Brasil pesquisa propulsão líquida para foguetes

O Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) tem uma história de sucesso no desenvolvimento de veículos lançadores e foguetes de sondagem, utilizando propulsão sólida. Esta tecnologia permitiu que vários experimentos científicos e tecnológicos fossem concretizados, garantindo o início da era espacial. Mas para atender missões espaciais com requisitos de desempenho e precisão cada vez mais rígidos é necessário desenvolver novas tecnologias de propulsão de foguetes. A tecnologia de propulsão líquida é a sucessora natural para equipar lançadores de satélites, demonstradas com excelentes resultados por diversos países que hoje detem a capacidade de lançar satélites com alta confiabilidade.

Sob esta ótica, o IAE planeja para os próximos veículos lançadores a utilização de propulsão líquida e obter o completo domínio desta técnica. Conforme o Capitão-Engenheiro e coordenador da área de propulsão líquida, Marco Fabius de Carvalho Torres, foram adotadas três ações para consolidar a propulsão líquida no IAE: a formação de recursos humanos na área; a construção de instalações de testes; e o desenvolvimento de tecnologias de fabricação.

“Os recursos humanos estão sendo formados por meio de um programa de mestrado profissionalizante em engenharia aeroespacial voltado ao projeto de motor-foguete com propelente líquido”, comenta o capitão. Carvalho explica que o programa tem a parceria do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), que conta com professores de Instituto de Aviação de Moscou (MAI). Desde 1996, 40 especialistas já concluíram este curso e mais de 40 profissionais devem participar do programa nos próximos três anos.

Ainda segundo o capitão, no campo de instalações de testes foi construído um banco hidráulico para caracterização do funcionamento do motor, de forma a determinar a perda de carga de componentes e sistemas do motor. Atualmente, encontra-se em operação um banco com capacidade de testes de motores até 20 kN, e em fase de especificação bancos com capacidade de ensaios de motores até 400 kN. “A tecnologia de fabricação de MFPL (Motor Foguete a ês Propelentedo Líquido) está sendo desenvolvida em três projetos: L5, L15 e L75, respectivamente motores de empuxo de 5 kN, 15kN e 75 kN”, diz Carvalho. “Todos os projetos, a formação de recursos humanos e as instalações de testes, até o presente momento, totalizam investimentos da ordem de R$ 15 milhões.”

MOTORES – O motor L5 foi o primeiro motor desenvolvido em 2003, no IAE, utilizando propelente líquido. Este motor foi projetado para gerar 5 kN de empuxo no vácuo e funcionar com sistema de alimentação por tanques pressurizados utilizando querosene e oxigênio líquido como propelentes. “Inicialmente este motor foi testado com álcool como combustível por apresentar benefícios em relação à segurança de operação”, comenta o coordenador. Este projeto irá até 2010, com previsão para ensaios de queima com uma nova câmara de combustão em Incomel e objetivando pesquisas de fenômenos físicos e químicos no processo de combustão. O projeto L5 ainda possibilitou o desenvolvimento do processo de brasagem aplicado ao cabeçote, bem como a utilização de laser para a furação e soldagem dos injetores.

Já o motor L15, em desenvolvimento com uma empresa privada desde 2007, foi projetado para operar com álcool e oxigênio líquido e gerar 15 kN de empuxo ao nível do mar. O L15 utiliza tanques pressurizados como sistema de alimentação. Em 2008 foram realizados ensaios a frio e o primeiro ensaio do modelo em desenvolvimento. Este ano será concluída a fabricação do modelo de engenharia e estão programados vários ensaios em banco. A fabricação do L-15 permitirá o desenvolvimento dos processos de fabricação e integração das partes da câmara de combustão para a refrigeração regenerativa.

O motor L75, que está em sua fase de projeto preliminar, terá capacidade de gerar 75 kN de empuxo no vácuo. Este motor operará com querosene e oxigênio líquido e terá um sistema de alimentação por turbobomba de ciclo aberto, em vez de tanques pressurizados.

Para o Capitão carvalho, essa turbobomba representará um salto tecnológico devido à complexidade de operar com rotação acima de 30 mil RPM, além de estar submetida a gradientes de temperatura da ordem de 1.000 K, entre a bomba oxidante e a turbina. “É um projeto desafiador e diferente dos demais do ponto de vista tecnológico”, comenta Torres. O desenvolvimento do L75 abre portas para que a indústria nacional participe como parceira e fornecedora do setor espacial brasileiro. “É este o nosso anseio”, comenta Carvalho.

Fonte: Revista Espaço Brasileiro