Motor L5 Solução Ecológica para Acesso ao Espaço

Olá leitor!

Segue abaixo uma matéria publicada na Revista Espaço Brasileiro (Jan - Jun de 2012), dando destaque às atividades de desenvolvimento do motor foguete líquido L5 do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE).

Duda Falcão

DCTA

Motor L5 Solução Ecológica

para Acesso ao Espaço

O Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE),

órgão do Departamento de Ciência e Tecnologia

Aeroespacial (DCTA), está a caminho do domínio

completo da tecnologia de propulsão líquida.

Esse motor funciona com o par de propelentes oxigênio líquido (LOX) e etanol, sendo capaz de gerar 5kN de empuxo no vácuo e utilizando-se de um sistema de alimentação por gás pressurizado, ou seja, os tanques de combustível e oxidante são pressurizados por gás inerte. O cabeçote de injeção é composto por injetores do tipo centrifugo bipropelente, dispostos em círculos concêntricos, além de orifícios próximos a parede da câmara de combustão, os quais são responsáveis por garantir que as elevadas temperaturas no interior da câmara não danifiquem o motor.

A principal finalidade do motor L5 é o de capacitar o pessoal do IAE para o desenvolvimento de propulsores líquidos. Entretanto, o nível de empuxo foi selecionado como a melhor opção para substituir o atual quarto estágio sólido do VLS-1 (motor S44). As vantagens dessa substituição correspondem ao aumento de massa da carga útil e melhoria na precisão de inserção em órbita, pois há possibilidade de controlar o tempo de funcionamento do último estágio.

A concepção desse motor foi iniciada em 2003, dentro do escopo do Projeto do Banco de Provas para Propulsão Líquida, suportado com recursos do Comando da Aeronáutica, os quais foram destinados à realização de obras de infraestrutura para a operacionalização de um banco de ensaios, bem como para a fabricação de um motor foguete a propelente líquido.

Os testes do primeiro protótipo do motor L5 ocorreram em 2005, mas foram interrompidos naquele mesmo ano, após a realização de mais de 50 ensaios a quente, com aproximadamente 400 segundos de queima, em tiros de curta duração.

Com suporte financeiro da AEB, os ensaios desse motor foram retomados em agosto de 2011 e serviram para verificar o desempenho do L5 em condições atmosféricas, tendo sido realizadas medidas de empuxo, vazões, pressões e temperaturas em diferentes pontos das linhas de alimentação dos propelentes, bem como no próprio motor (cabeçote de injeção, câmara de combustão e tubeira).

Até o momento foram fabricados e testados dois conjuntos idênticos do Motor L5, compostos de cabeçotes de injeção e câmara de combustão. O segundo protótipo já totalizou mais de 10 minutos de ensaios, em tiros com duração de até 2 minutos.

Para essa segunda etapa, além dos ensaios de maior duração, também, foi testada uma câmara de combustão feita de liga de aço Inconel, com cerca de 2mm de espessura de parede.

VS-30

VLS-1

Motor L5

O desempenho do Motor L5 foi o esperado para as condições atmosféricas (em solo), estimando-se que os parâmetros propulsivos estejam próximos aos dos previstos em projeto para o voo, ou seja, empuxo de 5kN (0,5 t) para ambiente de vácuo.

O próximo passo no projeto do Motor L5 é o ensaio em voo, que deverá ser realizado inicialmente em um veículo suborbital VS-30, cujo o 1º estágio é o propulsor S30 e o objeto de ensaio (carga-útil) será o estágio líquido com o Motor L5. Nessa configuração o foguete visa verificar o funcionamento do motor em altitude e treinar as equipes para o manuseio e operação, além de prova de conceito.

Para aplicação em veículos lançadores de satélites, o Motor L5 também apresenta grande perspectiva não apenas para o uso no atual VLS-1, mas também para futuras versões do VLM-1, sempre em substituição ao propulsor sólido S44, possibilitando que esses veículos insiram cargas-úteis mais pesadas em órbita ao redor da Terra e de uma maneira mais precisa. Além de possuir maior eficiência energética, o tempo de queima do L5 também é maior que o de um propulsor sólido, com a vantagem de se poder interromper e reiniciar a ignição no momento que for necessário.

Outra vantagem da tecnologia de propulsão líquida empregada no L5 é que seu custo de produção chega a ser oito vezes menor do que o propulsor sólido S44, atual quarto estágio do VLS-1, além do baixo custo do etanol.

A seleção de propelentes, utilizados no L5 (oxigênio líquido e etanol), foi feita com base em alguns critérios, como por exemplo menor custo, segurança no manuseio e baixo nível de fuligem. Ressalta-se, ainda, a grande disponibilidade desses propelentes no mercado Nacional, garantindo ao Brasil a independência em relação a fornecedores externos. A questão da disponibilidade do propelente é fundamental, pois garante a operação do foguete.

Por ser um propelente limpo e não agressivo ao meio-ambiente, o etanol também foi escolhido por atender aos objetivos do programa de lançadores do IAE, que é o de trabalhar com combustíveis mais sustentáveis e seguros.

O tema propulsão líquida é considerado de grande importância para o Comando da Aeronáutica e para a Agência Espacial Brasileira, pois além de estar relacionado ao desenvolvimento da tecnologia de veículos lançadores, que servem não só para apoiar o Programa Nacional de Atividades Espaciais (PNAE), ele é definido como estratégico para o setor espacial, conforme explicitado na Estratégia Nacional de Defesa.

Fonte: Revista Espaço Brasileiro - num. 13 - Jan à Jun de 2012 - págs. 12 e 13

Comentário: A verdade leitor é que esse motor deveria ter sido finalizado ainda durante do governo Lula, mas mesmo o humorista Lula tendo aumentado o orçamento do PEB progressivamente durante o seu governo, não foi suficiente, já que a defasagem em todas as instituições do programa era muito grande fazendo com que os recursos fossem aplicados em outras áreas, além é claro da dificuldade vivida pelo IAE com a falta de recursos humanos. Assim sendo, só foi possível iniciar os testes finais de solo desse foguete em agosto de 2011 finalizando-o em dezembro do mesmo ano. Entretanto, mesmo o L5 estando agora qualificado para o voo, creio que o mesmo ainda terá de esperar a finalização do protótipo de voo do SAMF (Sistema de Alimentação de Motor-Foguete) que está sendo desenvolvido pelo IAE em parceria com a empresa brasileira ORBITAL ENGENHARIA. Assim sendo, teremos de esperar ainda o desenrolar desse projeto para então podermos comemorar o primeiro voo desse motor.