Modelo Electromecánico No Estacionario para la Evaluación del Comportamiento de Propulsores de Plasma Pulsantes Ablativos

GOMEZ, EMMANUEL; SARAVIA, MANUEL; CASTELLO, WALTER ; ELASKAR, SERGIO

Congreso; 2022 IEEE Biennial Congress of Argentina (ARGENCON); 2022

Este trabajo propone un modelo electromecánicono estacionario para simular el comportamiento de propulsoresde plasma pulsantes ablativos, con el objetivo de caracterizar eldesempeño del propulsor. Además de la ecuación circuital y laecuación que modela la aceleración de la lámina de plasma, elmodelo introduce una ecuación empı́rica para estimar la masaablacionada, ası́ como un sistema de ecuaciones basado en laecuación de Saha, el cual permite modelar la evolución de la den-sidad del plasma. La introducción de este sistema de ecuacionesrequiere de considerar que el sistema se encuentra localmente enequilibrio termodinámico, lo cual se verifica según el criterio deMcWhirter. Además, se modela la evolución de la temperaturadel plasma mediante la aplicación de la conservación de la energı́ade la lámina de plasma, considerando el calentamiento por efectoJoule, las pérdidas por radiación y la energı́a asociada a lafuerza de Lorentz. Al modelo se lo implementa numéricamente,lo que permite estimar parámetros de rendimiento, como la masaablacionada, el bit de impulso, el impulso especı́fico y la eficienciapropulsiva, entre otros. El modelo ha sido comparado y validadocon resultados experimentales de la literatura, demostrando sercapaz de reproducir las variables de desempeño de los APPTdentro de un margen de error del 15 %.