DEFINITIONS AND FUNDAMENTALS

Definisi

Total impuls It

Hasil integrasi gaya dorong (yang bervariasi terhadap waktu) terhadap waktu

Jika gaya dorong konstan maka menjadi It=Ft

Specific impulse Total impuls per satuan berat propelan

Definisi

Mirip dengan istilah “km/liter” pada kendaraan

Jika gaya dorong konstan dan laju massa konstan

Satuan adalah “detik”

Definisi

Effective exhaust velocity Kecepatan rata-rata di mana propelan di-

ejeksi dari pesawat Pada roket padat sulit mengukur laju

aliran propelan secara akurat Specific impulse sering dihitung

berdasarkan total impuls dan berat propelan

Pada roket cair lebih mudah mengukur laju aliran propelan

Definisi

Specific propellant consumption Kebalikan dari impuls spesifik

Jarang digunakan lagi

Mass ratio(MR) Perbandingan massa akhir (mf) dan massa

awal (m0) Berlaku baik untuk roket single maupun

multi stages Massa akhir adalah massa pesawat setelah

roket diluncurkan dan seluruh propelan digunakan

Definisi

Yang termasuk massa akhir Propelan sisa Guidance devices Payload Navigation gear Flight control Communication systems, power supply Tank structure Wings, fins, crew, life support, reentry shield,

landing gear

Definisi

Tipikal nilai MR adalah antara 60% (misil taktis) hingga kurang dari 10% (unmanned launch vehicles)

Pada multi stages, jika MR dihitung untuk stage pertama, maka stage berikutnya dianggap sebagai payload

Propellant mass fraction(ζ) Perbandingan massa propelan terhadap

massa awal

Yang diinginkan adalah nilai yang besar

Definisi

Massa awal terdiri dari Massa propulsi inert mf

Perangkat keras yang dibutuhkan untuk pembakaran dan penyimpanan propelan

Massa propelan efektif Contoh roket propelan cair

Massa inerty adalah Propellant feed tanks Pressurization systems Thrust chamber Piping, fittings, valves, engine structure

Definisi

Impulse to weight ratio Total impulse dibagi oleh massa awal

pesawat Nilai yang besar menunjukan desain

yang efektif

Thrust to weight ratio F/w0

Percepatan yang mampu dihasilkan oleh engine terhadap massa pesawat

Gaya dorong (thrust)

Gaya yang dihasilkan oleh sistem propulsi roket terhadap pesawat

Thrust

Jika tekanan di luar sama dengan ambient pressure maka

Jika terjadi perbedaan tekanan pada titik keluar propelan dengan lingkungan maka

Thrust

Jika di lingkungan vakum (space)

Jika tekanan di titik keluar propelan sama dengan tekanan lingkungan Optimum expansion ratio

Tekanan udara makin rendah dengan naiknya ketinggian Thrus bisa meningkat antara 10-30%

akibat perbedaan ketinggian

Thrust

Exhaust velocity

Effective exhaust velocity

Characteristic velocity

Digunakan untuk membandingkan performance relatif dari berbagai roket kimia

Berhubungan dengan efisiensi pembakaran dan tidak bergantung pada karakteristik nosel

Energy and efficiency

Dalam sistem propulsi terjadi dua jenis konversi energi Konversi energi yang tersimpan

(propelan) menjadi energi yang tersedia Konversi dari energi yang tersedia

menjadi gaya dorong propulsi

Power of jets Pjet

Energy and efficiency

Specific power Power jet dibagi dengan massa sistem

propulsi Kalor pembakaran

Maksimum energi yang tersediri per satuan massa propelan kimia

Efisiensi pembakaran Perbandingan kalor pembakaran yang

aktual terhadap pembakaran ideal Nilainya dapat tinggi, 94-99%

Energy and efficiency

Power transmitted to vehicle Hasil perkalian gaya dorong dan

kecepatan pesawat Pvehicle=F x u

Internal efficiency Indikasi dari efektifitas konversi energi

input menjadi energi kinetik

Energy and efficiency

Energy and efficiency

Efesiensi propulsi

Typical performance values

Typical performance values

Ideal rocket

Asumsi Homogen Fluida kerja adalah gas Mengikuti gas ideal Tidak ada perpindahan panas melewati dinding Tidak ada shock waves Aliran propelan steady dan konstan Arahnya aliran adalah aksial Kestabilan kimia Propelan tersimpan pada temperatur ruangan

Ideal Rocket

Aliran isentropik

Under- and over expanded nozzleUnder expanded nozzle

Under & Over expanded Nozzle Under expanded nozzle

Mengeluarkan fluida pada tekanan keluar nosel lebih tinggi dibandingkan tekanan di luar

Exit area terlalu kecil untuk menghasilkan rasio area yang optimum

Ekspansi tidak tuntas di dalam nosel Masih terjadi di luar nosel

Under & Over expanded Nozzle Over expanded nozzle

Tekanan keluar dari nosel lebih rendah dibandingkan tekanan di luar

Exit area terlalu besar utk optimum