Resumo
A Capital Rocket Team tem como objetivo principal projetar, construir, testar, lançar e recuperar um foguete com propulsão híbrida para um apogeu de 3.000 m para a competição LASC (Latin America Space Challenge) 2021, adquirindo dados de voo e alimentando rotinas de otimização futuras.
Para chegar nesse objetivo, análises e estudos aprofundados e testes de todos os subsistemas serão feitos para validar e diminuir a probabilidade de falha desses subsistemas.
O grupo responsável pela estrutura do foguete realizará cálculos analíticos a fim de determinar dimensões dos componentes de acordo com os materiais escolhidos e análises de elementos finitos, que serão feitos como mais uma forma de validação dos resultados. Para este projeto, pretende-se usar fibra de vidro unidirecional para a fuselagem, com o uso de bulkheads de madeira para a alocação dos recursos da aviônica e recuperação – considerando que ambos subsistemas sejam alocados no mesmo módulo, como o previsto.
O grupo responsável pela aerodinâmica possui rotinas de simulação em Matlab que prevê o desempenho e estabilidade do foguete tais como margem estática, centro de gravidade e centro de pressão. Simulações de trajetórias em diversas condições de voo e operação do motor são feitas no software OpenRocket e são pós processadas em rotinas MATLAB a fim de se obter em quais condições o voo será seguro. Atrelado a isto, simulação de dispersão de impacto é feita em rotina MATLAB a fim de se ter uma estimativa probabilística de pontos de impacto no solo sob diversas condições de voo. Simulações CFD corroboram para análise de trajetória e projeto de aletas e coifa do foguete. Todas elas possuem por objetivo apresentar verificações e validações, além de estipular requisitos, para as propostas de design dos demais núcleos da equipe, principalmente Estruturas e Propulsão.
O grupo responsável pela recuperação do veículo possui rotinas em MATLAB para dimensionamento de paraquedas piloto, principal e quantidade de pólvora, bem como cálculo de forças resultantes durante a abertura. O coeficiente de arrasto é determinado por simulação CFD durante etapas iterativas de projeto. Os mecanismos de ejeção e proteção dos paraquedas são testados a fim de validar os subsistemas. Os testes de componentes que são responsáveis pelo acionamento dos paraquedas, como por exemplo o altímetro, são feitos em uma câmara em que é diminuída a pressão até o valor que correlaciona com a altitude aferida pelo dispositivo no apogeu desejado.
O grupo responsável pela aviônica é responsável pela coleta e armazenamento de dados importantes, que validam a eficácia do projeto, além de implementar o altímetro cobrado pela organizadora (LASC) para a coleta oficial dos dados de altitude do foguete. Também é de seu escopo os sistemas responsáveis pelo controle de ignição e abastecimento de maneira a atender os critérios de segurança estabelecidos pela organizadora e os internos à equipe – estipulados através de experiências em outras competições.
O grupo responsável pela propulsão realiza cálculos preliminares de balística interna para ter alguns parâmetros iniciais do sistema propulsivo. Rotinas de otimização de pressão na câmara por peso e eficiência e rotinas de otimização de formulação da mistura de propelente por eficiência e temperatura de chama são feitas e em seguida é feita a avaliação do projeto preliminar por meio de um algoritmo que prevê o desempenho do motor durante toda sua operação, incluindo modelos de regressão do combustível, modelos de esvaziamento e queda de pressão do tanque de oxidante (blowdown) e modelos de balística interna acoplados com software CEA (Chemical Equilibrium with Applications) da NASA.
