| Resumo : |
Motores foguete a propelente sólido do tipo composite são largamente utilizados como boosters de veículos lançadores e de sistemas de defesa. O projeto de um motor foguete passa por uma fase preliminar, onde se estima a pressão máxima de operação, necessária para o projeto dos elementos estruturais do motor foguete. Após a fase preliminar do projeto, protótipos são fabricados e submetidos a ensaio. Visando majoritariamente a segurança, esses ensaios requerem grandes investimentos em infraestrutura. Durante os ensaios, é possível que o motor tenha pressões superiores à estimativa da fase preliminar, podendo ocasionar em falhas catastróficas e comprometendo a segurança do projeto. Uma provável causa para essas pressões superiores é o fenômeno da queima erosiva, objeto deste trabalho. A queima erosiva consiste no aumento da taxa de queima local do propelente sólido devido ao fluxo dos gases de combustão tangente à sua superfície. Visando garantir a segurança durante os ensaios, conter o número de ensaios necessários durante o projeto, bem como seus custos e prazos, é possível prever o aumento de pressão devido aos efeitos da queima erosiva. O objetivo deste estudo é avaliar se os modelos de queima erosiva de Green e de Lenoir Robillard representam os resultados experimentais de motores foguete a propelente composite de projeto finalizado. Para isso foram realizadas simulações diretas para a pressão de 4 versões de motores foguete diferentes, já fabricados e ensaiados, que utilizam a mesma formulação de propelente sólido do tipo composite. As simulações foram elaboradas e executadas utilizando o software MATLAB, e consistem no cálculo iterativo da derivada de pressão. Foram simulados 3 modelos: um modelo sem queima erosiva e os modelos de queima erosiva de Green e de Lenoir Robillard. Para alimentar esses modelos, foram realizadas simulações termoquímicas da queima do propelente com o software NASA CEA. A taxa de queima do propelente foi levantada a partir de dados de ensaios utilizando uma Bomba Crawford, disponibilizados pela fabricante dos motores. Os resultados de simulação foram comparados com 10 curvas experimentais dos 4 motores, também disponibilizadas pela fabricante. A comparação entre os resultados da simulação e as curvas experimentais mostrou que os modelos de queima erosiva estudados levam ao aumento da pressão, porém os resultados obtidos em simulação não são representativos dos valores observados experimentalmente |