Calculadora de empuxo de foguete

O empuxo de um foguete é produzido pela aceleração do propelente e pela diferença de pressão na saída do bocal. A equação unidimensional de empuxo em regime permanente é F = vazão mássica vezes velocidade de exaustão, mais a diferença entre pressão de saída e pressão ambiente multiplicada pela área de saída. O primeiro termo é o empuxo de quantidade de movimento. O segundo é o empuxo de pressão, que pode aumentar ou reduzir a força total conforme a pressão de saída em relação à atmosfera ao redor. A vazão mássica indica quantos quilogramas de propelente passam pelo motor a cada segundo. A velocidade de exaustão é a velocidade axial média desse escoamento na saída do bocal em relação ao veículo. O produto dessas grandezas resulta em força em newtons. Este modelo simplificado pressupõe escoamento permanente e exaustão alinhada, com a velocidade informada já representando a velocidade de saída relevante. O empuxo de pressão reflete subexpansão ou sobre-expansão. Se a pressão de saída superar a ambiente, o termo será positivo e o bocal estará subexpandido. Se for inferior, o termo será negativo e o bocal estará sobre-expandido. Quando as pressões coincidem, a expansão é ideal para aquela altitude e o fluxo de quantidade de movimento fornece todo o empuxo nesta equação. Como as pressões são informadas em quilopascais, a calculadora converte a diferença para pascais antes de multiplicá-la por metros quadrados. O impulso específico é o empuxo total dividido pela vazão em peso do propelente, usando a gravidade padrão de 9.80665 metros por segundo ao quadrado. Ele mede o impulso fornecido por unidade de peso de propelente e costuma ser expresso em segundos. A velocidade efetiva de exaustão é o empuxo total dividido pela vazão mássica. Ela inclui a contribuição da pressão e pode diferir da velocidade física informada quando as pressões de saída e ambiente não coincidem. A equação é útil para análises preliminares de motores, exercícios, comparações de altitude e conferência de dados de ensaio. Ela não considera escoamento variável, aceleração do veículo, cargas laterais no bocal, interação da pluma, instabilidade de combustão ou incerteza nos parâmetros medidos. O empuxo real também pode envolver vários fluxos de propelente e condições de saída não uniformes. Use valores médios consistentes do mesmo ponto de operação. Para qualificação de projeto ou previsão de voo, utilize instrumentação calibrada, análise detalhada de fluidos e dados de desempenho do fabricante ou da bancada de testes.