Fórum Defesa Brasil

Fala galera,
Gostaria de discutir neste tópico a questão dos propelentes(sólidos, líquidos etc...) em relação ao VLS acho que era sólido, por ser mais barato. Bem, na verdade gostaria de conhecer as principais características de cada tipo, complexidade, desempenho se a galera tiver estas informações, vai ser maneiro. Ouvi dizer que a Europa vai lançar um tipo revolucionário de propelente,
obrigado galera.

Propelentes de Foguetes

Os propelentes de foguetes são responsáveis por prover, através do processo de combustão, os gases quentes que são ejetados através da tubeira do foguete proporcionando o empuxo do motor de foguete. Estes propelentes químicos, são divididos classicamente como sólidos e líquidos. Alguns estudos tem conduzido à sistemas sólido-líquido. Em alguns sistemas para o vôo espacial, tal como o foguete nuclear, o propelente não é um combustível, mas serve como fluido de trabalho, sendo o seu propósito transformar o calor e outras formas de energia em energia cinética.

Propelentes Sólidos

Várias formulações da pólvora negra eram a única fonte de propelente para foguetes, até o final do século XIX, quando a nitroglicerína foi descoberta. Na mistura clássica da pólvora, o salitre é o oxidante, enquanto o enxofre e o carvão servem como combustíveis.
Em um motor de foguete, a pólvora negra tem um impulso específico numa faixa de 50-70 sec,, dependendo o valor exato da pressão na câmara e da formulação (formulação típica: 75 %KNO3, 15 % C, 10 % de S). A temperatura da chama da pólvora negra é de 1500-3000 F, e a mistura queima suavemente em pressões na câmara de combustão menores que 100 lb.por polegada quadrada (psi). O volume de gás produzido é aproximadamente 400 vezes o volume da carga.
Trocando o nitrato de potássio, por nitrato de sódio, 60 cal a mais serão geradas. Além disso,uma vez que a média do peso molecular dos produtos de combustão é levemente reduzida, a velocidade do jato de exaustão é aumentada.
Com o advento dos explosivos nitrados, novas possibilidades se abriram para a obtenção de gases a alta temperatura, de uma forma suave e reprodutível. Mudanças no design de motores se fizeram necessárias para acomodar as altas pressões e temperaturas dos novos propelentes. Propelentes baseados em nitrocelulose (algodão-pólvora), são chamados de propeentes de base-simples. Misturas de nitrocelulose e nitroglicerina são chamados componentes de base dupla. Estas misturas de base-dupla são similares a pólvora sem fumaça da armas de fogo. Para melhorar as propriedades físicas e químicas dos propelentes de base dupla, uma pequena percentagem de aditivos costuma ser adicionada, como estabilizantes, de forma a prevenir a decomposição durante a estocagem ou para melhorar as características de combustão ou ainda ligar o propelente ao envelope do motor.
Propelentes de base dupla requerem uma pressão de operação de no minimo 500 psi para uma queima suave, sendo que pressões menores que este valor resultam em uma queima irregular e conduzem ao fenômeno da combustão oscilatória. As temperaturas de chama estão na ordem de 5000 º F. O rendimento calorífico de tais propelentes se encontra em uma faixa de 850-1200 cal/g, sendo o impulso específico de aproximadamente 180-210 seg. O volume de gás produzido pelos propelentes de base dupla é de aproximadamente 1500 vezeso volume inicial de propelente.
Os propelentes sólidos podem dividir-se em duas classes principais: homogêneos e compósitos. O termo homogêneo é aplicado as misturas de propelente sólido no qual o propelente, ou a mistura de propelentes encontra-se intimamente associado em um estado coloidal. O propelentes de base simple e de base dupla são exemplos de propelentes homogêneos. Nos propelentes compósitos (ou heterogêneos), as substâncias que compõe a mistura, apesar de finamente divididas, encontram-se em fases distintas. Um exemplo de propelente compósito é a pólvora negra.

Propelentes Líquidos

Falando de uma maneira geral, propelentes líquidos tem um maior impulso específico que combustíveis sólidos, e apresentam uma maior flexibilidade de uso, uma vez que permitem a interrupção na operação. No entanto, sistemas de propelentes líquidos, são mais complexos, e tendem a ser menos confiávies.
O sistemas de propelentes líquidos, caem em duas classes gerais: monopropelentes, e o mais comum, os bipropelentes. Monopropelentes são substâncias que se decompõe quando aquecidas ou quando em contato com um catalisador, e fornecem uma gande quantidade de calor. Um exemplo de monopropelente é o peróxido de hidrogênio 90 % que se decopõem em água (vapor) e oxigênio.

A indústria norteamericana está testando o Hyperion, um foguete com motor a propulsão híbrida, que utiliza uma combinação de combustível sólido (polibutadieno hidroxilado) e oxidante líquido (óxido nitroso liquefeito), numa demonstração de tecnologia que, segundo a equipe encarregada do projeto, revolucionará as capacidades de lançamento civil e militar. A 25 de abril, o lançamento de um Hyperion com 15,2 centímetros de diâmetro e 5,7 metros de comprimento, a partir de Wallops, marcou o mais recente teste de vôo desse tipo de foguete. O apogeu alcançado foi da ordem de 33,0km, com um tempo de vôo de 19,0s. As equipes encarregadas do projeto estão focalizando sua atenção para vários vôos de multiestágios e testes de banco de prova para motores com empuxo de 250.000 libras. Para tanto, estão examinando a estabilidade da combustão e outras características do sistema a propelente híbrido, bem como as conseqüências da mudança de escala, ao passar do motor de um pequeno foguete de sondagem para outro muito maior. As agências do governo e as empresas do setor espacial estão sendo atraídas pela possibilidade dos propelentes híbridos - quando comparados com os combustíveis usados hoje em dia - serem capazes de reduzir os custos e a complexidade das operações de lançamento e, ao mesmo tempo, aumentarem as condições de segurança nessas atividades. Na realidade, esse tipo de veículo apresenta uma simplicidade de operação muito maior do que os atuais. Isto porque, durante uma cronologia de lançamento, ele pode ser instalado na plataforma equipado apenas com o motor a combustível sólido e, assim, ser ajustado para o azimute e a elevação desejados. O tanque de oxidante só precisará ser abastecido num horário da cronologia próximo de Ho (em Ho - 15 min, por exemplo). Testes realizados com esses foguetes mostraram que os mesmo foram instalados na plataforma, carregados, testados e disparados num intervalo de 30 minutos. Além disso, os responsáveis pelo projeto acreditam que o veículo, completamente carregado, poderá permanecer na plataforma por um período de 1 hora, sem riscos significativos de degradação de sua performance. Além da simplificação dos requisitos de lançamento, a utilização de propelente híbrido oferece a vantagem da performance do combustível sólido associada à capacidade de regulação do fluxo do líquido oxidante. É através dessa regulação que o empuxo do motor híbrido pode ser variado, podendo, inclusive, ser apagado ou reinicializado. (Fonte: Aviation Week & Space Technology, de 12 de maio de 1997, p.46-47).

Lembrei agora, a Agência Espacial Européia vai lançar uma missão pra lua usando um foguete Ariane com Propulsão iônica que é revolucionário.
Se não me engano alguém colocou um tópico aqui uma vez dizendo que o Brasil é capaz de fabricar tal tipo de equipamento. Show de bola...

Olá Naval

A um tempo atrás eu coloquei um tópico no fórum de "Forças Aéreas" que falava sobre motores de propulsão iônica. Vai lá e dá uma olhada, eu achei interessante.

Abraços

César

Naval, vc já postou um texto bem completo que explica os principios básicos sobre os 2 principais tipos de propelentes, então não me resta muito a dizer mas eu lhe sugiriria assim, como para os demais membros do fórum, darem uma olhada no seguinte site:

http://www.nakka-rocketry.net/

É um ótimo site para quem está interessado em construir um foguete experimental ou tão somente aprender alguma coisa sobre os mesmos. O principio dos mesmos são em praticamente tudo semelhantes aos dos foguetes lançadores de satélite apesar, é óbvio, da maior complexidade de alguns sistemas (principalmente os de navegação) dos últimos.

Para aqueles interessados em começar a desenvolver o seu próprio foguete experimental eu sugeriria realizar todas as operações mais perigosas como a fabricação do propelente e testes envolvendo o mesmo ou polvora em áreas livres e a céu aberto como no quintal e qqer dúvida, estamos ae pra isso...

OBS.: É bom estar de volta... 8)

Abraços