Pesquisa da UFRN Resulta no Desenvolvimento de Uma Nova Formulação de Propelente Para Foguetes e Mísseis
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Foto: Portal da UFRN
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Gasolina, querosene de avião e propelente são três espécies de um mesmo “assunto”. Pela afirmação, e tomando o conhecimento do senso comum a respeito da primeira palavra, a injunção de que são tipos de combustível é facilitada. No segundo nome, já há a indicação de para qual transporte é o uso. Mas, e o propelente, o que é? E por que vamos falar dele?
Bom, propelentes são materiais energéticos que apresentam a característica específica de liberar alta quantidade de energia durante o seu uso. Eles são responsáveis pela propulsão de um determinado material. No caso, são combustíveis usados em mísseis e foguetes que, quanto mais energia liberam, melhor será. E, para aumentar essa quantidade de “força”, uma alternativa é o investimento em pesquisas. É aqui que o assunto fica mais interessante.
Do tema, uma novidade surgiu neste mês de outubro em uma pesquisa na UFRN: a criação de uma nova formulação propelente para foguetes e mísseis, envolvendo o emprego de uma liga metálica, em forma de pó. Com a alteração da composição do combustível e diferentes proporções entre as substâncias, constatou-se que todas as formulações combustionam com facilidade, de forma contínua, deixando, em todos os casos, um resíduo sólido com menos de um por cento da massa de propelente empregada.
Fonte: AGIR/UFRN
Em vídeo, o pesquisador falou um pouco mais sobre a invenção.
“Os resultados encontrados atestam a viabilidade do emprego das ligas metálicas alumínio-magnésio-lítio, ou Al-Mg-Li, combinadas com azida de sódio, como combustíveis na produção/preparação de propelentes sólidos para foguetes ou mísseis”, afirma Robson Fernandes de Farias. Cientista responsável pela pesquisa, ele circunstancia que é comum a utilização de ligas de alumínio na indústria aeroespacial como material estrutural, tendo sido constantemente melhoradas ao longo do século passado e constituindo, presentemente, cerca de 80% do peso das aeronaves modernas.
Antes de entrarmos nos pormenores da pesquisa, é pertinente falarmos de algumas minúcias dos propelentes. Usados no formato sólido — ao contrário da gasolina —, o propelente é resultante da mistura de um combustível, de um oxidante e de um aglutinante. Num foguete ou míssil, a proporção é variável entre os três ‘pilares’ e obedece às funções de cada um para se chegar à ‘explosão’. O aglutinante, por exemplo, deve, preferencialmente, facilitar a processabilidade do propelente, sendo, no mundo ideal, também uma substância combustionável.
Voltando aos pormenores, Robson Farias salienta que o propósito da pesquisa é obter novas formulações propelentes, explorando-se a capacidade da azida de sódio de atuar como composto gerador de gases, bem como a subsequente combustão do sódio metálico formado. Esse gás ‘residual’ é o N₂, um gás inerte, que não toma parte no efeito estufa, o que acaba se traduzindo também é um valor para o propelente criado. Isso tudo em um contexto no qual o emprego de ligas metálicas combinadas com compostos inorgânicos geradores de gás é uma via promissora a ser explorada.
Foto: Cícero Oliveira – Agecom/UFRN
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| O combustível é usado na forma sólida. |
Durante o tempo de estudo, o professor do Instituto de Química ‘criou’ duas formulações, ambas preparadas mediante acréscimo do aglutinante à mistura oxidante-liga metálica, até a obtenção de uma pasta uniforme e viscosa, considerando-se as faixas de percentuais escolhidas. Os testes de queima (combustão) foram efetuados empregando-se massas menores do que um quilo do propelente, acondicionadas em minifoguete cilíndrico, de aço inox. “O propelente em si já está finalizado. Nesse caso, não há que falar-se exatamente em protótipo, mas em uma formulação já acabada. Prosseguimos em nossas pesquisas na área de propelentes químicos, e novos pedidos de patente estão previstos para um futuro próximo”, frisa Robson Farias.
Assim como outros existem em um passado próximo. Com expertise ampla na área, este não é o primeiro pedido de patenteamento capitaneado pelo pesquisador. São exemplos o desenvolvimento anterior de um novo combustível espacial, a partir da utilização de um aglutinante “diferenciado” na formulação do propelente (Novo combustível aeroespacial), bem como o depósito que trazia a solução para uma desvantajosa relação entre combustível e oxidante nos propelentes sólidos (Novas “gasolinas” para foguetes e mísseis).
“Todas têm aplicação no setor de defesa, empregados na indústria aeroespacial, o que envolve veículos lançadores de satélite, e que se traduzem em tecnologia nacional capaz de diminuir a dependência tecnológica do exterior”, coloca o docente. Dessa última, depositada no último mês de outubro e denominada “Ligas metálicas alumínio-magnésio-lítio combinadas com azida de sódio como combustíveis na preparação de propelentes sólidos para foguetes e mísseis”, há a expectativa de ser mais um caminho científico para o aproveitamento de recursos energéticos. Robson pontua também que a temática geral na qual se insere a patente foi abordada por ele no livro Chemistry of Modified Oxide and Phosphate Surfaces: Fundamentals and Applications, especificamente no capítulo Oxides and phosphates in the formulation of new solid propellants for rockets and missiles.
Propulsão, Propelente, Propagar
Os hominídeos se tornaram humanos quando aprenderam a usar a combustão a seu favor. Embora a afirmação tenha contornos de inabitualidade, é defendida por cientistas como o antropólogo britânico Richard Wrangham, o qual remete a um momento bem mais rudimentar do que o vivenciado na contemporaneidade, quando o calor do fogo produzido pela queima da madeira era direcionado para obtenção de conforto térmico, cozimento de alimentos e fabricação de utensílios de cerâmica, ferramentas e armas.
Foto: Cícero Oliveira – Agecom/UFRN
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| Chegando agora à terceira patente na área de combustível, Robson mantém intensa produção acadêmica. |
A informação abre um paper cuja autoria Robson divide com o também professor da UFRN, George Santos Marinho. Nele, sabemos que o uso de combustíveis sólidos para propulsão se incorporou à história da ciência e tecnologia dos foguetes por volta do século XIII, quando os chineses desenvolveram artefatos (recreativos e bélicos) movidos à reação devido à queima da pólvora. Igualmente, conhecemos que, dentro das limitações técnicas existentes no início da década de 1930, entusiastas do voo espacial deduziram que levar artefatos do solo à órbita terrestre requeria energia disponível mediante a combustão líquida. Desse entusiasmo, a pesquisa sobre propulsão líquida passa a ser conduzida sob sigilo militar, resultando nas famosas bombas V2, utilizadas durante a II Guerra Mundial.
Além disso, ainda que tentativas existam, a propulsão química mantém-se onipresente, sendo a única disponível para lançamento de artefatos aeroespaciais, como foguetes e mísseis, a partir do solo. Por fim, embora não contemple todo o conteúdo da publicação, distingue-se que, embora cada tipo de combustível (sólido ou líquido) apresente vantagens e desvantagens no tocante à propulsão química, os sólidos levam vantagem e, portanto, predominam, notadamente na área militar. Daí a relevância de acréscimos de formulações aos propelentes.
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