Dimensionamento de bomba centrífuga para motor de foguete amador com N2O como propelente

• Main Author: Rufino, João Ivo Mourão
• Publication Date: 2025
• Other Authors: Wehmann, Claus Franz
• Format: Article
• Language: por
• Source: Revista Brasileira de Física Tecnológica Aplicada
• Download full: https://periodicos.utfpr.edu.br/rbfta/article/view/19280
• topic: 3.12.05.02-0 Propulsão de Foguetes; 3.12.05.00-3 Propulsão Aeroespacial ; 3.12.00.00-1 Engenharia Aeroespacial; 3.00.00.00-9 Engenharias; Bombas centrífugas; Motores de foguetes; Dimensionamento

A aplicação de bombas centrífugas em motores de foguetes permite um controle preciso da vazão de propelentes líquidos (oxidante, combustível ou ambos) e da pressão com que esses são entregues à câmara de combustão. Desse modo, este estudo tem como objetivo o dimensionamento de uma bomba centrífuga para um motor híbrido amador existente, buscando elevar a pressão do oxidante (N2O), armazenado em um tanque em estado líquido a cerca de 60 bar, para 70 bar, com uma vazão mássica de 0,66 kg/s. Dessa forma, busca-se evitar a queda de pressão que ocorre à medida que o oxidante é consumido devido ao sistema de alimentação utilizado no motor existente. Além disso, para garantir a estabilidade na combustão do motor, é crucial considerar a possibilidade de ocorrência de cavitação na bomba. Os resultados deste estudo confirmam a consistência no dimensionamento da bomba, com valores alinhados às referências adotadas e um número de Thoma cerca de 130% acima do valor crítico, indicando ausência de cavitação. Ademais, a adição da bomba ao sistema de alimentação do propulsor demonstrou um impacto mínimo na massa estrutural do foguete, representando uma redução de apenas cerca de 1,8% da razão empuxo-peso inicial do motor analisado. No entanto, devido à queda de rendimento do motor com o esvaziamento do tanque de oxidante, a bomba tem o potencial de aumentar a razão impulso-peso do foguete em 23,3%.