Novo combustível aeroespacial Inovação

quarta-feira, 27 outubro 2021
Os testes de queima (combustão) foram efetuados empregando-se massas de 200 g do propelente, acondicionadas em minifoguete cilíndrico, de aço inox. Foto: Cícero Oliveira

Produto desenvolvido por pesquisadores da UFRN é feito a partir da utilização de um aglutinante "diferenciado" na formulação do propelente

O termo empuxo é usado em diversas áreas, mantendo relação umbilical com o Princípio de Arquimedes: uma força que possui direção vertical e sentido para cima. No setor aeroespacial, especificamente quando falamos em foguetes e mísseis, essa força é “combinada” com a terceira Lei de Newton – ação e reação, para que ocorra o lançamento dos equipamentos. Entretanto, para que aconteça o arremesso, é necessário que o projétil leve combustível no seu interior. Mas não um combustível qualquer; tecnicamente, um propelente, ou seja, materiais energéticos que apresentam a característica específica de liberar alta quantidade de energia durante o seu uso.

Na Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), dois cientistas desenvolveram um novo combustível espacial, a partir da utilização de um aglutinante “diferenciado” na formulação do propelente. A nova tecnologia resultou em um depósito de pedido de patente denominado “Aglutinante à base de acetatos e alcóxidos para emprego em propelentes sólidos ou híbridos para foguetes e mísseis”. Robson Fernandes de Farias, docente do Instituto de Química da Universidade e um dos inventores envolvidos, frisa que a formulação surgiu a partir da tentativa de encontrar alternativas a uma solução padrão atualmente.

“A formulação é um novo combustível sólido, tecnicamente denominado propelente. O diferencial é, basicamente, a formulação, a qual utiliza novos ingredientes, com performance satisfatória já aferida em laboratório e que, muito importante, não utiliza ingredientes importados”, explica Robson. De fabricação substancialmente estrangeira e desenvolvido na década de 60, o propelente à base de poliuretano, tendo o polibutadieno hidroxilado líquido (PBLH), se tornou o mais importante no mundo. Por causa disso, a dupla de químicos envolvida defende a busca por substitutos que reúnam virtudes e que sejam formulações alternativas. Segundo eles, substâncias promissoras como o “glycidyl azide polymer” (GAP) ou o “poly nitrato methyl methyl oxetane” (poly-NIMMO) ainda não são economicamente viáveis ou apresentam propriedades físicas inferiores às exibidas pelo PBLH. “Assim, buscar propelentes que superem essas dificuldades é um dos nossos propósitos, e o uso dos alcóxidos metálicos reveste-se de situação singular, em função de seu emprego na preparação de materiais híbridos inorgânico-orgânico”, identifica George Santos Marinho, outro cientista autor do depósito.

De acordo com o prof. Robson de Farias, a patente tem aplicação no setor de Defesa e na indústria aeroespacial. Foto: Cícero Oliveira

O empuxo

Em foguetes, a queima do propelente ocorre na câmara de combustão, momento em que gases quentes são gerados. Estas substâncias são então ‘expulsas’ para trás por uma abertura na traseira; no mesmo momento, na parede interna da câmara, é dado o start de uma reação oposta – o empuxo. A junção das duas ações empurra o foguete para frente. Muito embora outras formas de propulsão possam eventualmente ser consideradas, em termos de sistemas de propulsão operacionais, a propulsão química descrita é a única capaz de lançar artefatos, como foguetes e mísseis, a partir do solo. Desta forma, a composição do propelente, que engloba um combustível, de um oxidante e de um aglutinante, é sempre na direção de maior capacidade de desempenho na liberação de energia. “Estamos tentando produzir novos propelentes com desempenho satisfatório, que de repente tenha um mais baixo custo, ou os ingredientes sendo produzidos pela indústria nacional. Fatalmente teremos outras formulações, haja vista as pesquisas que desenvolvemos”, pontua Robson Farias.

No início do ano, o cientista já havia depositado sozinho uma patente de uma outra composição para propelente. Desta vez em dupla com George Santos Marinho, a nova tecnologia já foi submetida a testes de combustão em minifoguete de aço. Ambos realçam que os parâmetros combustionabilidade, tempo de queima e resíduos sólidos resultantes foram investigados, com a escolha das substâncias para a formulação efetuada em função de caraterísticas desejáveis para o aglutinante, tais como tempo de cura relativamente curto, processabilidade e grande liberação de energia na combustão. “Constatamos que os propelentes formulados empregando-se o novo aglutinante, combustionam perfeitamente, de forma contínua. Além disso, dentro do tempo de estudo, uma vez preparado, o propelente é quimicamente estável, ou seja, não explosivo, e não higroscópico, pois tem a capacidade de não absorver a umidade do ar”, lista George Marinho.

Embora as principais aplicações de propelentes sólidos sejam como combustíveis no lançamento de foguetes, mísseis e projéteis, eles também podem ser utilizados como gerador de gás para turbinas e motores – com a finalidade de geração de energia e transformação de movimento. O aglutinante tem, portanto, a função de facilitar a processabilidade do combustível para que mais facilmente ele alcance esses intuitos, sendo, preferencialmente, também uma substância combustionável. “O novo aglutinante que desenvolvemos será denominado Alcoxtial e sua obtenção é feita em misturador mecânico, mediante adição dos reagentes e agitação, obtendo-se, ao final, uma massa uniforme”, finaliza Robson.

Fonte: Agecom/UFRN

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