93854 - ROCKET PROPULSION

Conoscenze e abilità da conseguire

The student acquires information required to understand the behavior of all rocket engines (both liquid and solid). This is done starting from the analysis of the propulsion requirements needed for each mission, then approaching the general design of rocket engines.

Contenuti

Introduzione ai sistemi di propulsione.
Prestazioni statiche di razzi e veicoli spaziali; definizione di spinta e resistenza.
Equazione del moto di un razzo; variabili di stato e di controllo; vincoli sulla traiettoria. Perdite gravitazionali e per resistenza atmosferica.
Prestazioni del razzo monostadio; razzo polistadio. Prestazioni degli endoreattori chimici a propellenti solidi, liquidi e ibridi.
Sistemi propulsivi con generazione di potenza elettrica: impulso specifico ottimale.
Definizione delle richieste propulsive per l'effettuazione di missioni spaziali.

Endoreattori di tipo chimico:
Generatore di spinta negli endoreattori di tipo chimico: ugello propulsivo. Coefficiente di spinta. Ugelli convenzionali convergenti-divergenti. Comportamento in condizioni di sotto e sovraespansione. Ugello conico, ugello a campana. Ugelli non convenzionali: plug nozzle, aerospike. Effetti dell'attrito e della contropressione.
Processo di combustione: combustione subsonica. Influenza delle condizioni iniziali del propellente. Calcolo della temperatura di combustione in condizioni di equilibrio chimico. Efflusso di miscele reagenti.
Camere di combustione per propellenti liquidi: iniezione di combustibile e comburente, lunghezza della camera di combustione, dimensionamento dell'area trasversale della camera di combustione.
Propellenti solidi: velocità di combustione, flussi bifase. Camere di combustione per propellenti solidi: pressione di combustione, stabilità della combustione, combustione erosiva.
Meccanismi di trasmissione del calore. Descrizione dei sistemi di protezione delle pareti con materiali refrattari, materiali ablanti, film cooling, traspirazione. Sistema di raffreddamento rigenerativo.

Testi/Bibliografia

Sutton - Rocket Propulsion - John Wiley & Sons, New York

Hill & Peterson - Mechanics and Thermodynamics of Propulsion -Addison-Wesley Publishing Company - New York

Metodi didattici

Le lezioni sono di tipo frontale in aula, con la presentazione alla lavagna di tutto il materiale necessario al sostenimento dell'esame finale.

La frequenza è fortemente consigliata per un migliore apprendimento dei concetti e delle nozioni, ma non incide sul processo di valutazione finale.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

L'esame consiste in un colloquio orale nel quale verranno poste domande di tipo teorico/pratico concernenti gli argomenti trattati nel corso.

Lo studente deve raggiungere la sufficienza in almeno due dei tre quesiti posti. Nel corso dell'esame si accerterà, oltre alle conoscenze di base sugli argomenti affrontati a lezione, la capacità dello studente di risolvere problemi nuovi o almeno di impostarne la corretta strategia risolutiva. L'accertamento di tale capacità ha un peso notevole nell'attribuzione del voto finale.

La valutazione, espressa in trentesimi, sarà tanto più alta quanto più lo studente è:

• autonomo nell’argomentare le risposte ai tre quesiti;
• esaustivo nell’esporre le argomentazioni;
• preciso nel rappresentare la funzionalità degli schemi rappresentati a mano libera.

Strumenti a supporto della didattica

Gli appunti del professore saranno a disposizione su Virtuale.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Fabrizio Ponti