Conheça o Trabalho do Grupo de Propulsão Híbrida da UnB

Olá leitor!

Trago agora a história de um grupo de alunos universitários comandados por um professor de uma grande universidade brasileira que desde o início da década passada vem realizando um trabalho exemplar e único na área de propulsão hibrida para foguetes no Brasil.

Trata-se do “Grupo de Propulsão Hibrida da Universidade de Brasília (UnB)” coordenado pelo professor Carlos Alberto Gurgel Veras que foi o pioneiro no estudo dos foguetes híbridos no Brasil.

A pesquisa começou nesta universidade por volta do ano 2000 com o desenvolvimento de um motor de propulsão hibrida de 800N, baseado no par gás oxigênio e polietileno, sendo este motor construído com 9 portas de combustão (buracos no bloco de combustível ou grão) e foi usado em vários testes para a menção do impulso específico e massa específica do propelente.

Em razão do grande risco de explosões associado ao oxigênio, e por sua forma gasosa ocupar um volume muito grande, além da sua forma liquida requerer a manutenção de temperaturas extremamente baixas, o grupo posteriormente começou a utilizar outro oxidante, ou seja, o Oxido Nitroso (N2O), já que esse oxidante pode ser liquefeito em temperatura ambiente, não é perigoso e além de tudo esta disponível no mercado como gás hospitalar. Além disso, o Oxido Nitroso possui um capacidade de auto-pressurização que dispensa sistemas complexos de bombas e subsistemas de pressurização.

Dando seqüência às pesquisas o grupo logo identificou que precisava aumentar a baixa taxa de regressão (velocidade com que a porta de combustão do grão aumenta) do polietileno. Assim sendo, o grupo se focalizou em propelentes alternativos e acabou por achar resultados bem mais satisfatórios. O propelente que apresentou melhores resultados foi a parafina sendo assim o escolhido.

Vale lembra que o uso da parafina como combustível para foguetes híbridos foi proposto pela primeira vez pelo pesquisador Dorhein da Universidade de Stanford, devido a alta taxa de regressão da parafina acabar com uma das maiores desvantagens dos foguetes híbridos, e assim poder unir a simplicidade de um foguete hibrido com o patamar elevado de empuxo para as missões espaciais.

Após a vasta experiência adquirida nos testes de bancada, o grupo iniciou em 2005 o “Programa LILE” que consistiu nos lançamentos de pequenos foguetes de sondagem chamados de LILE 1 e LILE 2 (na boa, a LILE devia ser a musa da galera), sendo esses os primeiros foguetes de propulsão híbrida desenvolvidos e lançados no Brasil.

Foto do foguete LILE após o lançamento

Vídeo do Lançamento do foguete LILE da UnB

Estes foguetes foram lançados de uma fazenda nos arredores de Brasília, no entanto eles não carregavam sistemas de telemetria e assim não foi possível estimar o apogeu de suas trajetórias. Porém, estes foguetes eram ainda muito pequenos e o grupo precisava de desafios maiores para o desenvolvimento e domínio completo da tecnologia de foguetes híbridos no país.

Pesando nisso, o grupo iniciou ainda em 2005 o “Programa Santos Dumont” visando desenvolver dois foguetes de propulsão híbrida de alumínio, que fossem capazes de atingir alturas elevadas (algo por volta de 8km), levando ainda telemetria computadorizada que permitisse obter dados precisos sobre sua trajetória e um sistema de recuperação com pára-quedas.

O programa foi dividido em dois estágios de desenvolvimento, ou seja, o estágio do foguete SD-1 e o estágio do foguete SD-2, sendo o primeiro um foguete de 500N e o segundo de 1500N.

Para atingir esse objetivo foi desenvolvida uma bancada de testes para realizar ensaios dos motores antes do lançamento. O motor do SD-1 foi construído e testado várias vezes e dois lançamentos foram realizados com sucesso, e a partir daí o desenvolvimento do SD-2 pode ser iniciado.

Alguns membros do grupo com o foguete SD-1

Vídeo de um dos lançamentos do foguete SD-1 da UnB

No ano de 2006 o grupo inicia os testes com o motor do SD-2 testando-o por mais de 30 vezes na horizontal e vertical. Em 2008, um grupo de estudantes da UnB foi a São José dos Campos (SP) com a missão de validar o perfil aerodinâmico do foguete SD-2 no Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) antes de lançá-lo. Após essa visita ao IAE muitas melhoras foram introduzidas com os conhecimentos ganhos neste pequeno período. Atualmente o grupo Espera que o melhorado foguete SD-2b (que ainda está em fase de testes) seja logo lançado.

Foto dos foguetes SD-2 e SD-2b

Vídeo do teste do motor do Foguete SD-2

Vídeo do Teste do motor do foguete SD-2b

Em paralelo ao “Programa Santos Dumont” de foguetes, o grupo deu início a um avançado programa de desenvolvimento de bancadas de testes versáteis, capazes de gerar bons resultados experimentais para o estudo de propulsão espacial.

A primeira bancada do programa foi uma bancada remodelada do INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) que o grupo de estudantes da UnB operou em uma das maiores campanhas de ensaios já realizadas no Brasil, com mais de 50 ensaios em apenas um mês.

Foto do Ensaio de propulsão no INPE

Vídeo da Campanha de Testes no INPE

Com o conhecimento ganho na campanha no INPE uma nova bancada de testes foi desenvolvida pelo grupo. Tratou-se de uma bancada desenhada para a operação modular, de modo que novos experimentos pudessem ser facilmente adaptados e realizados.

Render da Bancada Modular

  Foto da Bancada de testes Modular

Vídeo do Teste da Bancada Modular

A Bancada Modular vem sendo usada em diversas modalidades de testes como: modulação de empuxo, pesquisa de bio-parafina, refrigeração da tubeira e caracterização da instabilidade da combustão. Esta bancada de testes é uma das instalações mais ativas na área de propulsão espacial, com mais de 30 testes por ano.

Atualmente o “Grupo de Propulsão Híbrida da UnB” está trabalhando em diversas linhas de pesquisa como: bio-combustível para foguetes, tubeiras de cerâmica revestida, aeronaves não tripuladas, propulsão elétrica, predição e otimização de trajetórias, simulação aerodinâmica e otimização multidisciplinar de foguetes.

O grupo da UnB no contexto da iniciativa aeroespacial está trabalhando para a criação de recursos humanos especializados para diversas iniciativas brasileiras na área espacial como a cooperação Brasil-Ucrânia, que é representado pela empresa Alcantara-Cyclone Space, e o Campo de Lançamentos de Foguetes em Formosa.

Atualmente 10 engenheiros estão sendo treinados em um programa de mestrado pelo grupo e o laboratório LARA (Laboratório de Automação e Robótica) da UnB para trabalhar na ACS.

Estes profissionais terão capacidade para ocupar posições diversas como na Agencia Espacial Brasileira (AEB).

Seguindo essa tradição de excelência em engenharia aeroespacial uma divisão do grupo decidiu representar o Brasil no Prêmio N-Prize desenvolvendo um foguete capaz de vencer tal prêmio.

Otimizações computacionais de motores de foguete

Esse foguete será o primeiro veículo brasileiro a colocar um satélite em órbita e o primeiro foguete híbrido a fazer o mesmo. O veículo do N-Prize vai combinar a melhor tecnologia de foguetes híbridos e de design de foguetes em uma aproximação multidisciplinarmente otimizada para conseguir gerar o melhor foguete para tal missão.

O blog “BRAZILIAN SPACE” parabeniza o "Grupo de Propulsão Híbrida da UnB" pelo belo trabalho que vêm realizando e agradece ao seu integrante “Pedro Luiz Kaled da Cás” pela gentileza de ter enviado ao blog essas informações.

Para maiores informações visite o site do grupo no "Prêmio N-Prize" pelo link: http://hybridteampt.wordpress.com/

Duda Falcão


Fonte: Grupo de Propulsão Híbrida da UnB