Obwohl eine frühere Antwort ausgewählt wurde, denke ich, dass der Fragesteller ein bisschen mehr Informationen braucht, um zu verstehen, welche Art von Fragen man über eine Rakete stellen sollte. Insbesondere wird die Tsiolkowsky-Raketengleichung immer nur zur Berechnung des erforderlichen Massenverhältnisses oder Delta-V verwendet. Sie ist im Wesentlichen ein Werkzeug für die Stufenbildung: Wie viele Verbrennungen und Stufen benötige ich bei welcher MR bei einem bestimmten Gesamt-Delta-V? Welche Anzahl von Verbrennungen oder Stufen würde dem Problem am besten gerecht werden? Ist dies angesichts der Beschränkungen für die Nutzlast und die trägen Massen möglich? Es sollte nicht für irgendeine Art von echter Flugdynamik verwendet werden, einschließlich der Berechnung der Fahrzeugbeschleunigung, was an sich nichts ist, worüber man sich zu viele Gedanken macht. Es gibt einige einfache Modelle für die Flugdynamik, um Dinge wie g-t-Verluste oder grundlegende aerodynamische Effekte zu berücksichtigen, aber bei der Basisberechnung einer Rakete würde man all diese Faktoren in einen groben Wirkungsgrad einbeziehen – sagen wir, man hat einen Abzug von 10-20 % bei der Treibstoffmasse.

Die grundlegenden Raketenbeziehungen, die unabhängig vom tatsächlichen Modell der Raketenströmung gelten, sind:

(1) Ziolkowsky-Gleichung: $MR = e^{\Delta V/c}$

wobei $c$ die effektive Abgasgeschwindigkeit ist, d.h. die Geschwindigkeit der Treibgase nach Berücksichtigung von Druckverlusten. Dies wird für die Berechnung von Staging, Delta-V und Massenverhältnis verwendet.

(2) Grundlegende Schubgleichung: $F = \dot{m}c$.

Diese Gleichung wird verwendet, um zu bestimmen, welchen Schub die Rakete bei gegebenem $c$ erzeugen wird, da die meisten Analysemethoden für eine Rakete $c$ und nicht $F$ (Schub) liefern. Der Schub ist wichtiger für die Frage, ob eine Rakete in der Lage ist, ein bestimmtes Manöver auszuführen, als die Frage, ob die Rakete selbst eine gute Konstruktion ist. Ein hoher Schub bei niedrigem Isp ist fast immer schlechter als ein etwas geringerer Schub bei höherem Isp.

(3) Annahme der konstanten Verbrennungsrate: $m_b = \dot{m}\Delta t$

wobei $m_b$ die Masse des verbrannten Treibstoffs ist. Dies ist weniger ein grundlegendes Ergebnis als eine Annahme. Wir nehmen meist eine konstante Verbrennungsrate an, da dies aus technischer Sicht einfach zu handhaben ist.

Sie erwähnen den spezifischen Impuls, der formal als Schub pro Gewichtseinheit der verbrauchten Masse definiert ist, aber wie Sie aus (2) sehen können, ist dies nicht wirklich ein anderer Parameter als die effektive Ausstoßgeschwindigkeit, z.B.

(4) $I_{sp} = c/g$

Wobei $g= 9.81$ m/s$^2$, nämlich die Beschleunigung in Erdnähe, und ist nur wegen der Definition von $I_{sp}$ dort drin.

Im Gegensatz zur vorherigen Antwort reicht es nicht aus, einfach zu wissen, welche Treibstoffe man hat, um $c$ oder $I_{sp}$ zu bestimmen – dann wäre Raketentechnik dumm einfach! Im Allgemeinen benötigt man die Art der Rakete (z.B. Feststoff, Flüssigtreibstoff, Flüssigtreibstoff usw.), die Art der Treibstoffe, das Mischungsverhältnis der Treibstoffe, die Düsengeometrie (insbesondere die Expansions- und Kontraktionsverhältnisse) und die thermochemischen Zustände der Treibstoffe in der Brennkammer (was zu Triebwerkszyklen, Injektortheorie, chemischer Kinetik des Treibstoffflusses und einer ganzen Reihe anderer Themen führt). Dabei wird nicht einmal ansatzweise auf die Verlustmechanismen einer nicht idealen Rakete eingegangen, von denen sich die meisten auf $c$ und $I_{sp}$ auswirken, oder darauf, ob eine reale Rakete für ein bestimmtes Design funktionieren könnte (z. B. Kühlmethoden, strukturelle Integrität, Verbrennungsstabilität). Ein guter Ausgangspunkt für eine erste Abschätzung von $c$ ist die Auswahl einiger Treibstoffe, die Ausführung eines thermochemischen Codes, wie z.B. des CEA-Codes der NASA, und die Verwendung der Ergebnisse in einer isentropen Analyse (siehe ein Buch wie Sutton, Rocket Propulsion Elements für weitere Details). Damit erhält man Schätzungen erster Ordnung für $c$ und sogar $\dot{m}$, wenn man lernt, wie man $c^*$-Geschwindigkeiten richtig einsetzt.