Apartado 2

2- Determinar las dimensiones de la cámara de empuje (CC y tobera)
La longitud de la cámara de combustión debe ser la adecuada para garantizar que los procesos de mezcla y combustión se realizan correctamente. De todo esto se deduce que existe un tiempo de residencia óptimo del fluido dentro de la cámara de combustión.
Motores de mayor tamaño, requerirán sistemas de inyección más grandes, conlo cual las caídas de presión serán mayores. Este hecho provocará que aumente el tiempo necesario para que se produzca la combustión completa. El volumen de combustión requerido depende de un gran número de parámetros (gasto másico, densidades de combustible y oxidante, tiempo de residencia). Una manera más sencilla de plasmar esta dependencia es emplear el parámetro , que tiene la siguienteexpresión:

En función de los valores que puede tomar pueden extraerse algunas conclusiones:
I. Valores elevados de suponen un mayor volumen de la cámara de empuje y más peso, como es evidente.
II. Valores elevados de aumentan la superficie interna que precisa refrigeración. En consecuencia, las pérdidas de calor aumentarán. Además, las pérdidas por fricción se verán incrementadas, reduciéndose de estemodo la presión de parada y el empuje proporcionado.
A pesar de que el tiempo de residencia no impone la geometría de la cámara de combustión (sí que depende del volumen), existen distintas tendencias en la actualidad. En primer lugar, se suele evitar fabricar cámaras alargadas con una sección transversal muy pequeña, pues esto implica grandes pérdidas de presión y limita el espacio dedicado a losinyectores. Por el contrario, con cámaras cortas y elevada sección transversal los procesos de atomización, vaporización y mezcla se producen cerca del final de la cámara (combustión ineficiente). En definitiva, otros factores como el peso total, la transmisión de calor, o la facilidad de fabricación también serán importantes.
Para nuestro análisis, se ha escogido una cámara con formacilíndrica. A pesar de que este tipo de cámaras necesitan de mayor superficie de refrigeración, requieren mayores espesores de pared y son más pesadas, simplifican enormemente el proceso de manufactura.

Los valores de la constante dependen tradicionalmente de la combinación de propulsante. Nosotros, para la etapa 1 (teniendo en cuenta que se utilizó LO2/RP-1) hemos escogido un valor medio entre los queoscila. En nuestro caso sería apropiado seleccionar 1,15m. Con este dato, y puesto que ya es conocido el valor del área de la garganta, el cálculo del volumen será inmediato. Se obtendría un valor de 0,366.
El siguiente paso va a ser conocer cuál es el ratio entre el área en la cámara de combustión y el área de la garganta. Para poder entrar a la gráfica correspondiente y obtener dicho valor, esnecesario conocer el diámetro de la garganta a partir de su área. En pulgadas, y para la primera etapa, se obtendrá un diámetro de 25,093 in. Entrando en la gráfica, se obtendrá un ratio de 2.5.
Ahora, ya somos capaces de determinar el valor de la sección en la cámara de combustión. Bastará con operar:

Donde solo queda despejar , pues es conocido.
Las siguientes distancias a calcular serán lacorrespondiente hasta la salida de la cámara de combustión y luego desde dicha salida a la garganta (. Para tal fin, deberemos aplicar conocimientos sobre la geometría que estamos tratando. Incluiremos una imagen para clarificar las siguientes operaciones:







Para apoyarnos en los cálculos, será necesario conocer los radios tanto de la garganta como de la cámara de combustión. Si se conocen susáreas, el cálculo será inmediato:

Procedemos, por lo tanto, de igual forma con ambos.
Como es evidente, se necesitará establecer un ángulo para conocer . Fijaremos en primera instancia una valor de α=30 dado que los valores habituales oscilan entre 20 y 45°. Así, la expresión para conocer esta distancia es:

Por lo que respecta, a , el procedimiento a efectuar consiste en despejar dicha...