Propulsão Líquida no Brasil Amplia Horizontes
Olá leitor!
Segue abaixo uma matéria publicada na revista “Espaço Brasileiro” (Jul., Ago e Set. de 2009) sobre os projetos dos motores-foguetes líquidos que estão atualmente em desenvolvimento pelo Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE).
Duda Falcão
Propulsão Líquida
Amplia Horizontes
Coordenação de Comunicação Social / AEB
O Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) tem uma história de sucesso no desenvolvimento de veículos lançadores e foguetes de sondagens, utilizando propulsão sólida. Esta tecnologia permitiu que vários experimentos científicos e tecnológicos fossem concretizados, garantindo o inicio da era espacial no Brasil. Mas para atender missões espaciais com requisitos de desempenho e precisão cada vez mais rígidos é necessário desenvolver novas tecnologias em propulsão de foguetes. A tecnologia de propulsão líquida é a sucessora natural para equipar lançadores de satélites, demonstradas com excelentes resultados por diversos países que hoje detém a capacidade de lançar satélites com alta confiabilidade.
Sob esta ótica, o IAE planeja para os próximos Veículos lançadores a utilização de propulsão líquida e obter o completo domínio desta técnica. Conforme o capitão engenheiro e coordenador da área de propulsão líquida, Marco Fabius de Carvalho Torres, foram adotadas três ações para consolidar a propulsão líquida no IAE: a formação de recursos humanos na área; a construção de instalações de testes; e o desenvolvimento de tecnologias de fabricação.
“Os recursos humanos estão sendo formados por meio de um programa de mestrado profissionalizante em Engenharia Aeroespacial voltado ao projeto de motor-foguete com propelente líquido”, comenta o capitão. Carvalho explica que o programa tem a parceria do Instituto Tecnológico da Aeronáutica (ITA), que conta com professores do Instituto de Aviação de Moscou (MAI). Desde 1996, 40 especialistas já concluíram este curso e mais 40 profissionais devem participar do programa nos próximos três anos.
Ainda segundo o capitão, no campo de instalações de testes foi construído um banco hidráulico para caracterização do funcionamento do motor, de forma a determinar a perda de carga de componentes e sistemas do motor. Atualmente, encontra-se em operação um banco com capacidade de testes de motores até 20 kN, e em fase de especificação bancos com capacidade de ensaios de motores até 400 kN. “A tecnologia de fabricação de MFPL (Motor Foguete a Propelente Líquido) está sendo desenvolvida em três projetos: L5, L15 e L75, respectivamente motores de empuxo de 5 kN, 15 kN e 75 kN”, diz Carvalho. “Todos os projetos, a formação de recursos humanos e as instalações de testes, até o presente momento, totalizaram investimentos na ordem de R$ 15 milhões”.
Motores
Sob esta ótica, o IAE planeja para os próximos Veículos lançadores a utilização de propulsão líquida e obter o completo domínio desta técnica. Conforme o capitão engenheiro e coordenador da área de propulsão líquida, Marco Fabius de Carvalho Torres, foram adotadas três ações para consolidar a propulsão líquida no IAE: a formação de recursos humanos na área; a construção de instalações de testes; e o desenvolvimento de tecnologias de fabricação.
“Os recursos humanos estão sendo formados por meio de um programa de mestrado profissionalizante em Engenharia Aeroespacial voltado ao projeto de motor-foguete com propelente líquido”, comenta o capitão. Carvalho explica que o programa tem a parceria do Instituto Tecnológico da Aeronáutica (ITA), que conta com professores do Instituto de Aviação de Moscou (MAI). Desde 1996, 40 especialistas já concluíram este curso e mais 40 profissionais devem participar do programa nos próximos três anos.
Ainda segundo o capitão, no campo de instalações de testes foi construído um banco hidráulico para caracterização do funcionamento do motor, de forma a determinar a perda de carga de componentes e sistemas do motor. Atualmente, encontra-se em operação um banco com capacidade de testes de motores até 20 kN, e em fase de especificação bancos com capacidade de ensaios de motores até 400 kN. “A tecnologia de fabricação de MFPL (Motor Foguete a Propelente Líquido) está sendo desenvolvida em três projetos: L5, L15 e L75, respectivamente motores de empuxo de 5 kN, 15 kN e 75 kN”, diz Carvalho. “Todos os projetos, a formação de recursos humanos e as instalações de testes, até o presente momento, totalizaram investimentos na ordem de R$ 15 milhões”.
Motores
Motor Foguete L5Características Principais do Motor L5
Empuxo no Vácuo: 5 kN
Propelentes: Querosene / LOX
Sistema de Alimentação: Pressurizado
Pressão de Câmara: 10 bar
Fluxo de Massa: 1,62 kg/s
Razão de Mistura O/F: 1,86
Impulso Específico: 314 s
Velocidade Característica: 1760 m/s
Razão de Áreas da Tubeira: 64
O motor L5 foi o primeiro motor desenvolvido em 2003, no IAE, utilizando propelente líquido. Este motor foi projetado para gerar 5 kN de empuxo no vácuo e funcionar com sistema de alimentação por tanques pressurizados utilizando querosene e oxigênio líquido como propelentes. “Inicialmente este motor foi testado com álcool como combustível por apresentar benefícios em relação à segurança de operação”, comenta o coordenador. Este projeto irá até 2010, com previsão para ensaios de queima com uma nova câmara de combustão em Inconel e objetivando pesquisas de fenômenos físicos e químicos no processo de combustão. O projeto L5 ainda possibilitou o desenvolvimento do processo de brasagem aplicado ao cabeçote, bem como a utilização de laser para a furação e soldagem dos injetores.
Motor Foguete L15Características Principais do Motor L15
Empuxo no Vácuo: 15 kN
Propelentes: Álcool / LOX
Sistema de Alimentação: Pressurizado
Pressão de Câmara: 16,5 bar
Fluxo de Massa: 6,37 kg/s
Razão de Mistura O/F: 1,58
Impulso Específico: 240 s
Velocidade Característica: 1421 m/s
Razão de Áreas da Tubeira: 4,8
Já o motor L15, em desenvolvimento com uma empresa privada desde 2007, foi projetado para operar com álcool e oxigênio líquido e gerar 15 kN de empuxo ao nível do mar. O L15 utiliza tanques pressurizados com sistema de alimentação. Em 2008 foram realizados ensaios a frio e o primeiro ensaio do modelo de desenvolvimento. Esse ano será concluída a fabricação do modelo de engenharia e estão programados vários ensaios em banco. A fabricação do L15 permitirá o desenvolvimento dos processos de fabricação e integração das partes da câmara de combustão para a refrigeração regenerativa.
Concepção Artística do Motor Foguete L75
Características Principais do Motor L75
Empuxo no Vácuo: 75 kN
Propelentes: Querosene / LOX
Sistema de Alimentação: Turbobomba
Pressão de Câmara: 70 bar
Fluxo de Massa: 23,3 kg/s
Razão de Mistura O/F: 2,16
Impulso Específico: 328 s
Velocidade Característica: 1740 m/s
Razão de Áreas da Tubeira: 94
O motor L75, que está em fase de projeto preliminar, terá a capacidade de gerar 75 kN de empuxo no vácuo. Este motor operará com querosene e oxigênio líquido e terá um sistema de alimentação por turbobomba de ciclo aberto, em vez de tanques pressurizados.
Para o capitão Carvalho, essa turbobomba representará um salto tecnológico devido à complexidade de operar com rotação acima de 30.000 RPM, além de estar submetida a gradientes de temperatura da ordem de 1000 K, entre a bomba de oxidante e a turbina. “É um projeto desafiador e diferente dos demais do ponto de vista tecnológico”, comenta Torres. O desenvolvimento do L75 abre portas para que a indústria nacional participe como parceira e fornecedora do setor espacial brasileiro. “É este o nosso anseio”, comenta Carvalho.
Fonte: Revista Espaço Brasileiro - núm 06 - Ano 2 - Jul., Ago. e Set. de 2009 - Pags. 14 e 15
Comentário: Matéria muito esclarecedora sobre o assunto, porém ao mesmo tempo frustrante, pois as informações que eu tinha davam conta de que os motores L5 e L15 já estariam operacionais e que o L75 já estaria na fase de fabricação do modelo de testes. Infelizmente, segundo a matéria, esse não é o verdadeiro quadro o que significa mais atrasos no PEB. No entanto, é gratificante saber que a informação passada pelo o senhor Paulo Moraes Jr. (coordenador do Programa de Veículos Lançadores Cruzeiro do Sul do IAE/CTA) em entrevista ao jornalista André Mileski para a Revista Tecnologia & Defesa, onde o mesmo dizia: “de que o plano para o desenvolvimento do motor L75 estaria sendo reconsiderado”, não tem qualquer fundamento. Se essa informação fosse verdadeira representaria um grande retrocesso e configuraria mais uma vez a já tão comentada falta de foco do programa. No entanto, prefiro aguardar os acontecimentos, pois o histórico do PEB não lhe permite ter qualquer garantia de que o que é planejado hoje será cumprido amanhã. Vamos aguardar.
Para o capitão Carvalho, essa turbobomba representará um salto tecnológico devido à complexidade de operar com rotação acima de 30.000 RPM, além de estar submetida a gradientes de temperatura da ordem de 1000 K, entre a bomba de oxidante e a turbina. “É um projeto desafiador e diferente dos demais do ponto de vista tecnológico”, comenta Torres. O desenvolvimento do L75 abre portas para que a indústria nacional participe como parceira e fornecedora do setor espacial brasileiro. “É este o nosso anseio”, comenta Carvalho.
Fonte: Revista Espaço Brasileiro - núm 06 - Ano 2 - Jul., Ago. e Set. de 2009 - Pags. 14 e 15
Comentário: Matéria muito esclarecedora sobre o assunto, porém ao mesmo tempo frustrante, pois as informações que eu tinha davam conta de que os motores L5 e L15 já estariam operacionais e que o L75 já estaria na fase de fabricação do modelo de testes. Infelizmente, segundo a matéria, esse não é o verdadeiro quadro o que significa mais atrasos no PEB. No entanto, é gratificante saber que a informação passada pelo o senhor Paulo Moraes Jr. (coordenador do Programa de Veículos Lançadores Cruzeiro do Sul do IAE/CTA) em entrevista ao jornalista André Mileski para a Revista Tecnologia & Defesa, onde o mesmo dizia: “de que o plano para o desenvolvimento do motor L75 estaria sendo reconsiderado”, não tem qualquer fundamento. Se essa informação fosse verdadeira representaria um grande retrocesso e configuraria mais uma vez a já tão comentada falta de foco do programa. No entanto, prefiro aguardar os acontecimentos, pois o histórico do PEB não lhe permite ter qualquer garantia de que o que é planejado hoje será cumprido amanhã. Vamos aguardar.
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