ANÁLISE MONTE-CARLO APLICADA A BALÍSTICA INTERNA DE MOTORES-FOGUETES HÍBRIDOS

Publicado em 22/03/2021 - ISBN: 978-65-5941-128-3

Título do Trabalho
ANÁLISE MONTE-CARLO APLICADA A BALÍSTICA INTERNA DE MOTORES-FOGUETES HÍBRIDOS
Autores
  • Igor de Freitas Novis
  • Flávia Santos Bastos Soares
  • Jonas Degrave
  • Alexandre Landesmann
  • Otto Corrêa Rotunno Filho
Modalidade
Resumo apresentação oral padrão
Área temática
Centro de Tecnologia (CT)/Engenharia Aeroespacial
Data de Publicação
22/03/2021
País da Publicação
Brasil
Idioma da Publicação
Português
Página do Trabalho
https://www.even3.com.br/anais/jgmictac/320086-analise-monte-carlo-aplicada-a-balistica-interna-de-motores-foguetes-hibridos
ISBN
978-65-5941-128-3
Palavras-Chave
Propulsão, Monte Carlo, Propulsão Hibrida
Resumo
Tendo em vista a rápida expansão do mercado de nanosatélites e a posição vantajosa do Brasil para o lançamento de veículos lançadores de satélites de baixo custos, a primeira etapa do presente trabalho envolveu o desenvolvimento de uma ferramenta computacional para analisar a balística interna de motores foguetes híbridos, modalidade de propulsão que apresenta alto potencial devido a sua alta eficiência, alta segurança e complexidade mediana entre os três principais tipos de propulsão química: propulsão sólida, propulsão híbrida e propulsão líquida (Bertoldi, 2007). A modelagem da balística interna de um motor-foguete consiste em estimar como diversos parâmetros do motor variam com o tempo a partir de uma dada condição inicial, principalmente como a curva de empuxo e de pressão de câmara se comportam, para dimensionar corretamente o foguete e a estrutura do propulsor, respectivamente (Karabeyoglu et al., 2004). No caso do propulsor híbrido deste estudo, o modelo de balística envolve a depleção do tanque de oxidante líquido, a regressão do grão de combustível sólido, a combustão com razão de oxidante e combustível variantes e a expansão adiabática dos gases na tubeira supersônica. Utilizando o programa de balística interna como um “modelo caixa preta” foi realizada uma análise de monte carlo para determinar o envelope operacional do motor experimental “Quimera”, em desenvolvimento pelo Grupo de Pesquisas Aeroespaciais da UFRJ. Tal motor utiliza óxido nitroso como oxidante e parafina como combustível, para alcançar 12kN.s de impulso total e propelir o foguete suborbital “Aurora” a 3km de apogeu. A simulação de Monte Carlo foi realizada para entender como a distribuição dos valores da configuração inicial do propulsor, como temperatura ambiente, massa de oxidante e dimensões do grão de propelente, afetam a distribuição dos parâmetros de saída, como impulso total, impulso específico e tempo de queima, além de analisar a sensibilidade e correlação entre tais parâmetros. A partir da análise de 5000 simulações foi possível determinar que essa é uma metodologia eficiente na especificação do envelope operacional de um motor-foguete híbrido, capaz de definir o valor médio e o desvio padrão de diversas medidas de interesse, como pressão de câmara e empuxo máximo, importantes para o dimensionamento estrutural do propulsor e do foguete em si, respectivamente. Bertoldi, A. E. M.,(2007) “Avaliação Experimental da Queima de Parafina e Óxido Nitroso em Motores Híbridos”- Dissertação de mestrado, Universidade de Brasília, 129p. Karabeyoglu, A., Cantwell, B. J., Zilliac, G., DeZilwa. S., Castellucci, P., (2004)“Scale-Up Tests of High Regression Rate Paraffin-Based Hybrid Rockets Fuel”, Journal ofPropulsion and Power, Vol. 20, No. 6.
Título do Evento
XLII Jornada Giulio Massarani de Iniciação Científica, Tecnológica, Artística e Cultural (JICTAC 2020 - Edição Especial) - Evento UFRJ
Título dos Anais do Evento
Anais da Jornada Giulio Massarani de Iniciação Científica, Tecnológica, Artística e Cultural
Nome da Editora
Even3
Meio de Divulgação
Meio Digital

Como citar

NOVIS, Igor de Freitas et al.. ANÁLISE MONTE-CARLO APLICADA A BALÍSTICA INTERNA DE MOTORES-FOGUETES HÍBRIDOS.. In: Anais da Jornada Giulio Massarani de Iniciação Científica, Tecnológica, Artística e Cultural. Anais...Rio de Janeiro(RJ) UFRJ, 2021. Disponível em: https//www.even3.com.br/anais/jgmictac/320086-ANALISE-MONTE-CARLO-APLICADA-A-BALISTICA-INTERNA-DE-MOTORES-FOGUETES-HIBRIDOS. Acesso em: 08/02/2025

Trabalho

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