Development of catalytic thruster using pre-mixed propellants

• Grant number: 10/11198-8
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Innovative Research in Small Business - PIPE
• Start date: August 01, 2010
• End date: November 30, 2011
• Field of knowledge: Engineering - Aerospace Engineering - Aerospace Propulsion
• Principal Investigator: Jose Miraglia
• Grantee: Jose Miraglia
• Company: Guatifer Usinagem e Ferramentaria Ltda (Guatifer)

Abstract

O Brasil necessita urgentemente capacitar-se na tecnologia de motores foguete a propelente líquido, tanto para utilização em satélites quanto em veículos lançadores. Os propelentes líquidos atualmente utilizados pelo Brasil estão restritos à utilização no controle de atitude de satélites e injeção orbital, e são a hidrazina e o tetróxido de nitrogênio, ambos importados, extremamente caros e altamente tóxicos. Os propelentes pré-misturados à base de peróxido de hidrogênio e etanol e os sistemas bipropelentes utilizando a mesma combinação se revelam uma solução inovadora e bastante promissora conforme demonstrado na Fase I. O objetivo do projeto na Fase I visou à construção de seis propulsores catalíticos com 10 N de empuxo para avaliação dos propelentes pré-misturados a base de peróxido de hidrogênio e etanol, o qual foi atingido verificamos total viabilidade técnica do propelente em relação à hidrazina e a possibilidade do desenvolvimento de propulsores maiores.No PIPE Fase II propusemos a construção de dois motores foguetes catalíticas de maior porte, 100 N e 1000 N de empuxo, visando ás necessidades mais imediatas do programa espacial brasileiro e possibilitando a utilização de um propelente 100% nacional, ecológico e totalmente seguro.Testes com os propelentes pré-misturados utilizando peróxido nos motores de 10 N desenvolvidos e construídos na Fase I ainda serão feitos para aperfeiçoamento. O propulsor com 100 N de empuxo utilizará os propelentes pré-misturados, avaliaremos a utilização de catalisador cerâmico, desenvolvido na Fase I, e metálico. O propulsor com 1000 N de empuxo utilizará o bipropelente peróxido de hidrogênio/etanol com o catalisador dissolvido diretamente no etanol e injetor tipo "pintle".Deste projeto serão elaboradas patentes referentes ao propelente pré-misturado que é uma opção 100% nacional para uma eventual substituição da hidrazina e dos bipropelentes NTO/MMH e LOX/Querosene. Ao final Fase II os seguintes resultados são esperados: total avaliação e testes dos propelentes pré-misturados; propulsor com propelente pré-misturado de 10 N de empuxo totalmente testado; propulsor com propelente pré-misturado de 100 N de empuxo; propulsor bipropelente com injetor tipo "pintle" de 1000 N de empuxo; caracterização do melhor catalisador cerâmico e líquido. Teremos propulsores com tecnologia 100% nacional com custos produtivos bastante competitivos. Durante a Fase I e até o final da Fase II teremos adquirido um conhecimento muito importante a respeito do peróxido de hidrogênio e sua utilização como monopropelente, propelente pré-misturado e bipropelente, conhecimento este muito necessário para o desenvolvimento de propulsores líquidos de maior porte. A Guatifer vislumbra o desenvolvimento e construção de propulsores de dezenas de toneladas de empuxo para utilização em foguetes de sondagem e futuro lançador de satélites, a experiência da Fase II será fundamental para continuidade das pesquisas e desenvolvimento de novos propulsores. (AU)