Relatório do Teste do motor
AlcatraFlex
- O motor
Devido a perda do Alcatra Easydrive, propulsionado pelo AA-200, optamos por
projetar um motor que permitisse varias configuracoes ( 4 ao todo ) para que
pudessemos determinar qual seria a melhor configuracao para impulsionar o,
ainda em construcao, Alcatra Easydrive #2 a uma altitude de pouco mais de
300 metros.
- Projeto do motor
- O Teste
As condições do teste foram padrões, para ignição do motor foi usado um ignitor
de PN comum e as partes inferiores e superiores dos graos receberam uma camada
de PN*
* Classica 75(kn) 10(s) 15(c)
- As previsões teoricas....
Segue abaixo as previsões feitas pela AMF, os dados utilizados foram as medidas
do projeto acima.
- Os Resultados concretos....
Fomos surpreendidos quando vimos esta curva, apesar do ISP nao desviar muito
( 99,6 seg ) a sua forma era muito bizarra se comparada a previsao teorica
da AMF.
- Discussao do resultado....
.......De principio esta curva nao tinha explicação alguma, até que
quando estava olhando os testes do nakka para ver se encontrava algo parecido
eu encontrei a curva do Kappa-001KNSB, que era bem similar a nossa ( o motivo
e diferente, mas isso sera explicado ).
.......No teste em questao R.Nakka,
junto com Hans Olaf, propuseram dois cenarios:
- Atraso na ignicao das extremidades do grao.
- Problemas na taxa de queima.
.............O cenario 2 foi logo
excluido, uma vez que a relação porta-garganta era de 2.25, e a razão L/D era
de 4.7 e que o KNO³ utilizado tinha o grau de pureza nescessario
( Fertikare NK, de acordo com o fabricante 98% KNO³ ).
.............O cenario 1 entao foi escolhido o
mais provavel, mas mesmo assim nao havia explicacao para o mesmo, uma vez que
o propelente KNSU possui uma ignicao muito facil, e alem do mais as extremidades
estava cobertas de PN, oque facilitaria a ignicao. Entretanto por um acaso do
destino o Bruno esqueceu de limpar o motor logo apos o teste, e quando foi limpar
( 3 dias depois!!!) ele me ligou falando que havia achado 2 pedaços do inibidor
praticamente intactos, e que eles tinham 60 mm cada, foi ai que vi, teoria confirmada!!!.
- Explicando....
Na configuracao grao BATES, a barra de propelente deve queimar
do centro do core para fora e nas extremidades, porem para se alcansar o perfil
desejado todas as partes devem se ignitadas juntas, e isso nao aconteceu,
como provava os restos inibidores... mas pq?
Se o grao original tem 70mm de altura e 12mm de core e 29mm de diametro
externo, no final de sua queima ele deve ter
Dcore.final = 29mm
, e
Altura = 70 -
( Dcore.Final - Dcore.Inicial
) = 53mm
Entretanto nosso inibidor ainda tinha 60mm, indicando que a
ignição das extremidades do grão estava atrasada em relação ao core.
......Fui descobrir apenas 3 dias
depois quando estava fazendo um "teste IMETRO" na polvora que eu havia
acabado de fazer para a carga de ejeção e para os ignitores. Ao tentar acender
uma pequena quantidade da mesma com um isqueiro eu notei que ela se "caramelizava"
por bastante tempo antes de acender. Resolvi fazer o teste com uma pequena amostra
de propelente que havia recebido uma camada de PN ( tal como as extremidades
dos graos do motor), e para meu espanto a polvora acendeu, queimou completamente
e NÃO ignitou a
amostra de propelente!!! Bingo! achamos o problema.
......Ja tinhamos o problema, uma
provavel causa, e uma prova, porem tinhamos que explicar a curva obtida no teste.
Para isso algumas alterações no mecanismo de calculo da AMF foram feitas, foram
estas:
- Altura dos graos constante ate que o core tivesse 22mm de
diametro ( nescessario para que a altura final fosse de 60mm)
- Calculo de KN só conta com as extremidades apos a condição
acima.
......Feito isso e escalando as
curvas da AMF com a planilha de testes estaticos obtivemos os seguintes resultados:
......ISP teorico: 110,6 s
......ISP Obtido: 101 s
......Impulso teorico : 142,6 Ns
......Impulso Obtido : 130,3 Ns
- Comentario sobre os erros...
......Como pode ser visto as curvas
teoricas, tal como os resultados ( ISP e It ) estao de acordo com as condições
propostas, com um desvio de 8,6% tanto no ISP quanto no Impulso. Para resolver
tal questao sera estudado o uso de um pequeno ignitor pirogenico, que sera composto
de um pequeno grao de formulacao modificada ( Maior teor de KN para aumentar
a temp. e adicao de Fe2O3 para que sua queima seja rapida e tenha pouca influencia
na pressao).
......Apesar de não dar os resultados
esperados este teste foi muito gratificante, e nos trouxe informações valiosas:
- Qualificou o motor AlcatraFlex para o objetivo de propulsionar
o Alcatra Easydrive 2 a mais de 300m
- Comprovou que a planilha AMF é um poderoso mecanismo de analise,
mesmo em casos com este.
- Que os erros nos proximos designs provavelmente serão pequenos,
ja que que neste caso foi de apenas 8,6%
- Deu mais confiança ao grupo, na capacidade de resolver problemas.
......
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