Rocket Propulsion Analysis（RPA） - 液体火箭发动机设计软件

RPA是一种多平台分析工具，用于化学火箭发动机的概念和初步设计。能够：

• 进行发动机性能分析
• 推力室尺寸
• 喷嘴壁轮廓优化
• 推力室冷却分析
• 发动机循环功率平衡分析
• 发动机质量估算
• 用于开发自定义解决方案的脚本实用程序

RPA具有直观的图形用户界面，可以方便地对输入参数和分析结果进行分组。RPA利用了一个基于NASA格伦热力学数据库的可扩展化学物种库，其中包括许多燃料和氧化剂的数据，如液氢和液氧、煤油、过氧化氢、MMH和许多其他燃料和氧化器。通过嵌入式物种编辑器，用户还可以轻松定义新的推进剂成分，或从PROPP或CEA2物种数据库导入成分。

该程序通过提供燃烧室压力、使用的推进剂成分和喷嘴参数等发动机参数，获得燃烧产物的化学平衡组成，确定其热力学性质，并预测理论火箭性能。计算结果也可用于液体火箭发动机燃烧室、气体发生器和预燃室的设计。

RPA脚本实用程序

RPA脚本实用程序作为RPA标准版的一部分提供，并实现从JavaScript (ECMAScript) 到RPA的许多内部对象和功能的面向对象绑定。

RPA脚本实用程序的主要功能

• 面向对象绑定到RPA的许多内部对象和功能
• 加载、操作和编写配置文件
• 按物种名称搜索热力学数据库
• 获得物种的热力学性质
• 制备单推进剂、双推进剂和多推进剂组合物
• 准备和执行典型燃烧问题（p，H）=常量，（p，S）=常量、（p，T）=常量（v，U）=常量和（v，S）=常量、（v，T）=常量
• 典型火箭推进问题的准备和执行
• 测试（交付）喷嘴性能评估
• 给定推力、推进剂质量流量或喷嘴喉部直径下燃烧室尺寸的确定
• 采用二维（轴对称）特征法设计抛物线形喷管轮廓或截头理想喷管轮廓
• 发动机循环分析：
• 分级燃烧循环（SG）
• 全流量分级燃烧循环（FFSG）
• 气体发生器循环（GG）
• 发动机干重估算。
• 与第三方应用程序集成（例如GNU Octave）
• 标准ECMA-262中定义的ECMAScript语言

RPA Wrapper

RPA Wrapper是RPA的一个补充工具，它使用户能够用C/C++、Python或其他编程语言创建自己的程序，并使用第三方应用程序（例如Matlab®）的RPA的许多功能。

作为一种补充工具，RPA包装器的相应版本可以在有效的RPA许可证条款下使用，可以是RPA标准版（RPA包装标准）或RPA精简版（RPA-Wrapper-Lite）。

RPA Wrapper主要功能：

• 使用稳健的、经验证的和行业公认的Gibbs自由能minimization方法来获得燃烧成分
• 基于NASA Glenn热力学数据库的可扩展热力学数据库包括许多燃烧产物种类的数据，以及氢、氧、RP-1、RG-1、sintin、甲烷、丙烷、过氧化氢、MMH等推进剂成分的数据
• 给定推进剂和典型燃烧问题的化学平衡参数计算（p，H）=常量，（p，S）=常量、（p，T）=常量（v，U）=常量和（v，S）=常量，（v，T）=常量
• 单推进剂和双推进剂火箭发动机性能分析
• 具有任意一组推进剂部件（多推进剂系统）的火箭推进发动机的性能分析
• 有限和无限面积燃烧室的性能计算
• 具有移动和冻结化学平衡的喷嘴流动分析
• 比冲计算（海平面、optimum expansion、真空）
• 双推进剂系统maximum比冲的推进剂组分混合比优化
• 高空性能分析
• 过膨胀条件下的喷嘴性能分析和喷嘴中的流动分离
• 节流发动机性能分析
• 测试（交付）喷嘴性能的估计
• 确定给定推力、推进剂质量流量或喷嘴喉部直径的燃烧室和喷嘴尺寸（仅适用于RPA Standard Edition v.2.x的注册用户）
• 读取、运作和写入RPA配置文件
• 适用于Microsoft Windows的DLL和适用于Linux的共享库
• 适用于x86和x86-64版本的系统

【英文介绍】

RPA is a multi-platform analysis tool for conceptual and preliminary design of chemical rocket engines capable of:

• Engine performance analysis
• Thrust chamber sizing
• Nozzle wall contour optimization
• Thrust chamber cooling analysis
• Engine cycle power balance analysis
• Engine mass estimation
• Scripting utility for development of custom solutions

RPA is an easy-to-use multi-platform tool for the performance prediction of rocket engines. It features an intuitive graphical user interface with convenient grouping the input parameters and analysis results. RPA utilizes an expandable chemical species library based on NASA Glenn thermodynamic database, that includes data for numerous fuels and oxidizers, such as liquid hydrogen and oxygen, kerosene, hydrogen peroxide, MMH, and many others. With embedded species editor, the users may also easily define new propellant components, or import components from PROPEP or CEA2 species databases.

By providing a few engine parameters such as combustion chamber pressure, used propellant components, and nozzle parameters, the program obtains chemical equilibrium composition of combustion products, determines its thermodynamic properties, and predicts the theoretical rocket performance. The results of calculation can also be used to design combustion chambers, gas generators and preburners of the liquid propellant rocket engines.

The calculation method is based on robust, proven and industry-accepted Gibbs free energy minimization approach to obtain the combustion composition, analysis of nozzle flows with shifting and frozen chemical equilibrium, and calculation of engine performance for a finiteand infinite-area combustion chambers.