Space Propulsion

Descrizione

Introduzione alla propulsione aerospaziale: Rassegna delle missioni propulsive aerospaziali. Classificazione dei propulsori secondo le applicazioni e i campi di impiego. Esoreattori (motori alternativi, turbogetti, turboelica, turbofan, statoreattori, propulsori ipersonici) con fluido di lavoro esterno ed endoreattori con fluido di lavoro interno. Configurazioni ibride, funzionamento continuo e pulsato, propulsione a getto. Spinta, potenza, rendimenti. Consumo specifico, impulsi specifici e impulso totale, autonomia e gittata. Energetica dei propulsori termochimici: Conversione dell’energia chimica in termica e meccanica. Energia termochimica e accelerazione dei gas. Impatto ambientale. Equazioni di governo. Teorema della spinta. Cicli termodinamici di base. Flussi comprimibili non isentropici: effetti di temperatura di ristagno e attrito. Termochimica e termodinamica dei gas alle alte temperature: Calcolo delle prestazioni in aria e in ossidanti puri, camere di combustione ed efficienza di combustione. Dipendenza dell’energia disponibile dal tipo di combustibile, rapporto di miscela e condizioni operative. Combustione supersonica e post-combustione. Ugelli gasdinamici: Trattazione ideale 1D, espansione subsonica e supersonica, condizioni di adattamento, influenza delle condizioni operative. Fenomeni di non equilibrio: onde d’urto, separazione di vena, reazioni chimiche, efflussi multifase, transizioni di fase. Ugelli reali: geometria 2D, controllo vettoriale della spinta. Combustibili: tradizionali (idrocarburi) e innovativi (sintetici, vegetali, biocombustibili, idrogeno, nano-metalli). Problematiche dei propulsori atmosferici: Generalità sui sistemi di propulsione aeronautica, architettura di base, prese d’aria subsoniche e supersoniche, turbomacchine, combustore, ugello di scarico, prestazioni e limitazioni, possibili sviluppi. Problematiche dei propulsori spaziali: Generalità sui sistemi di propulsione spaziale, architettura di base, serbatoi, tecniche di alimentazione, combustore, ugello di scarico, prestazioni e limitazioni, possibili sviluppi.