Modelo matemático de motor cohete con sistema propulsivo bipropelente líquido

Abstract

La elección de un sistema propulsivo, ya sea para el diseño o la selección del mismo, requiere de la estimación de parámetros de performance que permitan determinar la conveniencia de una configuración sobre otras. El objetivo de este trabajo consiste en proporcionar una herramienta computacional que sea capaz de proveer estos parámetros de un motor cohete con sistema de propulsión bipropelente de combustible líquido con alimentación por turbobomba. Esto se logra por medio de modelos matemáticos de cada componente esencial del sistema que, utilizados en conjunto, deberán ofrecer la posibilidad de comparar dichos parámetros para diferentes configuraciones, incluyendo diferentes combinaciones de combustible-oxidante. El método consiste en construir modelos matemáticos simples que sean capaces de interactuar entre sí, respondiendo a las distintas etapas del funcionamiento de un motor cohete, desde la extracción de propelentes de sus tanques contenedores, el paso por tuberías y válvulas, la refrigeración de la cámara de empuje, la inyección, combustión y posterior expansión en la tobera. Para cada modelo se propusieron criterios simplificativos, con base en asunciones correspondientes a un cohete ideal, tendientes a proporcionar resultados que se encuentren en un régimen de funcionamiento estacionario, incluyendo la estabilidad de la combustión. Como objetivo secundario, se propone un análisis dinámico que pretende simular el comportamiento del sistema propulsivo y la variación de los parámetros de performance durante el tiempo de funcionamiento del mismo, o bien durante un intervalo de tiempo fijado por el usuario.