Desenvolvimento e validação de bancada experimental de medição de empuxo de forma indireta

Abstract

A miniaturização de componentes no setor aeroespacial tem sido amplamente estudada ao longo dos últimos. Satélites que apresentam massa entre 1 a 100 kg são chamados de Nanosatellite/Microsatellite e possuem requisitos exclusivos de propulsão, exigindo empuxos extremamente baixos e satisfazendo exigências de baixo consumo de energia, tamanho e custo de produção. Em consequência, a medição de empuxo de um micropropulsor é um desafio que surge no desenvolvimento de novas tecnologias de propulsão. Métodos diretos de medição de empuxo podem ser utilizados, no entanto, requerem que o propulsor seja construído de forma solidária aos sistemas de alimentação dos propelentes, dificultando os testes sistemático de alternativas de propulsores químicos. Em contrapartida, métodos indiretos têm sido usados por sua conveniência e relativa simplicidade. O objetivo desse trabalho é avaliar os parâmetros de desempenho propulsivos de um microreator catalítico no vácuo, para aplicação em micropropulsão, nanossatélites e microssatélites. A bancada consiste em uma câmara de vácuo, com sistema de alimentação dos reagentes, controle de temperatura e célula de carga. Os resultados experimentais foram comparado com modelo analítico no qual foi assumido escoamento isentrópico, sobre bocal convergente-divergente, e tubo com seção constante, para duas vazões volumétricas, utilizando ar como escoamento padrão. Resultados dos experimentos de empuxo médio utilizando reator catalítico com etanol como combustível apresentaram valores próximos a 2,5mN, o impulso especifico ficou 92-139 s, para um bocal convergente-divergente, assumindo expansão ótima e com razão de área de saída com a garganta de 400.