Análise microscópica pós-queima do material do inserto da tubeira de motor-foguete a propelente sólido:

conceituação teórica (Parte I)

Autores

  • Ronald Izidoro Reis Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) – São José dos Campos/SP – Brasil
  • Wilson Kiyoshi Shimote Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) – São José dos Campos/SP – Brasil
  • Luiz Cláudio Pardini Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) – São José dos Campos/SP – Brasil

DOI:

https://doi.org/10.22480/revunifa.2018.31.480

Palavras-chave:

Inserto da tubeira, Motor-foguete, Propulsão sólida, Inserto de CRFC

Resumo

O presente trabalho apresenta estudo conduzido na Divisão de Materiais (AMR), subordinada ao Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), organização do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA), para investigar o comportamento microestrutural do material a base de compósito carbono/carbono usado como proteção térmica/inserto em garganta de tubeira de foguetes. Esses sistemas são submetidos a um fluxo intenso de calor proveniente dos gases em alta velocidade, que levam ao fenômeno de ablação nas regiões da tubeira em motores a propulsão sólida de veículos S43, por exemplo. A ablação é um fenômeno erosivo que ocorre em regiões do sistema de proteção térmica e cujo material é removido por influências termomecânicas, termoquímicas e termofísicas ou combinadas. Assim, para manter a integridade da tubeira, utilizam-se materiais como Sistemas de Proteção Térmica (SPT). Os materiais para proteção térmica podem ser classificados, conforme o mecanismo predominante de proteção, em ablativos e reirradiantes. A maioria dos materiais ablativos são compósitos reforçados com fibras estruturais (sílica ou carbono, por exemplo) e unidos com resinas termorrígidas orgânicas e, na classe de materiais reirradiantes, encontram-se os compósitos termoestruturais com matriz de carbono, reforçados com fibras de carbono (CRFC), compósitos com matriz híbrida de carbono/carbeto de silício (C/SiC), e os compósitos de matriz e fibras de carbeto de silício (SiC/ SiC) e os materiais cerâmicos covalentes, como ZrC, HfC e TaC, por exemplo, principalmente na forma de materiais modificadores internos ou como recobrimentos. 

Referências

BENTO, M. S. Estudo cinético da pirólise de precursores de materiais carbonosos. 2004. Dissertação (Mestrado) - Instituto Tecnológico de Aeronáutica. São José dos Campos: ITA. 215 p. Disponível em: http://www.bdita.bibl.ita.br/tesesdigitais/ lista_resumo.phpnum_tese=000530317. Acesso em: 6 jul. 2018.

DEDAVID, B. A.; GOMES, C. I.; MACHADO, G. Microscopia eletrônica de varredura: aplicações e preparação de amostras: materiais poliméricos, metálicos e semicondutores. Porto Alegre: EDIPUCRS, 2007.

FITZER, E.; MANOCHA, L. M. Carbon reinforcements and carbon/carbon composites. Berlin: Springer-Verlag, 1988. 343 p.

GONÇALVES, A. Caracterização de materiais termoestruturais a base de compósitos de carbono reforçados com fibras de carbono (CRFC) e carbonos modificados com carbeto de silício (SiC). 2008. Tese (Doutorado) – Curso de PósGraduação em Engenharia Mecânica e Aeronáutica. Instituto Tecnológico de Aeronáutica. São José dos Campos: ITA. 226 p. Disponível em: http://www. bdita.bibl.ita.br/tesesdigitais/lista_resumo.php? num_ tese=000549057. Acesso em: 6 jul. 2018.

GRIFFITHS; J.A.; MARSH, H. Proceedings of 15th Biennial Conf. on Carbon. University of Pennsylvania, Philadelphia, USA, 1981. p. 22-26.

JENKINS, G. M.; KAWAMURA, K. Polymeric carbon: carbon fibre, glass and char. Cambridge: Cambridge University Press, 1976.

LAUB, B.; VENKATAPATHY, E. Thermal protection system technology and facility needs for demanding future planetary missions. In: INTERNATIONAL WORKSHOP PLANETARY PROBE ATMOSPHERIC ENTRY AND DESCENT TRAJECTORY ANALYSIS AND SCIENCE. Proceedings... Noordwijk: ESA Publications Division, 2003.

LEVY NETO; F.; PARDINI, L.C. Compósitos estruturais: ciência e tecnologia. 2.ed. São Paulo: Blucher, 2016. 418 p.

LIUYANG, D.; XING Z.; YIGUANG, W. Comparative ablation behaviors of C/SiC-HfC composites prepared by reactive melt infiltration and precursor infiltration and pyrolysis routes. Ceramics International, 43, p. 16114–16120, 2017.

MARSH, H.; RODRÍGUEZ-REINOSO, F. Activated carbon. Amsterdam: Elsevier, 2006.

PALMERIO, A. F. Introdução à tecnologia de foguetes. São José dos Campos, SP: SindCT, 2017.

PARDINI, L.C.; GONÇALVES, A. Processamento de compósitos termoestruturais de carbono reforçado com fibras de carbono. Journal of Aerospace Technology and Management, São Paulo, v. 1, n. 2, p. 231-241, jul./dez. 2009.

PULCI, G., et al. Carbon–phenolic ablative materials for re-entry space vehicles: manufacturing and properties, Composites A 41, p. 1483–1490, 2010.

RAND, B. Matrix precursors for carbon-carbon composites, Essentials Carbon-Carbon Composites, Chap.3, Royal Soc. of Chemistry, London, UK, 1993. p. 67–102.

RUSS, J. C. The Image Processing Handbook. Sixth Ed, CRC Press, 2011. p.70. SAVAGE, G. Carbon/carbon composites. London: Chapman & Hall, 1993. 389 p.

SILVA, H. P.; PARDINI, L.C.; BITTENCOURT, E. Shear properties of carbon fiber/phenolic resin composites heat treated at high temperatures. Journal of Aerospace Technology and Management 8, n.3, p. 363-372, 2016.

SILVA, W. G. Qualificação de materiais utilizados em sistemas de proteção térmica para veículos espaciais. Tese (Mestrado em Física dos Plasmas) - Instituto Tecnológico de Aeronáutica – ITA, 2009. 112 p. Disponível em: http://www.bdita. bibl.ita.br/tesesdigitais/lista_resumo.php?num_ tese=000555112. Acesso em: 6 jul. 2018.

SOHDA, Y.; SHINAGAWA, M.; ISHII, M. Effect of carbonization pressure on carbon yield in a unit volume. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, v. 30, n. 4, p. 503-506, apr. 1999.

SUTTON, G. P. Rocket propulsion elements. 8. ed. New York: Wiley, 1992.

THIYAGARAJAN, N. Processing and characterization of reaction formed SiC - based ceramic matrix composites. Madras: Anna University, 1996.

WITTMANN; K.; Fundamentals. In: WILFRIED L, WITTMANN K, HALLMANN W. (Ed.). Handbook of Space Technology. United Kingdom: John Wiley and Sons, 2009. p. 33-113.

YONG-JIE, W. et al. Ablation behavior of a TaC coating on SiC coated C/C composites at different temperatures, Ceramics International, 39, p. 359–365, 2013.

YOUNG-JAE L.; HYEOK JONG J. Investigation on ablation behavior of CFRC composites prepared at different pressure. Composites: Part A 35,1285– 1290, 2004

Publicado

2018-12-03

Edição

Seção

Artigos Originais

Como Citar

Análise microscópica pós-queima do material do inserto da tubeira de motor-foguete a propelente sólido:: conceituação teórica (Parte I). Revista da UNIFA, Rio de Janeiro, v. 31, n. 2, 2018. DOI: 10.22480/revunifa.2018.31.480. Disponível em: https://revistadaunifa.fab.mil.br/index.php/reunifa/article/view/480.. Acesso em: 11 dez. 2024.

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