Понимание математики фон Брауна: теоретический ISP

Я только что прочитал «Проект Марс: технический рассказ» Вернера фон Брауна и пытаюсь понять математику в конце. Я могу проследить некоторые из его действий, но другие части я просто не могу сказать, откуда берутся его цифры. В частности, я не могу понять его уравнение для теоретического I sp .

Я искал по всему Интернету и нашел несколько уравнений, связывающих I sp с температурой, давлением и геометрией камеры, а также с газовыми постоянными, удельным тепловыделением и молярными массами топлива, а также с давлением окружающей среды. Однако фон Браун не использует ни одно из этих чисел (или не упоминает об этом); его уравнение просто:

я с п , т час "=" 9.323 * ЧАС 0 ЧАС е

Кто-нибудь знает, как это было получено? Или, по крайней мере, каково значение 9.323?

введите описание изображения здесь

Из Гудридов .

Дано ли какое-либо определение для ЧАС 0 и ЧАС е ?
@RussellBorogove это уравнение 40.4 на странице 253 (или pdf-страница 257 из 281 страницы) в PDF-файле размером 49 МБ, который можно найти здесь: wlym.com/archive/oakland/docs/MarsProject.pdf Смотрите этот снимок экрана: i.stack.imgur. com/RsoU3.jpg и если вам нужно увидеть больше, то i.stack.imgur.com/Fb4E1.jpg и i.stack.imgur.com/xbuQn.jpg и i.stack.imgur.com/7xa2L.jpg но только если вам нравится термодинамика :-)

Ответы (1)

Я предполагаю, что это происходит примерно так: предположим, что изменение энтальпии (обозначу Δ ЧАС ) полностью преобразуется в кинетическую энергию выхлопа и выхлоп движется со скоростью в относительно двигателя. Тогда у нас есть:

м в 2 / 2 "=" м Δ ЧАС ;
в "=" 2 Δ ЧАС ;
я с п "=" 2 Δ ЧАС / г .
Но это при условии, что все значения выражены, например, в единицах СИ ( я с п в секундах, Δ ЧАС в Дж/кг, г в м/с2). Фон Браун использует значение Δ ЧАС вместо этого в кал/г. Используя значение калорий как 4,184 Дж, мы получаем 1 кал/г = 4,184 Дж/г = 4184 Дж/кг, поэтому
я с п [ с ] "=" 2 4184 Δ ЧАС [ с а л / г ] / г [ м / с 2 ] "=" 91,48 Δ ЧАС [ с а л / г ] / г [ м / с 2 ] .
Используя значение г "=" 981   см/с 2 "=" 9,81   РС 2 , который использовался ранее на странице, мы получаем
я с п [ с ] "=" 91,48 Δ ЧАС [ с а л / г ] / 9,81 "=" 9.325 Δ ЧАС [ с а л / г ] .
Ну, достаточно близко. Фон Браун, вероятно, использовал немного другие значения для калорий или г .

Ты лучший! Так это работает на любом топливе, да? Хотя кажется, что это зависит от стехиометрического соотношения топлива и окислителя, верно?
@ DiceMaster1018 Да, это не зависит от топлива. Я бы сказал, что формула применима, даже если топливо и окислитель не находятся в стехиометрическом соотношении, просто если выхлоп содержит непрореагировавшее топливо или окислитель, то фактическая разница энтальпий меньше той, которая дается формулой. стехиометрическое уравнение; но я не уверен.