ロケット推力計算機

ロケット推力は、推進剤の加速とノズル出口での圧力差によって生じます。定常一次元の推力方程式は、F = 質量流量 × 排気速度 +（出口圧力 − 周囲圧力）× ノズル出口面積です。第1項は運動量推力、第2項は圧力推力です。圧力推力は、ノズル出口圧力と周囲の大気圧との関係により、総推力を増減させます。 質量流量は、毎秒何キログラムの推進剤がエンジンを通過するかを表します。排気速度は、ノズル出口での機体に対する流れの平均軸方向速度です。両者の積がニュートン単位の力になります。この簡略モデルでは、流れが定常で排気方向が軸と一致し、入力速度が対象のノズル出口速度を適切に表すと仮定します。 圧力推力は、不足膨張または過膨張を反映します。出口圧力が周囲圧力を上回ると圧力項は正になり、ノズルは不足膨張状態です。出口圧力が周囲圧力を下回ると負になり、過膨張状態です。圧力が一致すると、その高度で適正膨張となり、この方程式では運動量流だけが推力を生みます。入力圧力はキロパスカルなので、計算機は圧力差をパスカルに変換してから平方メートル単位の面積を掛けます。 比推力は、総推力を推進剤の重量流量で割った値で、標準重力加速度 9.80665 メートル毎秒毎秒を使います。推進剤の単位重量当たりに得られる力積を表し、通常は秒で示します。有効排気速度は総推力を質量流量で割った値です。圧力の寄与を含むため、出口圧力と周囲圧力が異なる場合、入力した実際の排気速度とは一致しないことがあります。 この方程式は、エンジンの予備解析、教科書の問題、高度による比較、試験データの確認に役立ちます。非定常流、機体の加速度、ノズルの横荷重、プルームの相互作用、燃焼不安定、測定パラメータの不確かさは考慮しません。実際の推力には、複数の推進剤流や不均一な出口条件が関わる場合もあります。同一の運転点における整合した平均値を使用してください。設計認定や飛行予測には、校正済み計測機器、詳細な流体解析、メーカーまたは試験台の性能データを用いてください。