Neste trabalho são apresentados estudos acerca de defeitos tipo porosidade encontrados em grão propelente de motor foguete e sua possível influência no comportamento da queima deste motor. Discute alguns dos principais tipos de defeitos que podem ser encontrados e as inspeções e ensaios que são realizados para detectá-los e dimensioná-los. Também descreve alguns tipos e formas com que esses defeitos podem se apresentar e, com base em suas características geométricas, propõe uma classificação para análise e modelagem da evolução de queima. Finalmente, é feita uma avaliação do estado de tensão do grão propelente de um motor S-30, para situações de operação, quando o motor apresenta falhas, e os resultados são comparados com aqueles do motor íntegro. Este estudo pode ser generalizado para outros motores.

O principal objetivo dessa dissertação é investigar o mecanismo físico de funcionamento do ignitor gás dinâmico para possibilitar uma partida suave do motor L15 e também conhecer as propriedades da chama gerada pelo ignitor, o que possibilirá alteração de parâmetros de operação do ignitor para outros motores. Será apresentada nesse trabalho uma investigação teórica do mecanismo de aquecimento do gás injetado no ressonador do ignitor gás dinâmico, um modelamento matemático para esse mecanismo, incluindo uma rotina de cálculo e ainda, a comparação com os resultados de ensaios. Serão investigados experimentalmente o tempo de ressonância, e como diminuí-lo e a razão de mistura da chama gerada pelo ignitor, de forma que uma chama rica em combustível seja alcançada.

As experiências que os institutos de pesquisas do Brasil detém com motores-foguete a propelente líquido são limitadas aos trabalhos acadêmicos e ao desenvolvimento de motores monopropelente e bipropelente de até 115 N de empuxo. Em razão da necessidade de se desenvolverem motores bipropelente na faixa de 200 a 600 N para os projetos em curso no Brasil, espera-se que este trabalho se torne útil, permitindo a determinação dos parâmetros geométricos e funcionais destes motores, mediante um programa de simulação elaborado em Visual Basic (trade market), denominado WinMotor. Através deste programa podem ser realizadas simulações de operação de um motor, através da variação dos parâmetros iniciais. Como resultado destas simulações, o projetista obtém os parâmetros geométricos e funcionais finais do motor, dentro de uma faixa de eficiência máxima. Como existem motores bipropelente das mais variadas concepções, para a elaboração do programa foi necessário definir os componentes básicos do motor, o algoritmo de cálculo e o par oxidante - combustível. Para o combustível escolheu-se o UDMH e para o oxidante o N2O4. O algoritmo de cálculo como definido é específico para um motor com as seguintes características: câmara de combustão do tipo cilíndrica, injetor do tipo centrífugo ("swirl"), resfriamento interno da parede por meio de filme líquido ou gasoso, pressões de câmara entre 0,55 a 1,0 MPa e razões de mistura oxidante - combustível entre 1 e 2,9. A validação teórica do programa foi feita através de testes de coerência entre os valores dos parâmetros de entrada com os valores dos parâmetros de saída do programa.

O estudo do comportamento dinâmico de um motor foguete a propelente líquido é de fundamental importância durante as fases preliminares do projeto. O presente trabalho está dividido em quatro partes. Na primeira parte faz-se uma análise do princípio de funcionamento do motor foguete e de seus principais subsistemas. Na segunda parte, faz-se uma análise da metodologia de sistemas físicos por meio de grafos de ligação. Na terceira parte, é feito um acoplamento das duas primeiras partes e se obtém os modelos matemáticos para os diversos subsistemas do motor foguete. No início da quarta parte é feita uma análise qualitativa do sistema de controle de empuxo do motor foguete e, finalmente são feitas simulações computacionais de um modelo de motor foguete simplificado.

om o intuito de desenvolver novos compostos com potencialidade de uso como agente de ligação que possam servir de alternativa ou até mesmo substituir com vantagens o agente de ligação já utilizado no propelente PC 01, propelente utilizado no Veículo Lançador de Satélites - VLS e nos foguetes do tipo Sonda, foram sintetizados no Laboratório de Síntese (CLS) da Divisão de Química (AQI) do IAE/CTA cinco agentes de ligação: 12-hidroxiestearato de isopropilamina N-bis(2-metil-1-aziridinil)óxido de fosfina (RX); bis(2-metil-1-aziridinil)isoftalamida (BMAI); N,N-diisopropanolanilina (DIPAX); N,N'-bis-(metil etanol)sebacamida (BMES) e tetraetileno pentamina parcialmente cianoetilado (RXS). Cada um destes compostos foi sintetizado em três bateladas e cada uma delas foi submetida a análises por via úmida e/ou instrumental para obtenção de suas características, garantindo assim, o domínio e a reprodutibilidade do processo de síntese. Após as etapas de síntese e análises, as três amostras de cada composto foram misturadas entre si, obtendo um só lote homogenizado de cada composto sintetizado, que foram enviados ao setor de fabricação de propelentes. Na maceração, setor onde são produzidos os propelentes, foram feitos três propelentes com 0,4% de cada composto sintetizado nesta tese. Os propelentes obtidos, quando curados foram submetidos a ensaios mecânicos e de queima para uma avaliação preliminar dessas propriedades. Os produtos sintetizados mostraram bom potencial de aplicação como agentes de ligação em propelentes polibutadiênicos sólidos compósito. As propriedades mecânicas dos propelentes obtidos com estes materiais não puderam ser, inequivocamente, atribuídas somente a ação dos compostos sintetizados pois, foi observado que ocorreu uma variação da razão NCO/OH nestes propelentes. Entretanto, foi possível verificar que estes propelentes mostraram valores reprodutíveis de velocidade de queima.

O principal objetivo deste trabalho é apresentar a especificação de um banco de ensaios de um modelo de turbina axial a gás do motor foguete a propelente líquido RD-0109 russo, com suas principais especificações e características, instrumentação do sistema de medição, sistema de aquisição de dados, bem como o planejamento de ensaios. Para determinar as características de operação da turbina é necessário obter nos ensaios as medidas de rotação, torque, pressão de entrada e saída, vazão mássica e temperatura de entrada e saída. Os dados de medição nos ensaios da turbina serão utilizados para uma análise comparativa com os dados teóricos extraídos do cálculo dos parâmetros de desempenho da turbina a gás. Os ensaios no modelo da turbina axial a gás devem ser realizados utilizando o ar como fluido de trabalho, similar ao fluido-real, e isto se deve ao alto custo e à complexidade dos ensaios se utilizasse como fluido de trabalho o gás gerado pela combustão dos propelentes do motor. Neste caso é evitada a limitação devida a grande dificuldade em proceder-se medições precisas em altas temperaturas e pressões elevadas de entrada e saída.

The stability of a liquid rocket engine (LRE) has long been extensively studied in foreign space programs, mainly because the combustion chamber, by itself, is a source of unstable process. The next phase of the Brazilian space program requires a reliable engine to fulfill the mission goal. Thus, understanding and predicting the influence of self-oscillating process ia a necessity. The theoretical analysis of system stability, as wel as, the simulation of its operation requires the elaboration of the mathematical model to describe, approximately, the most important phenomena of an actual system. In the present work, the calculation of the model parameters is based on a gesidned LRE, which is able to be part of the second stage of the VLS-2. The combustion chamber, the injector head, he cooling jacket and the pipelines constitute a model that is simulated, and the influence of liquid compressibility effect, on its step and frequency responses, is considered. Afterwards, the stability of the system is analyzed using the Routh-Hurwitz criterion. Undoubtedly, the most interesting task in the study of system stabiblity is the definition of how a given parameter of the system influences on its stability. Here, the stated problem is solved by the construction of a region of stability, using three criteria, Mikhailov, Routh-Hurwitz and Hermite-Biehler, to find out the stability limits. The Hermite-Biehler (Interlacing) Theorem succeds in providing this region when more than one parameter is being analyzed. In the last chapter is introduced a new approach for the study of dynamic characteristics of system, the Kharitonov's Theorem, where a parameter is considered with uncertainties. For LRE this is very important, specially when it is treated in the combustion processes.

Este trabalho tem por objetivo a definição de uma metodologia para prédimensionamento e simulação numérica de operação de bombas centrífugas destinadas à aplicação em turbobombas de motores foguete a propelente líquido. São determinadas as dimensões dos principais elementos de uma bomba (dispositivo de entrada, indutor helicoidal, impelidor centrífugo, coletro em espiral e difusor cônico) a partir das características dos fluidos e das condições de operação da bomba no ponto de projeto. Um modelo de perdas, que leva em consideração as principais fontes de variação das condições ideais, é estabelecido. Um algoritmo, implementado em Mathcad, é utilizado para resolver o sistema de equações obtido. Definida a geometria da bomba, um novo algoritmo é definido para obter as perdas durante o funcionamento fora do ponto de projeto, com vistas à obtenção dos mapas de desempenho de bomba centrífuga. A validação do algoritmo é feita através do dimensionamento e da simulação numérica de uma turbobomba equivalente à utilizada no motor RD109, de fabricação russa, cujas dimensões principais e característica energética, no ponto de projeto, são conhecidas.

O presente trabalho tem o objetivo de desenvolver um programa para o controle e aquisição de dados do novo banco de testes de 50 à 100kgf de empuxo de um motor foguete a propelente líquido e prover meios para que o motor funcione de acordo com os parâmetros de projeto. O software LabVIEW foi escolhido para o desenvolvimento do programa devido a sua facilidade de utilização, sua fácil interface com o usuário e pelo fato do laboratório de propulsão líquida do IAE já utilizá-lo no controle e monitoramento do Banco de Testes BT02T . O controle e a aquisição de dados dos ensaios serão feitos automaticamente, e para que o programa atenda aos requisitos de operação do motor foi desenvolvido o sequenciamento de operações do banco de testes para garantir que os vários componentes do sistema operem de forma esperada através do estabelecimento da cronologia dos eventos e de forma segura.

O objetivo principal deste trabalho é apresentar uma proposta de metodologia de ensaio para motores foguete à propulsão líquida. Como Objetivo complementar sugerir quais ensaios preliminares devem ser realizados, cada qual com sua particularidade e importância, antes da realização do ensaio final. O trabalho apresenta para entendimento, considerações sobre a propulsão líquida e ao final realiza um teste a quente aplicando a metodologia proposta. São realizadas simulações com o uso de etanol com adições de água nas proporções 99,5%, 85% e 70% e são apresentados dados coletados necessários para se determinar o ciclograma de funcionamento do motor.