aerospaziale - Torino |
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Obiettivi dell'insegnamento
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.
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Competenze attese
Stima delle prestazioni e dimensionamento preliminare di endoreattori chimici, con conoscenza dei principali componenti.
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Prerequisiti
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.
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Programma
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. |
Laboratori e/o esercitazioni
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.
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Bibliografia
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. |
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Controlli dell'apprendimento / Modalità d'esame
Gli esami sono orali e prevedono domande relative alla parte teorica e la discussione delle esercitazioni. L'esame dura circa mezz'ora.
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Orario delle lezioni |
Statistiche superamento esami |
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