Space and astronautical engineering - Ingegneria spaziale e astronautica

Introduzione. Programma del corso. Modalità di studio ed esame Motivazioni e metodi per ottenere elevate pressioni in camera di combustione Progettazione ugelli e ugelli non convenzionali Sistemi di raffreddamento negli endoreattori a propellente liquido Serbatoi: tipologie, materiali, dimensionamento di massima Sistemi di alimentazione a gas pressurizzante Caratteristiche generali dei sistemi alimentati a turbopompe e confronto con i sistemi a gas pressurizzante Turbomacchine negli endoreattori: equazioni di bilancio, equazione di Eulero per le turbomacchine, metodi per l’analisi del flusso, triangoli di velocità, grado di reazione, rendimenti Pompe: parametri adimensionali e curve caratteristiche, cenni al problema della cavitazione Turbine assiali: parametri adimensionali, prestazioni e classificazione, turbine ad azione a salti di pressione e di velocità Gruppo turbopompa: possibili configurazioni, velocità di rotazione, limiti Sorgenti di gas per turbine: cicli aperti e chiusi Endoreattori con ciclo a generatore di gas ed expander bleed: analisi prestazioni sulla base di bilanci di potenza e perdite nel flusso secondario Endoreattori con ciclo a combustione stadiata ed expander: analisi prestazioni sulla base di bilanci di potenza e possibili varianti Introduzione alle instabilità di combustione

Conoscenza della teoria di base e degli strumenti fisico-matematici necessari per l'analisi e la progettazione di endoreattori, dei principali parametri di prestazione degli endoreattori e delle principali famiglie di endoreattori chimici. In particolare: - Conoscenza e capacità di applicazione della teoria ideale dei razzi - Conoscenza degli strumenti concettuali ed analitici necessari per la modellistica dei flussi comprimibili - Conoscenza e capacità di applicazione della teoria dei flussi comprimibili - Capacità di analisi di un problema di gasdinamica e relativa formalizzazione matematica - Conoscenza e capacità di applicazione della teoria dell’ugello ideale - Conoscenza e capacità di applicazione della termochimica applicata alla propulsione chimica - Conoscenza delle principali combinazioni di propellenti disponibili per la propulsione chimica - Conoscenza dei principali componenti che costituiscono un endoreattore chimico a propellente liquido e capacità di stimarne le prestazioni in funzione delle proprietà dei propellenti

Dispense rese disponibili dal docente sulle pagine del corso al sito web https://elearning.uniroma1.it

La frequenza del corso è raccomandata sebbene non obbligatoria.

La prova orale della durata di circa 45 minuti si svolge di fronte alla commissione di esame ed è organizzata in tre parti: 1) discussione di una delle esercitazioni svolte in gruppo durante il corso 2) discussione di uno degli argomenti di base trattati nel corso (esempi sono: sistema di raffreddamento, pressurizzazione serbatoi, turbopompe, turbine, ...) 3) discussione critica di una sistema LRE. Criteri di valutazione A) Voto eccellente: 29-30 (circa 16% degli esami superati). Lo studente mostra un'ottima conoscenza del programma d'esame, senza lacune e applica brillantemente la conoscenza acquisita. B) Voto molto buono: 27-28 (circa 21% degli esami superati). Lo studente mostra un'ottima conoscenza del programma d'esame, senza lacune, ma è in grado di applicare solo parzialmente la conoscenza acquisita; lo studente mostra una buona conoscenza del programma d'esame, con qualche lacuna che non pregiudica una brillante applicazione della conoscenza acquisita. C) Voto buono: 25-26 (circa 33% degli esami superati). Lo studente mostra una buona conoscenza dei principali argomenti del programma d'esame, ed è in grado di applicare la conoscenza acquisita. D) Voto soddisfacente: 23-24 (circa 20% degli esami superati). Lo studente mostra la conoscenza di una buona parte del programma d'esame, ed è capace di applicare la conoscenza acquisita relativamente a parti del programma. E) Voto sufficiente: 18-23 (circa 10% degli esami superati). Lo studente presenta evidenti lacune di conoscenza del programma, mostra tuttavia di aver acquisito le minime conoscenze richieste.

Ronald W. Humble, Gary N. Henry, Wiley J.Larson. “Space propulsion analysis and design” Space Technology Series, first edition revised, New York, The McGraw-Hill companies, 1995. Sutton G.P., ``Rocket Propulsion Elements'', An Introduction to the Engineering of Rockets, Sixth Edition, John Wiley and Sons, Inc., 1992. D.K. Huzel, D.H. Huang, “Design of Liquid Propellant Rocket Engine”, AIAA Series, Progress in Astronautics & Aeronautics, Vol.147. Stephen D. Heister, William E. Anderson, Timothée L. Pourpoint, R. Joseph Cassady, "Rocket Propulsion", Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2019. https://doi.org/10.1017/9781108381376