Bocal de expansão de corpo central : um estudo analítico e experimental

Abstract

Aerospike é um tipo de tubeira altamente adaptável em voo, uma vez que a estruturado escoamento varia com a altitude. Dessa forma se mantém com alta eficiência durante toda a missão. Com o objetivo de comparar sua eficiência com o modelo tradicional de tubeira bell, são realizados ensaios experimentais em modelos construídos através de manufatura aditiva. Adicionalmente, para observar a estrutura do escoamento uma técnica de fotografia é utilizada. Para se atingir os objetivos, é desenvolvido um algoritmo em MATLAB onde se obtém o perfil de uma erospike para qualquer condição de entrada desejada. Um perfil de tubeira convencional bell, de dimensões equivalentes é definido através de softwares de referência no setor aeroespacial. Baseados nesses perfis, os modelos são manufaturados em PLA. Ensaios experimentais são realizados de maneira comparativa, utilizando gás frio não reativo, e demonstram que o a erospike atinge maiores valores de empuxo para uma mesma dimensão e razão de expansão. Com a utilização da técnica de fotografia schlieren, a expansão dos gases no aerospike é observada e seu funcionamento é validado.