喷口半径r
药柱半径R
药柱长度L
经验药柱长度: PVC[5~6R] 金属[12R] 正规[18R]
经验最大喷燃比: PVC[200] 金属[350] 起飞[100]
(以上数据为保守值)
最大燃烧面积: 2πRL
喷口面积: πr^2
最大喷燃比: 2RL/r^2
假设使用PVC发动机.最大喷燃比为200.
2RL/r^2=200
RL=100r^2
三个变量R,L,r.一般来说是先确定R,L,在计算对应的r.对于R,一般来说是固定的,因为他和燃烧室的内半径相同,也就是说发动机工作的时间已经确定了.增加长度就是对喷口面积的改变.由于技术限制,我们的药柱长度不能过长,喷口需要大点.
RL/100=r^2
r=(RL/100)^0.5
幂函数,可以看出药柱长度对喷口半径影响在随L增加逐渐减少.因此药柱长度不必要太长.根据经验系数,药柱长度是药柱半径的6R.
因此估算一下.
r=(R^2/16)^0.5
r=R/4

很显然通过简单计算,使用PVC做火箭发动机喷口直径大概是管体内径的四分之一.