Calculadora da equação do foguete

A equação do foguete de Tsiolkovsky relaciona a variação de velocidade que um veículo pode alcançar ao desempenho de exaustão e à razão de massas. O delta-v ideal é a velocidade efetiva de exaustão multiplicada pelo logaritmo natural da massa inicial dividida pela massa final. Quando o desempenho do motor é expresso como impulso específico em segundos, a velocidade efetiva de exaustão é o impulso específico multiplicado pela gravidade padrão, 9.80665 metros por segundo ao quadrado. A massa inicial, muitas vezes chamada de massa úmida, inclui a estrutura do veículo, a carga útil, os motores e o propelente utilizável no início da queima. A massa final, ou massa ao fim da queima, é o que resta após consumir esse propelente. A razão entre elas é adimensional. Como o logaritmo cresce lentamente, obter mais delta-v exige frações de propelente cada vez maiores, a menos que o impulso específico melhore. Essa relação exponencial é uma das principais restrições no projeto de lançadores e veículos espaciais. O impulso específico mede a eficiência com que um motor de foguete utiliza propelente. Motores químicos podem variar de cerca de 200 segundos em alguns motores sólidos a mais de 450 segundos em motores de hidrogênio de alto desempenho. A propulsão elétrica pode atingir milhares de segundos, mas produz empuxo muito menor. A equação considera o impulso específico constante durante a queima, embora o desempenho real possa variar com as condições da câmara, a razão de mistura, a pressão ambiente e o ajuste de potência. O delta-v exibido é um orçamento ideal, não uma previsão direta da velocidade da missão. Um lançamento real perde delta-v devido à gravidade, ao arrasto aerodinâmico, ao direcionamento, aos transientes do motor, ao propelente residual e à pressão atmosférica. Manobras orbitais também podem envolver mudanças de plano, margens de encontro, controle de atitude e reservas. Os engenheiros somam essas perdas e margens aos requisitos da missão antes de dimensionar o propelente. Esta calculadora também informa a massa e a fração de propelente. A massa de propelente é a massa inicial menos a final, enquanto a fração é essa diferença dividida pela massa inicial. O modelo ajuda a comparar opções de propulsão, verificar conceitos de missão, estudar estágios e entender o valor de reduzir a massa seca. Para um foguete de múltiplos estágios, aplique a equação a cada estágio com as massas e o impulso específico adequados e some os valores de delta-v. O projeto detalhado deve usar simulação de trajetória e dados de motor verificados, em vez de depender apenas deste resultado idealizado.