Resposta dinâmica estrutural ao empuxo de um foguete de competição

Abstract

Estruturas aeroespaciais são submetidas a cargas dinâmicas que podem gerar vibrações potencialmente prejudiciais durante a operação. Portanto, é crucial desenvolver modelos dinâmicos precisos durante a fase de projeto para prever adequadamente o comportamento estrutural em ambientes aeroespaciais rigorosos. Para isso, é comum a utilização demodelosnuméricosbaseadosnoMétododosElementosFinitos(MEF).Estetrabalhose concentranautilizaçãodosoftwareAnsyspararealizaraanálisetransientedeummodelo numérico de foguete, considerando os efeitos do empuxo. Foram modeladas duas configurações do veículo lançador, para serem usados em três casos de voo distintos, estes sendo a ignição, a decolagem e o fim de queima da parafina, o empuxo foi modelado para ser utilizado na análise destes casos como forças oscilatórias aplicadas ao bocal do foguete. A análiseabordouasfrequênciasnaturaisdaestruturaeaaceleraçãoresultanteemresposta às forças propulsivas aplicadas ao longo do eixo de movimento do foguete. Os resultados demonstram a eficácia da metodologia empregada para prever o comportamento estrutural sob o empuxo, contribuindo para a melhoria do projeto estrutural e assegurando a integridade do foguete durante seu lançamento. Porém, recomenda-se cautela ao realizar análises empregando MEF, pois estas dependem da precisão das propriedades dos materiais e das condições de contorno especificadas. O modelo apresentados no trabalho foi desenvolvido com base em geometrias simplificadas para capturar de forma adequada as características dinâmicas essenciais do foguete, sem comprometer a viabilidade computacional. A aplicação do empuxo como forças oscilatórias no modelo permitiu investigar o comportamento transiente da estrutura sob condições realistas de operação. No corpo do trabalho serão apresentadas as acelerações medidas em 3 nós, a fim de comparação, na placa onde se encontra a carga útil, na plataforma do óxido nitroso e no plataforma em contato com o bocal.