Mais informações na página do Laboratório de Propulsão Química (fga.unb.br/CPL)
Projetos em andamento
Projeto e desenvolvimento de um míssil supersônico de alta manobrabilidade com motor estato-reator
2014 - 2017
O trabalho é dedicado ao projeto e desenvolvimento numérico e experimental de um míssil supersônico de alta manobrabilidade com motor estato-reator - ramjet. Hoje, ciência e tecnologia aeroespacial são uma prioridade da indústria brasileira. Neste contexto, é muito importante a pesquisa e concepção de novos dispositivos para voo, em especial mísseis de alta manobrabilidade, tipo ramjet. O míssil supersônico com motor estato-reator (ramjet), motor a jato, é um dispositivo de reação que difere de outras opções por sua eficiência, porque tem o combustível armazenado a bordo, e o outro principal componente para a combustão, o oxidante, é retirado da atmosfera, do ar. O desenvolvimento de um dispositivo como o ramjet tem aplicação direta na defesa do território brasileiro, pois pode percorrer longas distâncias em um curto intervalo de tempo. Contra medidas para o deter são extremamente difíceis pois este dispositivo voa a velocidades supersônicas.
Durante a execução do projeto, espera-se atingir a configuração ideal da balística externa e interna do sistema de modo a determinar a propulsão ótima com relação ao impulso específico e as dimensões do motor. Para a execução do projeto teórico e experimental métodos tradicionais de projeto de ramjets serão usados. Na parte teórica, a atenção será focada no estudo do escoamento externo para determinar a geometria ótima do míssil e as condições na entrada da câmera de combustão como também os processos de fluxo de gás no interior do motor, na escolha do combustível, nos processos de combustão e estabilização da frente de chama, no equilíbrio térmico do motor, e por fim na modelagem numérica dos processos de fluxos de gás no interior do motor. Também, será proposta a execução do projeto de uma bancada de testes experimentais de ramjets, o que irá permitir a realização de testes de motores protótipos no recém-criado campus Gama da Universidade de Brasília. A bancada de teste de motor tipo ramjet também pode ser usada para o processo educativo de alunos e para outros trabalhos científicos.
O tempo de duração de projeto proposto é de dois anos. Durante este período de tempo, as investigações teóricas serão realizadas no prazo de um ano, incluindo o estudo das balísticas externas e internas ao míssil, para a concepção do sistema de propulsão e o projeto da bancada. O restante do tempo será dedicado à produção da bancada e a execução dos experimentos. Também, com base em dados experimentais, será possível alterar os modelos físico-matemáticos, a fim de melhorar a precisão das simulações numéricas e reduzir os custos do projeto do míssil e dos motores estato-reator no futuro. O principal resultado do projeto é a aquisição de conhecimentos em ramjets e o teste de motores protótipos em bancada simulando condições próximas as reais. Espera-se ainda, que haja o aumento da experiência do grupo de trabalho e um amadurecimento da tecnologia.
Projeto, desenvolvimento e teste do sistema de ignição tocha para motor de foguete híbrido
2015 - 2017
Os sistemas desenvolvidos para ignição de motores de foguete propelente hibrido são usualmente realizados através de cargas pirotécnicas ou sistemas catalíticos. Normalmente, esses sistemas possuem a desvantagem de promover uma única ignição. Neste contexto, o presente trabalho visa desenvolver e testar o conceito alternativo: um sistema de ignição através de uma tocha, utilizando como propelentes Metano (CH4) e Oxigênio (O2) ou Oxido Nitroso (N2O). A arquitetura desse sistema tem como principal vantagem a possibilidade de múltiplas ignições e reutilização do próprio oxidante do motor do sistema propulsivo. Durante a execução do projeto os requisitos do sistema serão analisados e o processo de desenvolvimento do projeto será concebido levando em conta os cálculos do escoamento e o design dos sistemas mecânicos, elétricos e eletrônicos, assim como, a análise térmica.
No passo seguinte, serão realizados os planos de produção e teste, mostrando os requisitos mínimos para o desenvolvimento do projeto, as expectativas, os resultados e os benefícios do sistema tocha de ignição operacional, para pesquisa de motor de foguete propelente hibrido.
A criação do sistema de tocha ignição será a chave tecnológica para operação confiável do motor de foguete. Este trabalho está baseado em analises previas realizadas pelo Grupo de Propulsão Química de Universidade de Brasilia.
Projetos Concluídos
Aluminium combustion instabilities and pressure oscillations in SRM, (Avio SpA contract, 2014)
Aerodynamic Data-Package for AVUM re-entry - Vega single payload configuration, (Avio SpA contract, 2014)
Aerodynamic Data-Package for AVUM reentry , ( Avio SpA contract, 2013-14)
Methodology to evaluate the SRM inner TP heat fluxes: CFD analyses (Avio contract, 2011-12)
Z40 nozzle flexible joint: CFD analisys (Avio SpA contract, 2011)
Numerical simulations of LOx/CH4 combustion - Theseus Program (Avio SpA contract, 2011/2015)
LiH as Fuel for High Speed Propulsion (“EOARD” program, Grant Number FA8655-10-1-3091, 2010/2011)
Implementation in the OpenFoam code of an Eulerian-Eulerian model for multiphase dispersed flows (in the “TIMECOP-AE” project, AST5-CT-2006-030828, issued by European Community Sixth Framework Program, 2008/2010)
Long-Term Advanced Propulsion concepts and Technologies (LAPCAT), (FP6 Priority 1.4 Aeronautic and Space, issued by European Community Sixth Framework Programme, 2007/2009)
Investigation of nanofluid thermal conductivity: numerical model and implementation in the OpenFoam code in the “HENIX” project issued by European Community 7th Framework Programme (Contract ISIS-R&D s.r.l., 2010)
LiH, LiAlH4 ed Li3AlH6 analysis for propulsion applications (INTAS Program, 2008)
LES Modeling and implementation for TVC configuration of CLEAN combustor (in the TLC Program, issued by European Community Sixth Framework Program, 2008)
Lander and High Mobility Lunar Vehicle propulsion subsystems study (ASI Moon Vision Program, 2008)
Lyra LV – Retro rockets plume impingement at separation 1-2: preliminary analysis (2007)
LiH – based scramjet propulsion (in the “Italia – Korea Cooperation Program”, (issued by Italian MAE , 2007)
SixHy oxidation in supersonic flows (in the “Multiphysics Modeling of Near Surface Phenomena” program, issued by ESA, n° 19181, 2007)
CFD study of stages 1-2 separation of VEGA LV (Avio SpA contract, 2005-6)
Pressure oscillation in SRM (Avio SpA contract 2004/2007)”
Three-dimensional vortex evolution in ARTA-3 SRM” (2005)
PTF (Frontal Thermal Protection) protrusion control in SRM – three dimensional numerical simulations (Avio SpA contract,2003)
PTF S3 3D-EG2 coupled numerical simulations (Avio SpA contract, 2003)