Dispense VERIFICATO
Slide commentate Space propulsion
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I propellenti liquidi per spinta variabile offrono flessibilità operativa ma richiedono sistemi di gestione complessi, a differenza dei solidi. La scelta tra ossidanti e combustibili dipende da compromessi tra impulso specifico, densità, tossicità e stabilità termica durante il volo. Le architetture di propulsione, come i sistemi a turbopompa o pressione, vengono selezionate in base al volume dei serbatoi e alla spinta richiesta dalla missione.
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- I propellanti liquidi sono classificati in mono-, bi- e tri-propellanti, dove i primi si decompongono autonomamente o tramite catalizzatori mentre i secondi richiedono l'iniezione simultanea di ossidante e combustibile nella camera di combustione per una reazione esotermica.
- La selezione dei propellanti comporta un compromesso tra prestazioni (impulso specifico), affidabilità, tossicità e costi, privilegiando spesso fluidi storable a basso punto di congelamento e alta densità per ridurre il volume dei serbatoi.
- I sistemi di alimentazione possono essere divisi in pressure-fed, che utilizzano gas ad alta pressione per espellere i propellanti senza pompe, o pump-fed, impiegati per missioni ad alto spinta dove è necessario gestire grandi volumi di fluido contro le perdite di carico.
- Il rapporto di miscelazione (mixture ratio) definisce il funzionamento del motore come rapporto tra portate massiche di ossidante e combustibile, ma la scelta operativa ottimale non coincide necessariamente con quella stechiometrica per massimizzare l'efficienza.
- L'architettura generale di un unità di propulsione liquida include serbatoi, camera di reazione, ugello gassodinamico e sistema di pressurizzazione, dove la scelta tra turbopompa e alimentazione a pressione dipende dal volume dei serbatoi e dalla spinta richiesta.
- Le caratteristiche di accensione e raffreddamento sono critiche nella progettazione: i propellanti ipergolici offrono accensioni semplici ma introducono ritardi, mentre il raffreddamento regenerativo richiede materiali resistenti alla decomposizione termica come l'idrogeno liquido o l'ossigeno liquido.
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SPACE PROPULSION · 1° anno · 2° semestre · 10 CFU · IIND-01/G
The course provides specialized knowledge in space propulsion systems and related topics. Two tracks are planned in this course: the 6-credit track is dedicated to students belonging to the M.Sc. of Aeronautical Engineering and focuses on high thrust chemical propulsion. the 10-credit track is dedicated to students…