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Calculadora de fracción de masa de propelente

Para ganar 9400 de velocidad con una velocidad de escape de 3500, la fracción de propelente es 0,931827518029 de la masa inicial, con una relación de masas de 14,668675264333. Use cualquier unidad de velocidad, la misma en ambos valores. Gratis en su navegador.

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Si escribe
Delta-v de misión o de etapa
9 400
Velocidad de escape efectiva ve
3 500
Obtiene
Fracción de masa de propelente
0,931827518
Relación de masas
14,6686752643

Todo diseño de cohete negocia cuánto del vehículo es propelente frente a cuánto es estructura, carga útil y sistemas residuales. La fracción de masa de propelente resuelve ese compromiso con un único número adimensional: la parte de la masa inicial que debe ser propelente para lograr un cambio de velocidad elegido con una velocidad de escape efectiva dada. Esta capacidad aplica la ecuación ideal del cohete en forma cerrada —la razón de masas R es igual a exp de delta-v entre ve, y la fracción de masa de propelente es uno menos el recíproco de esa razón—, de modo que estudiantes, analistas de misión y diseñadores de etapa obtienen una fracción determinista sin hojas de cálculo ni ruido de Monte Carlo. Las entradas comparten cualquier unidad de velocidad coherente; el resultado es una fracción pura de la masa inicial, lista para comprobar tareas, alimentar tuberías de hoja de cálculo o hacer estudios de compromiso automáticos frente a motores de clase Isp conocida.

Ecuación del cohete y fracción de masa de propelente

La ecuación de Tsiolkovsky relaciona el delta-v alcanzable con la velocidad de escape y la razón de la masa inicial a la masa final tras consumir el propelente. Escribiendo esa razón de masas como R igual a m0 entre mf, se obtiene R igual a exp de Δv entre ve, donde ve es la velocidad de escape efectiva del sistema de propulsión.

La masa de propelente es m0 menos mf, así que la fracción de masa de propelente ζ es mp entre m0, que se simplifica a uno menos uno entre R o, de forma equivalente, a uno menos exp de menos Δv entre ve. Un Δv de misión mayor a ve fijo obliga a que una fracción mayor del vehículo sea propelente; un ve mayor a Δv fijo reduce esa fracción y deja más presupuesto para estructura y carga útil.

Esta herramienta devuelve tanto ζ como la razón de masas intermedia, para que pueda cotejar con libros que citan cualquiera de las dos formas. No modela pérdidas por gravedad, resistencia aerodinámica, discontinuidades de separación entre etapas ni propelente residual: eso corresponde a un modelo de trayectoria completo.

Dónde encaja esto en educación, estudios de diseño y automatización

Los cursos de aeronáutica y astronáutica usan una calculadora de fracción de masa de propelente para convertir pares de tarea de Δv y ve en la fracción que debe ser propelente antes de que el alumnado abra una hoja de cálculo completa del vehículo. Los equipos de diseño preliminar criban motores candidatos fijando un Δv de misión y barriendo la clase de ve —bipropelente almacenable, LOX/RP, LOX/LH2 o eléctrico— para ver cuánto presupuesto de masa queda para la masa seca y la carga útil.

Combine la fracción con su propia fracción de masa estructural y fracción de carga útil cuando cierre un balance de masa completo; esta capacidad se centra en el paso de la ecuación del cohete para seguir siendo rápida, auditable y libre de supuestos ocultos.

Comprobación de tareas y libros de texto

Convierta un delta-v de misión indicado y la velocidad de escape del motor en la fracción de masa de propelente para problemas calificados y cuadernos de práctica.

Estudios de compromiso por clase de motor

Fije Δv y compare ζ entre valores de ve de LOX/RP, LOX/LH2 y eléctrico para ver cuánta masa queda para el hardware seco y la carga útil.

Tuberías de presupuesto de masa de trayectoria

Automatice ζ y la razón de masas a partir de los productos de delta-v de encendido para tableros de dimensionamiento de etapas y revisiones de diseño continuas.

¿Qué fórmula usa la calculadora de fracción de masa de propelente?

La razón de masas R = exp(Δv / ve) y la fracción de masa de propelente ζ = 1 − 1/R, equivalentemente ζ = 1 − exp(−Δv / ve), bajo hipótesis de cohete ideal.

¿Incluye pérdidas por gravedad, resistencia o efectos de varias etapas?

No. Devuelve la fracción de masa de propelente ideal de un solo encendido a partir de Δv y ve únicamente. Añada pérdidas y separación de etapas en su modelo de trayectoria o de vehículo.

¿Puedo escribir las velocidades en kilómetros por segundo?

Sí, siempre que el cambio de velocidad y la velocidad de escape usen la misma unidad. Solo importa su cociente, así que mezclar kilómetros por segundo con metros por segundo da una fracción errónea.

¿Cómo cambia el resultado con un motor más eficiente?

Una velocidad de escape mayor con el mismo cambio de velocidad reduce la fracción de propelente y deja más margen para estructura y carga útil. Un cambio de velocidad mayor con el mismo motor la aumenta.

¿Qué es la relación de masas que aparece junto a la fracción?

Es la masa inicial dividida entre la masa que queda tras quemar el propelente. La fracción es uno menos uno entre esa relación, de modo que puede contrastar libros que usan cualquiera de las dos formas.

Todo lo de esta página está disponible por programación. Esta sección es para equipos que quieren integrarlo en sus sistemas; el resto puede usar la herramienta de arriba sin más.

POSThttps://api.kit.forhosting.com/astro/propellant-mass-fraction

¿Prefiere automatizarlo? Un POST autenticado crea la tarea; el resultado llega por webhook o enlace firmado. La misma capacidad también se ejecuta aquí en la web, por email y desde Telegram — y pronto también desde nuestra app.

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/astro/propellant-mass-fraction \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"delta_v":9400,"exhaust_velocity":3500}'
{
  "delta_v": 9400,
  "exhaust_velocity": 3500
}
{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "astro.propellant_mass_fraction",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

La API es asíncrona: la llamada devuelve un task_id al instante y el resultado llega por webhook. El polling está limitado a 1 req/s por tarea.

Por solicitud$0.002

Precio publicado — sin tokens ni créditos inventados. Una tarea fallida no se cobra.

HTTPCódigoSignificado
401unauthorizedAPI key ausente o inválida.
402insufficient_balanceEl saldo no cubre el precio de la tarea.
404unknown_typeEl tipo de tarea no existe.
429rate_limitedDemasiadas peticiones. Use el webhook en vez de sondear.

Elegir delta-v, velocidad de escape y unidades

Sirve cualquier unidad de velocidad coherente, porque la razón Δv entre ve es adimensional; no mezcle kilómetros por segundo en un campo con metros por segundo en el otro sin convertir primero. Se requieren valores numéricos finitos en ambos campos; las cadenas vacías, NaN e Infinity fallan de inmediato con un mensaje de campo claro. Pase delta_v como el cambio de velocidad que quiere que la etapa o el vehículo de una sola etapa imparta bajo hipótesis de cohete ideal; los presupuestos aproximados típicos para LEO desde la Tierra rondan los nueve o diez kilómetros por segundo antes de pérdidas, mientras que una maniobra en el espacio profundo o una etapa superior puede usar una cifra mucho menor. Pase exhaust_velocity como la velocidad de escape efectiva del motor, no solo la velocidad en cámara: muchos equipos convierten el impulso específico con ve igual a Isp por g0 cuando trabajan en segundos de Isp, y luego introducen ve en metros por segundo junto a Δv en metros por segundo. Se admiten alias como dv, deltaV, ve, v_e y vex, de modo que los clientes y cuadernos no necesitan renombrar columnas. La velocidad de escape debe ser estrictamente positiva: un ve cero o negativo carece de sentido físico para un modelo de propulsor químico o eléctrico y se rechaza con invalid_input, de modo que la tarea nunca se cobra.

Dónde encaja esto en educación, estudios de diseño y automatización

Como la implementación es JavaScript analítico puro, sin IA y sin servicios externos, la vista previa del navegador y el resultado de la API de pago coinciden tras un redondeo estable. Las llamadas correctas a la API se facturan a $0.002 por solicitud; los fallos de validación por campos ausentes o velocidad de escape no positiva no consumen saldo.

¿Qué ocurre si la velocidad de escape es cero o negativa?

La solicitud falla con invalid_input indicando que exhaust_velocity debe ser positiva. La validación fallida no se cobra.

¿Puedo introducir el impulso específico en lugar de la velocidad de escape?

Conviértalo primero: ve = Isp × g0 (típicamente g0 ≈ 9,80665 m/s²) para que Δv y ve compartan la misma unidad de velocidad, y luego pase ve como exhaust_velocity.

¿Cuánto cuesta la API?

$0.002 por solicitud correcta. La herramienta de la página se ejecuta gratis en su navegador con el mismo núcleo analítico.

Ver la documentación completa del KIT →