O que são aerodinâmica de foguetes?

Aerodinâmica de foguete são as forças expressas em um corpo de foguete em vôo atmosférico e geralmente incluem arrasto de foguete, propulsão de foguete ou empuxo de foguete; o peso do foguete; e sua elevação aerodinâmica baseada na forma do corpo. As forças aerodinâmicas em relação aos foguetes também devem levar em consideração a balística, que é o efeito geral da gravidade em um foguete quando ele se afasta verticalmente da superfície da Terra e retorna.

A história dos foguetes pode ser rastreada até pelo menos 1045 DC. Nessa época, os chineses já os usavam como uma forma de dispositivo militar. A aerodinâmica básica de foguetes, portanto, tende a ter um nível de compreensão muito mais amplo em todo o mundo do que a aerodinâmica de aeronaves.

A aerodinâmica age em qualquer corpo que se move pelo ar e exibe duas qualidades primárias: força e vetor, ou direção. A aerodinâmica direta do foguete que atua no corpo do veículo é arrastar e levantar, onde o arrasto é a força de resistência do ar através da qual o foguete deve empurrar, e é vista agir em oposição direta à direção em que o foguete está viajando. A sustentação atua perpendicularmente ao movimento do foguete, ou em um ângulo reto com o horizonte, e sua magnitude depende da forma do corpo do foguete e da densidade do ar por onde ele está passando.

Forças como sustentação e arrasto são relevantes apenas se o foguete estiver se movendo em comparação com o de outro corpo. Exemplos de tais corpos incluem a terra e sua operação na atmosfera. Foguetes de tamanho real que sobem rapidamente para o espaço não são afetados pelas forças de sustentação e arrasto uma vez fora da atmosfera terrestre.

Os elementos de sustentação e arrasto da aerodinâmica do foguete também são diretamente afetados pelo vetor do foguete, ou seu ângulo de subida em comparação com a superfície da Terra. As forças vetoriais atuam de forma mais direta em termos de peso e empuxo de um foguete, em comparação com seu ângulo de ascensão. Quanto mais impulso um foguete pode gerar em comparação com seu peso, mais longe ele pode subir da superfície da Terra antes de ficar sem combustível.

Este componente da aerodinâmica do foguete é freqüentemente referido como delta v, e é calculado como uma figura pura na ausência de arrasto causado pela atmosfera e pela aceleração gravitacional que puxa o foguete para baixo. A propulsão do foguete necessária para um veículo obter a órbita é conhecida como velocidade de escape. Para a Terra, é uma velocidade de cerca de 25,000 milhas por hora (40,233 quilômetros por hora), ou 5,300 milhas por hora (8,530 quilômetros por hora) na superfície da lua.