quarta-feira, 10 de outubro de 2018

Turbo-Rocket – Uma Nova Ferramenta Educacional

Olá leitor!

Recebi no dia de ontem (09/10), o artigo abaixo escrito que foi pelo Eng. Rene Nardi, brasileiro radicado nos EUA, tendo como tema o uso dos foguetes Turbo-Rocket como uma nova ferramenta educacional. Vale a pena dar uma conferida.

Duda Falcão

Turbo-Rocket – Uma Nova
Ferramenta Educacional

Por Rene Nardi

Substituir motores de foguete sólido ou líquido por motor turbojato pode ser uma opção atraente para um novo tipo de ferramenta educacional para desafiar as habilidades de projeto e construção de estudantes de engenharia. Em sua missão típica, definida conforme as condições para participação na competição Spaceport American Cup, o TurboRocket deve atingir altitude de 3 km acima do nível do mar levando uma carga útil de 4 kg. Os estudos iniciais mostram um veículo de 2,5 m de comprimento com 12 kg de peso máximo de decolagem, com uma fuselagem cilíndrica de 0,15 m de diâmetro incorporando um motor turbojato de 300 N de empuxo montado na extremidade inferior, imediatamente atrás das aletas. O projeto do primeiro modelo foi executado por alunos das Universidades do Ceara e do Rio Grande de Norte, resultando em um artigo publicado pela AIAA-American Institute of Aeronautics and Astronautics. A Figura abaixo mostra o TurboRocket voando junto ao super herói, para efeito de comparação de tamanho.


O uso de turboreator para impulsionar o foguete traz consigo algumas particularidades técnicas interessantes. O TurboRocket não se comporta como um avião a jato que voa principalmente na posição horizontal, na mesma altitude, a uma velocidade constante com o motor funcionando por longos períodos, a baixa potencia. O turbo-foguete dispara da plataforma de lançamento em uma posição quase vertical e continua voando na vertical, mudando constantemente de altitude e velocidade, com o turbojato funcionando sempre na potencia máxima, mas por um período de tempo bem curto. O turbo-foguete também não é um foguete puro, porque um foguete deve transportar seu fluido de trabalho sob a forma de combustível e oxidante, sua velocidade é independente da velocidade do vôo e, o mais importante, é capaz de operar dentro ou fora da atmosfera. O TurboRocket carrega seu combustível, mas depende do ar circundante como fonte de oxigênio, o que limita seu funcionamento aos dos limites inferiores da atmosfera.

O projeto do Turborocket esta no momento sendo levado adiante pelo consorcio de alunos da UFMG, PUC-Minas e FUMEC, em Belo Horizonte. O foguete imaginado pelos estudantes e formado por quatro componentes principais: a ogiva, a fuselagem, as aletas e a carenagem do motor. A ogiva foi projetada para acomodar o lastro utilizado para a calibração do centro de gravidade e atuar como um compartimento para armazenamento dos pára-quedas de dois estágios. A estrutura da fuselagem consiste em um cilindro de fibra de carbono com a carga útil e o computador de controle de vôo instalados na extremidade superior. Muito espaço está disponível na parte central da fuselagem para instalação de algum equipamento extra para futuras versões. Estrategicamente posicionado próximo ao CG do foguete está o tanque de combustível e mais a baixo estão a unidade eletrônica de controle do motor, a bomba de combustível e as baterias. O turbo-foguete tem quatro aletas de fibra de carbono usadas para a estabilização durante a ascensão através da atmosfera. Na parte inferior do veículo está a carenagem do motor, que serve de berço de fixação para o motor e incorpora as entradas de ar, e vem a ser fixada por parafusos na fuselagem para permitir a sua substituição quando necessário.


O desenvolvimento do TurboRocket está no estágio inicial e precisa de estudantes que busquem novos desafios para aplicar os conhecimentos adquiridos na sala de aula através do projeto e construção de um TurboRocket. Ao que parece, a formação de grupos de estudantes advindos de varias faculdades, trabalhando juntos, vem a ser a solução mais adequada.

Além do conceito inicial ainda existem desafios tecnológicos com o TurboRocket. O primeiro na lista de desejos é o empuxo vetorado, um item obrigatório para eliminar as aletas e quem sabe, conseguir o pouso na vertical, tipo SpaceX. Como a taxa de compressão do turborreator permite o uso de bocal supersônico, a próxima tentativa natural de melhoria reside na introdução da configuração aerospike que pode resultar em um empuxo maior. A otimização da entrada de ar pode reduzir o arrasto aerodinâmico e, ao mesmo tempo, garantir que todo o fluxo de massa de ar necessário para manter o turbojato em operação esteja disponível em todo o envelope do vôo do veículo. E podemos também pensar na introdução de pós-queimador, como uma forma de empurrar o veículo para uma velocidade mais alta, mais altitude, mais carga útil.

Caso vocês se interessem em formar uma equipe para desenvolver seu próprio TurboRocket e precisem de alguma orientação, podem entrar em contato com Rene Nardi através do email rumoaoespacoturborocket@gmail.com.

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