Calculadora de empuje de cohetes

El empuje de un cohete se produce al acelerar el propelente y por la diferencia de presión en la salida de la tobera. La ecuación unidimensional de empuje en régimen estacionario es F = caudal másico por velocidad de escape más la diferencia entre presión de salida y presión ambiente multiplicada por el área de salida. El primer término es el empuje por cantidad de movimiento. El segundo es el empuje por presión, que puede aumentar o reducir la fuerza total según la presión de salida respecto a la atmósfera circundante. El caudal másico indica cuántos kilogramos de propelente atraviesan el motor cada segundo. La velocidad de escape es la velocidad axial media de ese flujo a la salida de la tobera respecto al vehículo. Su producto da una fuerza en newtons. Este modelo simplificado supone un flujo estacionario y un escape alineado, y que la velocidad introducida ya representa la velocidad de salida pertinente. El empuje por presión refleja una expansión insuficiente o excesiva. Si la presión de salida supera la ambiente, el término es positivo y la tobera está subexpandida. Si es inferior, el término es negativo y la tobera está sobreexpandida. Cuando coinciden, la expansión es ideal para esa altitud y, en esta ecuación, todo el empuje procede del flujo de cantidad de movimiento. Como las presiones se introducen en kilopascales, la calculadora convierte su diferencia a pascales antes de multiplicarla por metros cuadrados. El impulso específico es el empuje total dividido por el caudal de peso del propelente, usando una gravedad estándar de 9.80665 metros por segundo al cuadrado. Mide el impulso entregado por unidad de peso de propelente y suele expresarse en segundos. La velocidad de escape efectiva es el empuje total dividido por el caudal másico. Incluye la contribución de presión, por lo que puede diferir de la velocidad física introducida cuando las presiones de salida y ambiente no coinciden. La ecuación sirve para análisis preliminares de motores, ejercicios, comparaciones entre altitudes y revisión de datos de ensayo. No contempla flujo variable, aceleración del vehículo, cargas laterales de la tobera, interacción de la pluma, inestabilidad de combustión ni incertidumbre de los parámetros medidos. El empuje real también puede incluir varias corrientes de propelente y condiciones de salida no uniformes. Usa valores medios coherentes del mismo punto de funcionamiento. Para validar diseños o predecir vuelos, recurre a instrumentación calibrada, análisis detallados de fluidos y datos de rendimiento del fabricante o del banco de pruebas.