O motor de um pequeno foguete, alimentado com hidrogênio e oxigênio, é testado em uma bancada de empuxo a uma altitude simulada de 10 km. O motor é operado nas condições de estagnação da câmara de 1500 K e 8,0 MPa (manométrica). O produto da combustão é vapor d’água, que pode ser tratado como um gás ideal. A expansão ocorre através de um bocal convergentedivergente com número de Mach de projeto de 3,5 e área de saída de 700 mm². Avalie a pressão no plano de saída do bocal. Calcule a vazão mássica de gás de descarga. Determine a força exercida pelo motor do foguete sobre a bancada de empuxo.

Afim de descobrir a velocidade de saída do bocal, sabemos que:

A razão da pressão estática com a pressão total pode ser encontrada através de :

A pressão no tanque é a pressão de estagnação, a pressão de saída deve ser encontrada:

Do problema 13.60, temos que para , a pressão equivalente é de .

Nesse caso, utilizaremos a maior pressão de saído do bocal, então:

A temperatura de saída é informada por:

Então a velocidade de saída do ar do bocal é:

O pode ser encontrado pela relação:

Então a vazão mássica é:

Para a descoberta da força de empuxo, lembremos:

Então: