Velocidad característica

Velocidad característica , denotada${\displaystyle c^{*}}$(pronunciado c-estrella), es una medida del rendimiento de combustión de un motor de cohete independiente del rendimiento de la tobera , y se utiliza para comparar diferentes propelentes y sistemas de propulsión ^{[ 1 ] [ 2 ]} . Es independiente de la tobera, lo que la convierte en una métrica útil para evaluar la combustión del propelente por sí sola. c* no debe confundirse con c , que es la velocidad de escape efectiva relacionada con el impulso específico mediante:${\displaystyle I_{sp}={\frac {c}{g_{0}}}}$El impulso específico y la velocidad de escape efectiva dependen del diseño de la boquilla, a diferencia de la velocidad característica, lo que explica por qué C* es un valor importante al comparar las eficiencias de diferentes sistemas de propulsión. c* puede ser útil al comparar el rendimiento de combustión real con el rendimiento teórico para determinar qué tan completamente se produjo la liberación de energía química, o la eficiencia de combustión. Esto se conoce como eficiencia c*, o${\displaystyle n_{v}}$y se calcula dividiendo${\displaystyle c_{Actual}^{*}}$con${\displaystyle c_{Teórico}^{*}}$Valores estándar para . Valores estándar para${\displaystyle n_{v}}$El rango va de 0,85 a 1,03.

${\displaystyle c_{Actual}^{*}={\frac {p_{c}A_{t}}{\dot {m}}}}$

• ${\displaystyle c^{*}}$es la velocidad característica (m/s, ft/s).
• ${\displaystyle p_{c}}$es la presión de la cámara (Pa, psi).
• ${\displaystyle A_{t}}$es el área de la garganta (m ² , in ² ).
• ${\displaystyle {\dot {m}}}$es el caudal másico del motor (kg/s, slug/s).

${\displaystyle c_{Theoretical}^{*}={\frac {I_{sp}g_{0}}{C_{F}}}={\frac {c}{C_{F}}}={\sqrt {{\frac {RT_{c}}{\gamma }}{\Bigl (}{\frac {\gamma +1}{2}}{\Bigr )}^{\frac {\gamma +1}{\gamma -1}}}}}$

Forma imperial alternativa :

${\displaystyle c_{Teórico}^{*}={\frac {I_{sp}g_{0}}{C_{F}}}={\frac {c}{C_{F}}}={\frac {\sqrt {g_{0}\gamma RT_{c}}}{\gamma {\sqrt {{\frac {2}{\gamma +1}}^{\frac {\gamma +1}{\gamma -1}}}}}}}$

• ${\displaystyle I_{sp}}$es el impulso específico (s).
• ${\displaystyle g_{0}}$es la aceleración gravitatoria a nivel del mar (m/s² ⁾ .
• ${\displaystyle C_{F}}$es el coeficiente de empuje .
• ${\displaystyle c}$es la velocidad de escape efectiva (m/s).
• ${\displaystyle \gamma }$es la relación de calores específicos para los gases de escape.
• ${\displaystyle R}$es la constante de los gases por unidad de peso (J/kg-K).
• ${\displaystyle T_{c}}$es la temperatura de la cámara (K).

• Longitud característica (L*)
• Coeficiente de empuje (C _F )