Dissertação
Development of a Multidisciplinary Framework for Hybrid Rockets EVALUATED
A propulsão de foguete híbrida caracteriza-se por utilizar um propelente no estado líquido e outro no estado sólido e está a ganhar notoriedade na indústria de lançadores do New Space. Empresas como a HyImpulse ou a Gilmour Space estão a desenvolver pequenos lançadores orbitais que fazem uso desta tecnologia. Porém, esta não está ainda a par da propulsão sólida ou líquida em termos de desenvolvimento. À medida que a indústria transita para a sustentabilidade e baixos custos no acesso ao espaço, esta tendência recente pode ser explicada pelos propelentes híbridos serem mais amigos do ambiente e relativamente baratos. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é fornecer uma ferramenta para o desenvolvimento conceptual e otimização de lançadores híbridos, com recurso a modelos MATLAB customizáveis e ajustáveis a uma vasta gama de requisitos e tipos de missão. São executadas quatro disciplinas - Propulsão, Dimensionamento, Aerodinâmica e Trajetória - num esquema de otimização MDF. O programa utiliza inputs dos programas CEA, da NASA, e DATCOM para obter as propriedades da câmara de combustão e os coeficientes aerodinâmicos, respetivamente. A disciplina da Trajetória foi atualizada para um modelo com 3 graus de liberdade, permitindo o uso de constrangimentos como o apogeu ou a velocidade. A combinação destas disciplinas confere à ferramenta um cariz multidisciplinar pouco comum na otimização de propulsão híbrida. A ferramenta foi validada e desenvolvida com a combinação óxido nitroso-parafina, mas outras escolhas de propelente também são possíveis. Os resultados mostram-se coerentes com dados de foguetes reais.
julho 21, 2022, 18:0
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
Frederico José Prata Rente Reis Afonso
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Professor Auxiliar
