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Novos critérios para avaliação da vida útil de propelentes de base dupla empregados em motores de foguete

Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Instituto Militar de Engenharia

Main Author: Briones, Tétis do Vale Pereira Nascimento
Other Authors: Mendonça Filho, Letivan Gonçalves de
Format: Dissertação
Language: pt_BR
Published: 2021
Subjects:
Nitrocelulose
Foguete não guiado
Motores
Online Access: http://bdex.eb.mil.br/jspui/handle/123456789/9128
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spelling -12345678991282022-10-26T17:58:44Z Novos critérios para avaliação da vida útil de propelentes de base dupla empregados em motores de foguete Briones, Tétis do Vale Pereira Nascimento Mendonça Filho, Letivan Gonçalves de Dias, Marcos Lopes Nitrocelulose Foguete não guiado Motores Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Instituto Militar de Engenharia Neste trabalho, o grão propelente estudado pertence ao foguete SBAT-70, um foguete não-guiado de alta energia, sistema ar-terra, usado em helicópteros ou aeronaves. O propelente sólido é de base dupla estabilizado com 2-nitrodifenilamina (2-NDPA). Durante o tempo de armazenamento, transporte e manuseio, ocorrem processos de decomposição química que reduzem a vida útil do propelente. Podem-se observar três vias principais de decomposição química: a lenta decomposição intrínseca da nitrocelulose (que não pode ser interrompida por estabilizantes), a decomposição térmica (na ausência de estabilizante, torna-se autocatalítica) e a hidrólise ácida da nitrocelulose e nitroglicerina. Com o decréscimo do estabilizante e a diminuição do peso molecular da nitrocelulose, a degradação da nitrocelulose provocará uma deterioração das propriedades mecânicas dos propelentes resultando em fissuras no grão. Além disso, as reações de decomposição térmica são autocatalíticas e acompanhadas de geração de calor. Devido à baixa condutividade dos propelentes, o calor libertado pode acumular-se no grão propelente e, dependendo da temperatura de armazenamento e do diâmetro de grão propelente, pode ocorrer a autoignição ou explosão térmica do propelente. As mudanças de propriedades relevantes limitam a vida operacional segura e confiável dos foguetes assim como o seu desempenho. Portanto, o conhecimento de propriedades físico químicas bem como previsão do comportamento do motor foguete durante o tempo de armazenamento é de grande importância. A estabilidade química dos propelentes foi verificada e comprovada pelo Teste de Bergmann-Junk, pela determinação da concentração do estabilizante 2-nitrodifenilamina (2- NDPA) por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) e pelo ensaio no Microcalorímetro de Fluxo de Calor. Correlacionando os resultados destes ensaios, pode-se dizer que a perda da estabilidade será iniciada após 20 anos de armazenagem. Os resultados das análises em Cromatografia de Permeação em Gel se mostraram compatíveis com a degradação da cadeia polimérica da nitrocelulose presente nos propelentes. Os motores foguetes fabricados em 2002 e 1999 apresentaram desempenho balístico dentro do especificado para um motor foguete nacional. O aspecto homogêneo verificado no Microscópio Eletrônico de Varredura pode justificar o desempenho dos foguetes no ensaio balístico e sua estabilidade físico-química. Como o desempenho balístico dos motores foguetes com mais de 15 anos de fabricação estava dentro dos parâmetros dentro do especificado para um motor foguete nacional recém fabricado e a projeção dos resultados dos ensaios de estabilidade físico-químico realizados nos grãos propelentes indicam a estabilidade dos propelentes por 20 anos de armazenagem a 25°C, foi possível estabelecer critérios adicionais de recebimento e de acompanhamento para motores foguetes SBAT-70 com até 15 anos de fabricação. Enfim, a combinação de várias técnicas é essencial para compreender a relação entre as propriedades físico-químicas, a estabilidade química e o desempenho do foguete durante o envelhecimento natural e artificial. 2021-05-20T13:29:02Z 2021-05-20T13:29:02Z 2017 Dissertação http://bdex.eb.mil.br/jspui/handle/123456789/9128 pt_BR Este exemplar é de propriedade do Instituto Militar de Engenharia, que poderá incluí-lo em base de dados, armazenar em computador, micro filmar ou adotar qualquer forma de arquivamento. É permitida a menção, reprodução parcial ou integral e a transmissão entre bibliotecas deste trabalho, sem modificação de seu texto, em qualquer meio que esteja ou venha a ser fixado, para pesquisa acadêmica, comentários e citações, desde que sem finalidade comercial e que seja feita a referência bibliográfica completa. Os conceitos expressos neste trabalho são de responsabilidade do autor e dos orientadores. application/pdf
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