toolbox
Inicio / Ciencia, matemáticas e ingeniería / Estimador de combustible para delta-v de cohete

Estimador de combustible para delta-v de cohete

Este estimador convierte un requisito de delta-v en una masa aproximada de propelente mediante la ecuación ideal del cohete. Usa la masa final después del encendido, el impulso específico del motor y una reserva porcentual para obtener la masa de propelente a cargar.

Resulta útil para estudios de dimensionamiento y comparaciones entre sistemas propulsivos. El cálculo es ideal: no modela pérdidas durante el encendido, variación del impulso específico, propelente residual no utilizable ni restricciones estructurales, salvo la reserva que introduzca el usuario.

Masa y propulsión

kg
m/s
s
%
Resultado
—
propelente con reserva
Propelente ideal—
Masa inicial con reserva—
Relación de masas ideal—

1. Introduce la masa final
Usa la masa que queda después de consumir el propelente de la maniobra, en kg.

2. Añade el delta-v objetivo
Introduce el cambio total de velocidad que debe proporcionar el sistema propulsivo.

3. Indica el impulso específico
Usa el Isp representativo del motor y del régimen de funcionamiento que quieras estudiar.

4. Define una reserva
Añade un porcentaje para propelente no utilizable o margen de diseño, según tu criterio.

5. Compara la masa resultante
Revisa el propelente ideal, la carga con reserva y la masa inicial aproximada.

m₀ / m_f = exp(Δv / (g₀·Isp))
m_prop,ideal = m_f × [exp(Δv / (g₀·Isp)) − 1]
m_prop,carga = m_prop,ideal × (1 + reserva/100)

Se usa g₀ = 9,80665 m/s². m_f es la masa final tras el encendido e Isp se expresa en segundos.

Qué significa el resultado

El resultado principal es la masa de propelente ideal calculada con la ecuación del cohete, incrementada por la reserva indicada.

La estimación no sustituye un balance de masas y propulsión detallado; pérdidas y requisitos de tanqueado pueden aumentar la carga real.

Datos: masa final 1.800 kg, Δv = 1.450 m/s, Isp = 320 s y reserva del 5 %.

Cálculo: relación de masas = exp(1450 / (9,80665 × 320)) ≈ 1,587. Propelente ideal ≈ 1.800 × (1,587 − 1) = 1.057,2 kg. Con reserva: 1.110,1 kg.

Resultado: la carga estimada es de unos 1.110 kg de propelente.

¿Qué masa debo introducir como masa final?

La masa del vehículo inmediatamente después del encendido que estás modelando. Debe incluir estructura, carga útil y cualquier masa que siga a bordo.

¿Qué pasa si el delta-v es cero?

La ecuación devuelve cero propelente ideal. La reserva porcentual aplicada a cero también produce cero.

¿El impulso específico puede cambiar durante el vuelo?

Sí. Si cambia de forma relevante entre fases, calcula cada fase por separado con el Isp correspondiente y actualiza la masa entre encendidos.

¿La reserva forma parte de la ecuación de Tsiolkovski?

No. Se aplica después como una decisión de dimensionamiento para representar margen o propelente no utilizable.

¿Por qué el propelente crece tan deprisa al aumentar el delta-v?

Porque la relación de masas depende exponencialmente de Δv/(g₀·Isp). A grandes requisitos de delta-v, pequeñas mejoras de Isp pueden tener un efecto importante.