Investigação experimental de um propulsor híbrido para satélites e veículos espaciais usando parafina e N2O4 como propelentes

• Main Author: Cesar Addis Valverde Salvador
• Other Authors: Fernando de Souza Costa
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais 2009
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m18@80/2009/03.19.07.52

Foi realizada uma investigação experimental de um propulsor híbrido de 70 N de empuxo usando parafina sólida (C_20H_42) e tetróxido de nitrogênio (N_2O_4) como propelentes, a uma pressão de câmara de 25 bar. Uma vez que a parafina não apresenta ação hipergólica com o N_2O_4, a ignição do motor foi realizada mediante a injeção de uma pequena quantidade (15 g) de dimetil-hidrazina-assimétrica (UDMH). Foi desenvolvida uma técnica de fabricação de grãos de parafina misturada com corante preto e negro de fumo. Vários dispersantes foram testados para prevenir a decantação das partículas de negro de fumo na parafina líquida. Tendo em vista o uso potencial em órbita, foram verificados os efeitos de vácuo e de baixa temperatura sobre a integridade do grão de parafina. Foi construído um dispositivo para medida do tamanho e da distribuição das gotas de parafina, usando-se ar com diferenças de pressão similares às encontradas na injeção do propulsor. O propulsor foi avaliado na Bancada de Testes em Condições Atmosféricas (BTCA) do Laboratório Associado de Combustão e Propulsão do INPE, medindo-se empuxo, vazão de oxidante, pressões e temperaturas. === It was performed an experimental investigation of a 70 N hybrid thruster using solid paraffin (C_20H_42) and nitrogen tetroxide (N_2O_4) as propellants, with a chamber pressure of 25 bar. Since paraffin does not present hypergolic action with N_2O_4, the thruster ignition was made by the injection of a small amount (15 g) of unsymmetrical-dimethyl-hydrazine (UDMH). It was developed a manufacturing technique of grains of paraffin mixed with a black dye and carbon black. Several dispersant agents were tested to avoid decantation of carbon black particles in the liquid paraffin. Considering applications in orbit, the effects of vacuum and low temperature on the grain integrity were assessed. A device was built to determine the size and the distribution of paraffin droplets, using air with pressure differences similar to the ones found in the thruster injection. The thruster was tested in the Atmospheric Condition Bench (BTCA) of the Combustion and Propulsion Laboratory of INPE, with measurements of thrust, oxidizer mass flow rate, pressures and temperatures.