Desenvolvimento de uma bancada para análise experimental de escoamentos em bocais de minifoguetes

Abstract

Diante da demanda atual de trabalhos focados em foguetemodelismo no Instituto Mauá de Tecnologia e no Brasil, este estudo teve como objetivo contribuir para a formação de futuros profissionais de engenharia nesta área. Desenvolveu-se uma bancada de testes estáticos para motores de minifoguetes, utilizando o Netuno Reduzido Beta, minifoguete já consolidado neste nicho, para realização de cálculos (analíticos e numéricos), e experimentos para validação da bancada e do sistema de aquisição de dados criado. Os testes experimentais apresentaram um erro na ordem de 20% em comparação aos valores calculados analiticamente, e os experimentos replicados dentro da instituição foram satisfatórios, de modo que os resultados mais relevantes do foguete obtidos foram muito próximos aos valores de referência, tais como: (i) Impulso total (8% maior) e (ii) Impulso específico (1,4% menor). Em contrapartida, obteve-se um tempo de queima igual a 2,16 segundos, relativamente superior ao tempo esperado de 1,34 segundos, resultando em um menor empuxo médio. Entretanto, apesar de algumas variações terem ocorrido, estas foram decorrentes de variações na fabricação do propelente e do minifoguete, e não da bancada propriamente dita. Assim, pode-se afirmar que os objetivos do trabalho foram atingidos com êxito, e a bancada poderá ser utilizada para fins acadêmicos dentro da faculdade.

Given the current demand for work focused on Rocket modeling at the Mauá Institute of Technology and in Brazil, this study aimed to contribute to the graduation of future engineering professionals in this area. It was developed a static test bench for mini-rocket engines, using the Netuno Reduzido Beta, a mini-rocket already consolidated in this niche, in order to carry out calculations (analytical and numerical) and experiments to validate the bench and the data acquisition system developed. The experimental tests showed an error of around 20% when compared with the analytical calculations and the experiments replicated within the Institute were satisfactory, so that the most relevant rocket results obtained were very close to the reference values, such as (i): Total impulse (8% higher) and (ii) Specific impulse (1,4% lower). On the other hand, it was obtained a burn time of 2,16 seconds, relatively higher than the expected time of 1,34 seconds, leading to a lower value for average thrust. However, even though there were some variations, these were due to the propellant and mini-rocket manufacture, not due to the bench itself. Therefore, it can be said that the work goals were successfully achieved, and the test bench can be used for academic purposes within the college