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Foguete – Os Sólidos #2

Novamente, aproveitando que o pouco talento restante de escrever didaticamente resolveu me atacar semana passada, vamos dar continuidade ao assunto sobre foguete que vinha a falar anteriormente.

Esse sistema de foguete sólido tem algumas particularidades básicas, entre elas é o reforço das paredes internas que necessitam ser bem mais resistentes a pressão do que em motores a combustível líquido, as pressões internas da câmara onde ocorre a combustão podem ir de 3 bar a até 400 bar sofrendo picos durante a queima, considere que a atmosfera tem 1 bar, o pneu do seu carro por volta 2.5 e logo verá o quanto 400 bar é muita pressão.

Perceba a pressão exercida na parede do motor, acontece o mesmo durante a combustão em um Solid Rocket.
Perceba a pressão exercida na parede do motor, acontece o mesmo durante a combustão em um Solid Rocket.

Diferentemente da propulsão líquida o sistema de propulsão sólida se mostra bem mais fácil de se criar uma tubeira móvel, isso porque não é necessário utilizar um sistema de resfriamento presente na tubeira de um motor de propelente líquido, pois toda a queima que gera calor está ocorrendo em um espaço muito grande, ao longo da parede do foguete. Aliado a essa tubeira tem que estar presente um eficiente estreitamento em que faça com que os gases que estão dentro da câmara de combustão em velocidade subsônica (abaixo da do som), passe a sair do motor em velocidades supersônicas (acima da do som), por isso muitas vezes ouvimos um enorme barulho de choque de ondas na saída de um motor a propelente sólido.

Ensaio de velocidade de escape dos gases na saída da tubeira, cor em vermelho indica velocidade de MACH 4.5.
Ensaio de velocidade de escape dos gases na saída da tubeira, cor em vermelho indica velocidade de MACH 4.5.

A tubeira é uma parte essencial do sistema propulsor e está desenhada de modo a que o escoamento de gases para o exterior provoque o maior impulso possível, em alguns sistemas podemos ter projetos que incorporem tubeira de diâmetro variável ou o estreitamento que canaliza e permite a saída dos gases também pode ter tamanho variável, mas pela complexidade de construção e de materiais é preferível chegar a métodos que permite uma queima homogênea dentro da câmara de combustão, ou mesmo uma queima não homogênea, somente realocando o combustível sólido de diversas formas de modo a controlar a queima de acordo com o seu tempo de funcionamento.

Simulação de empuxo do motor ao longo de seu funcionamento.
Simulação de empuxo do motor ao longo de seu funcionamento.

É por isso que o foguete pode se utilizar de uma disposição seccionada do combustível ao longo do motor, também chamada de grãos de Bates, onde é possível regular o funcionamento, permitindo até que o motor ligue e desligue de acordo com as seções, logicamente isso demanda mais complexidade no projeto, especialmente se estamos utilizando de combustíveis diferentes (as vezes até o mesmo) para obter uma propulsão variada de acordo com a altitude que eu estiver, aí chegamos no ponto que precisamos de mais força para vencer a gravidade da terra quando parado do que voando, simplesmente lei da inércia de Newton.

Pode ser inteiro ou dividido em seções, depende do seu projeto.
Pode ser inteiro ou dividido em seções, depende do seu projeto.

Os motores sólidos tem amplas vantagens que também são combatidas com suas desvantagens.  Entre elas é possível armazenar foguetes de propelente sólido por anos e mais anos, e simplesmente lançá-lo a qualquer momento, não é preciso reabastecer os tanques antes de lançar, o que otimiza seu uso como míssil balístico, onde o exército pode estocar enormes quantidades de armamento. Em contrapartida ele gera um baixo empuxo e tempo de queima em comparação com a  propulsão líquida, isso é graças aos possíveis elementos que fazem parte da mistura que gera a queima, em sua maioria não é possível de realizar uma queima onde a massa de material queimada seja bem otimizada em relação ao empuxo obtido.

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Essas duas partes foram responsáveis por abordar um pouco sobre motores de foguete propelidos por elementos químicos sólidos. A próxima parte abordará um pouco mais sobre motores de propelente líquido e suas particularidades, ele é realmente um pouco diferente da concepção do sólido, mas isso só na próxima parte.

About the author

Pedro Viana

Pedro Viana

Acadêmico de Engenharia Aerospacial - Editor de foto e vídeo - Fotógrafo - Aeroflap

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