معامل الدفع

تتميز الفوهة المثالية بتدفق خروج متوازٍ ومنتظم؛ ويتحقق ذلك عندما يتساوى الضغط عند مستوى الخروج مع الضغط المحيط . في ظروف الفراغ، يعني هذا أن الفوهة المثالية لا نهائية الطول. ويمكن اشتقاق نسبة المساحة من التدفق المتساوي الإنتروبيا ، كما هو موضح هنا: ^{[ 2 ]}

${\displaystyle {\frac {A_{e}}{A_{t}}}=\left({\frac {\gamma -1}{2}}\right)^{1/2}\left({\frac {2}{\gamma +1}}\right)^{\frac {\gamma +1}{2(\gamma -1)}}\left({\frac {p_{a}}{p_{c}}}\right)^{-{\frac {1}{\gamma }}}\left[1-\left({\frac {p_{a}}{p_{c}}}\right)^{\frac {\gamma -1}{\gamma }}\right]^{-{\frac {1}{2}}}}$

• ${\displaystyle A_{e}}$هي مساحة مستوى خروج الفوهة.
• ${\displaystyle \gamma }$هي نسبة الحرارة النوعية لغاز العادم.
• ${\displaystyle p_{a}}$هو الضغط المحيط للغلاف الجوي/الفراغ المحيط.

معامل الدفع المثالي هو ^{[ 9 ] [ 10 ]}

${\displaystyle c_{F|ideal}={\sqrt {{\frac {2\gamma ^{2}}{\gamma -1}}\left({\frac {2}{\gamma +1}}\right)^{\frac {\gamma +1}{\gamma -1}}\left[1-\left({\frac {p_{e}}{p_{c}}}\right)^{\frac {{\gamma }-1}{\gamma }}\right]}}+{\frac {A_{e}}{A_{t}}}\left({\frac {p_{e}-p_{a}}{p_{c}}}\right)}$

• ${\displaystyle p_{e}}$يمثل ضغط غاز العادم عند مستوى المخرج. في الحالة المثالية في الفراغ (${\displaystyle p_{e}=p_{a}=0}$، ويختزل التعبير إلى

${\displaystyle c_{F|ideal}={\sqrt {{\frac {2\gamma ^{2}}{\gamma -1}}\left({\frac {2}{\gamma +1}}\right)^{\frac {\gamma +1}{\gamma -1}}}}}$.

بالنسبة للغاز ثنائي الذرة (${\displaystyle \gamma =1.4}$)${\displaystyle c_{F|ideal}\approx 1.81}$الحد النظري المطلق، الموافق لـ${\displaystyle \gamma \rightarrow 1}$، يكون${\displaystyle {\sqrt {2e}}\approx 2.33}$

تؤدي أوجه القصور المختلفة في تصميم الفوهة الحقيقية إلى تقليل معامل الدفع الكلي. وتساهم ثلاثة عوامل رئيسية في ذلك كما يلي ^{[ 11 ]}

${\displaystyle c_{F}={\eta _{d}}{\eta }_{t}\left[{\eta }_{f}c_{F|ideal}+(1-{\eta _{f}}){\frac {p_{e}A_{e}}{p_{c}A_{t}}}\right]-{\frac {p_{a}A_{e}}{{p_{c}}A_{t}}}}$

• ${\displaystyle \eta _{d}}$كفاءة فقدان التباعد (عادةً ما تكون عدم الكفاءة الأكثر هيمنة).
• ${\displaystyle \eta _{t}}$هي كفاءة فقدان التدفق ثنائي الطور .
• ${\displaystyle \eta _{f}}$وهي كفاءة فقدان الاحتكاك الجلدي (عادة حوالي 0.99).