Preparação e caracterização de compósitos à base de polietileno, parafina e nitrato de amônio para aplicação em propulsão hibrida

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Araújo, Emmanuel Péres de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Desejabilidade; Design of Experiments; Desirability; Híbridos mistos; Hybrid propulsion; Mixed hybrids; Paraffin; Parafina; Polietileno; Polyethylene; Projeto de experimentos; Propulsão híbrida
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97134/tde-05082021-161355/

A propulsão híbrida é caracterizada primariamente pela diferença de fases e separação física entre combustível e oxidante. Esta configuração implica em vantagens potenciais quando se consideram, simultaneamente, os critérios de segurança, simplicidade e desempenho. Entretanto, apesar de ser pesquisada em uma ampla gama de aplicações há várias décadas, a propulsão híbrida ainda não atingiu um nível de maturidade tecnológica comparável ao das propulsões sólida e líquida. Isto decorre, em última análise, da própria natureza fenomenológica da combustão em sistemas híbridos. Coerentemente, o estudo de diferentes formulações para os combustíveis é uma das principais vertentes na busca pela sua viabilização. Neste domínio, a composição de parafinas com polietilenos tem sido vislumbrada como uma solução de compromisso, capaz de prover, simultaneamente, desempenho propulsivo adequado e qualidades mecânicas compatíveis com aplicações exigentes. A termogravimetria, a calorimetria exploratória diferencial, a análise termomecânica e a viscosimetria vêm sendo aplicadas à elucidação das propriedades térmicas e reológicas destas composições binárias, cujos métodos de preparação têm sido descritos de maneira superficial. Paralelamente, os híbridos mistos, caracterizados pela incorporação de certa parcela de um oxidante cristalino à formulação do combustível, têm sido objeto de avaliações planejadas e analisadas no escopo da modelagem de misturas, uma das ferramentas do Projeto de Experimentos. Assim, este trabalho desenvolveu um método de preparação em escala laboratorial de formulações ternárias polietileno de baixa densidade-parafina macrocristalina-nitrato de amônio e aplicou as técnicas analíticas supracitadas, aliadas a uma metodologia experimental sistemática com fulcro na modelagem de misturas, à avaliação da viscosidade dinâmica, do coeficiente de expansão térmica e da entalpia de fusão das formulações produzidas. Na sequência, o método das desejabilidades foi utilizado para definir uma composição de compromisso, a qual foi fabricada e avaliada em experimento confirmatório. Este experimento evidenciou um balanceamento adequado entre os desempenhos térmico, reológico e termomecânico das formulações ternárias desenvolvidas e seu vínculo com o método de preparação adotado, apontando, em síntese, sua aplicabilidade potencial à propulsão híbrida de mísseis táticos anticarro.