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

Este trabajo propone un modelo electromecánico no estacionario para simular el comportamiento de propulsores de plasma pulsantes ablativos, con el objetivo de caracterizar el desempeño del propulsor. Además de la ecuación circuital y la ecuación que modela la aceleración de la lámina de plasma, el modelo introduce una ecuación empírica para estimar la masa ablacionada, así como un sistema de ecuaciones basado en la ecuación de Saha, el cual permite modelar la evolución de la densidad del plasma. La introducción de este sistema de ecuaciones requiere de considerar que el sistema se encuentra localmente en equilibrio termodinámico, lo cual se verifica según el criterio de McWhirter. Además, se modela la evolución de la temperatura del plasma mediante la aplicación de la conservación de la energía de la lámina de plasma, considerando el calentamiento por efecto Joule, las pérdidas por radiación y la energía asociada a la fuerza de Lorentz. Al modelo se lo implementa numéricamente, lo que permite estimar parámetros de rendimiento, como la masa ablacionada, el bit de impulso, el impulso específico y la eficiencia propulsiva, entre otros. El modelo ha sido comparado y validado con resultados experimentales de la literatura, demostrando ser capaz de reproducir las variables de desempeño de los APPT dentro de un margen de error del 15 %.