UnB Realiza Teste de Motor-Foguete Híibrido

Olá leitor!

O Blog recebeu neste final de semana um release do Prof. Artem Andrianov (de origem ucraniana) do Laboratório de Propulsão Química da Universidade de Brasília (UnB),descrevendo o recente teste realizado por este laboratório de um motor-foguete híbrido. Vale a pena conferir.

Duda Falcão

Teste do Motor Foguete a Propelente

Hibrido Com Tempo de Operação

Acima de 40 Segundos

Prof. Artem Andrianov

UNB

No dia 11 de julho de 2017 a equipe do Laboratório de Propulsão Química da Universidade de Brasília (https://fga.unb.br/cpl) efetuou o teste de queima do motor foguete a propelente hibrido de baixo empuxo de 500 N. O tempo de operação do motor foi 41 segundos.

O teste faz parte do projeto cientifico-tecnológico financiado pela Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAPDF) com objetivo final de proporcionar um tempo de operação a motores foguete a propelentes híbridos de pequeno porte, aplicando materiais de isolamento térmico desenvolvidos e manufaturados de forma customizada. Esses materiais são responsáveis pela proteção de componentes estruturais do superaquecimento do motor, proporcionando um elevado tempo de operação.

Para teste de longa duração foi usado o motor de testes modular a propelente híbrido, que tinha sido desenvolvido pela equipe do laboratório para o sistema de auxílio a reentrada da plataforma SARA (Satélite de Reentrada Atmosférica). O tempo de operação do motor de testes com combustível sólido de parafina, oxidante liquido de óxido nitroso e empuxo mínimo de 1 kN era de 12-14 segundos. O estudo experimental de isolantes térmicos foi motivado pela necessidade de aumentar o tempo de queima do motor de testes de cerca de 40 a 50 segundos. Neste caso como grão solido do motor deve ser usado material com baixa taxa de regressão, e a equipe aproveitou polietileno de alta densidade com o mesmo oxidante de oxido nitroso.

Vários tipos de isolantes térmicos em forma de materiais puros e compósitos reforçados pelas partículas ou fibras foram muito bem estudados e testados nos motores a propelente solido, onde o grão de propelente preenche quase todo volume do involucro, faz parte de proteção térmica, e assim, finalmente, permite melhorar condições de funcionamento do isolante térmico. A complexidade de aplicação dos isolantes térmicos nos motores a propelente híbrido de concepção amplamente proposta reside no fato de presença da pré- e pós-câmara em involucro de motor, cujos volumes não são preenchidos com propelente solido. Então o isolamento térmico do motor a propelente hibrido entra em contato com gases de combustão de alta temperatura e velocidade imediatamente após a ignição do motor. Têm outras dificuldades que a equipe do laboratório encontrou no projeto como, por exemplo, incapacidade de colar polietileno, alta taxa de regressão do polietileno no sentido axial do motor etc.

A equipe do laboratório por enquanto não divulga a composição do material compósito do isolamento usado no teste, desde que o projeto está em andamento e alguns objetivos não foram atendidos. Mas é importante acrescentar que este material não foi fabricado na base da resina fenólica, que é isolante eficiente por causa de sua alta resistência a temperatura e erosão, mas mesmo assim pode ser perigoso na hora de fabricação devido a toxidade de seus componentes. Os componentes do material de isolante testado são facilmente disponíveis no mercado comercial do Brasil, não são tóxicos e se caracterizam com propriedades tecnológicas boas. O componente da base de compósito tem boas propriedades mecânicas e térmicas e foi testado em 1950-1960 com sucesso nos motores de propulsão solida. Mas desde que apresentou problemas tecnológicos de baixa adesividade, o material não achou alta aplicabilidade como isolante térmico. Com colas modernas este problema foi resolvido.

Exame dos resíduos de isolante térmico após queima mostrou que o tempo de operação pode ser aumentado com uso de isolantes da mesma composição. O fator que limitou tempo de queima no teste era superaquecimento da tubeira de grafite, que tinha sido embutido no involucro de aço inox sem proteção térmica adicional. O teste foi parado quando temperatura na superfície externa cilíndrica da tubeira de grafite atingiu 800°C. A queima prolongada será possível após ajustar do desenho da parte traseira do motor, mas isso não é previsto pelo projeto. É necessário acrescentar que o Laboratório de Propulsão Química da Universidade de Brasília é mais um passo perto a desenvolvimento do motor foguete a propelente hibrido praticável.

Veja abaixo o vídeo desse teste: