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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39465| Título: | Validação de simuladores de balística interna de motores-foguete a base de propelente sólido KNSU |
| Título(s) alternativo(s): | Validation of internal ballistics simulators for KNSU-based solid propellant rocket motors |
| Autor(es): | Balduino, Rafael Micael |
| Orientador(es): | Bertoldo, Guilherme |
| Palavras-chave: | Veículos espaciais - Sistemas de propulsão Motores de foguetes Simulação (Computadores) Combustão Space vehicles - Propulsion systems Rocket engines Computer simulation Combustion |
| Data do documento: | 20-Fev-2026 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Francisco Beltrao |
| Citação: | BALDUINO, Rafael Micael. Validação de simuladores de balística interna de motores-foguete a base de propelente sólido KNSU. 2026. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2026. |
| Resumo: | A propulsão sólida, especialmente com o uso de propelentes à base de nitrato de potássio e sacarose (KNSU), desempenha um papel fundamental no desenvolvimento aeroespacial acadêmico, devido à sua acessibilidade e segurança. No entanto, a precisão na previsão de desempenho de motores-foguetes para fins acadêmicos ainda enfrenta desafios associados à modelagem da combustão e aos efeitos dos condensados. Este trabalho teve como objetivo validar os simuladores de balística interna Meteor e Empuxo 1.9 comparando suas previsões teóricas com dados experimentais obtidos em testes estáticos do motor-foguete Netuno-F-Beta. A metodologia compreendeu na utilização de dados de testes estáticos que envolveram a aquisição de curvas de empuxo e outras grandezas como impulso, impulso específico, entre outras, seguidos de simulações computacionais que consideraram as diferentes modelagens matemáticas de cada software. A análise comparativa evidenciou divergências significativas entre os modelos e a realidade: o simulador Meteor tendeu a superestimar em pelo menos 40% o empuxo, o impulso total e o impulso específico em relação aos dados experimentais, porém apresentou divergência máxima de 7% nos valores de tempo de queima. Já o Empuxo 1.9 subestimou o empuxo máximo (59%) e superestimou o tempo de queima (83%), mas obteve valores de impulso total e impulso específico mais próximos aos experimentais, com diferenças relativas em módulo no máximo de 17% e 30%, respectivamente. Conclui-se que, embora ambos os softwares sejam ferramentas úteis para projetar motores-foguetes, as discrepâncias observadas indicam limitações nas simulações, evidenciando a necessidade de refinamento nos parâmetros de entrada e na modelagem matemática para aumentar a fidelidade dos resultados. |
| Abstract: | Solid propulsion, particularly involving potassium nitrate and sucrose (KNSU) based propellants, plays a fundamental role in academic aerospace development due to its accessibility and safety. However, the accuracy of performance predictions for academic rocket motors still faces challenges associated with combustion modeling and the effects of condensed species. This study aimed to validate the internal ballistics simulators Meteor and Empuxo 1.9 by comparing their theoretical predictions with experimental data obtained from static fire tests of the Netuno-F-Beta rocket motor. The methodology involved utilizing static test data, which included the acquisition of thrust curves and other parameters such as impulse and specific impulse, followed by computational simulations considering the distinct mathematical modeling of each software. The comparative analysis highlighted significant divergences between the models and reality: the Meteor simulator tended to overestimate thrust, total impulse, and specific impulse by at least 40% compared to experimental data, though it showed a maximum divergence of only 7% in burn time values. Conversely, Empuxo 1.9 underestimated maximum thrust (59%) and overestimated burn time (83%), but yielded total impulse and specific impulse values closer to the experimental results, with absolute relative differences of at most 17% and 30%, respectively. It is concluded that while both software programs are useful tools for rocket motor design, the observed discrepancies indicate limitations in the simulations, highlighting the need for refinement in input parameters and mathematical modeling to increase the fidelity of the results. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39465 |
| Aparece nas coleções: | FB - Engenharia Química |
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