| Resumo : |
As tecnologias de munições de grosso calibre sofreram grandes avanços nestes últimos anos, tanto em termo de balística interna como externa. Tratando da balística externa, a extensão do alcance de projéteis envolveu basicamente duas técnicas, a base bleed que consiste na queima lenta de um propelente sólido compósito (CSP) e ejeção dos gases de combustão na base do projétil e, muito recentemente, a tecnologia de munições ramjet que tem a finalidade de aumentar a quantidade de movimento da munição em voo por meio da ejeção de gases provenientes da combustão de um combustível sólido por uma tubeira à retaguarda do projétil. Neste trabalho foram simuladas computacionalmente as duas condições envolvendo a cinética química de decomposição térmica e de combustão do propelente sólido compósito (CSP) formulado a base de Perclorato de Amônio (AP) e Polibutadieno Líquido Hidroxilado (HTPB) e do propelente sólido rico em combustível (SFRJ), que são usados como fontes de energia química para aumento do alcance de munições de artilharia do tipo base bleed e ramjet, respectivamente. Para tal, foram utilizados mecanismos cinéticos envolvendo as reações de decomposição térmica dos materiais supramencionados com auxílio de códigos computacionais específicos, incluindo o software Ansys Chemkin-Pro. Os parâmetros de entrada foram selecionados com base em dados de experimentos e outras simulações computacionais presentes na literatura. Foram obtidos resultados referentes à velocidade de escoamento, temperatura, pressão, entalpia e concentração de espécies químicas relativos aos gases provenientes da combustão do propelente sólido compósito base bleed e do propelente sólido rico em combustível ramjet. Os resultados obtidos vão ao encontro do objetivo dessa pesquisa pois permitem aumentar a compreensão dos fenômenos termoquímicos relacionados à propulsão das munições de artilharia de alcance estendido. Especialmente para o caso das simulações computacionais envolvendo o grão propelente sólido compósito empregado na tecnologia base bleed, foram propostas 2 (duas) metodologias de modelagem do problema distintas. A comparação dos resultados dessas diferentes abordagens foram idênticos permitindo concluir que o software Ansys Chemkin-Pro tem restrições na modelagem detalhada de problemas de dinâmica dos fluidos. São discutidos os principais resultados obtidos, as limitações do trabalho desenvolvido e sugestões de trabalhos futuros. Por fim, conclui-se o trabalho apontando, com base nos resultados obtidos, na revisão de literatura realizada e na realidade da Indústria de Defesa Nacional, que a tecnologia base bleed seria a opção mais viável a curto e médio prazos para suprir a demanda urgente do Exército Brasileiro por munições de grosso calibre com alcance estendido sem, no entanto, deixar citar a relevância do desenvolvimento de e pesquisa na área de projéteis ramjet. |