2.2 - Ablação
Durante o período em órbita planetária um satélite atinge velocidades da ordem de dezena de quilômetros por segundo. Porém, quando o mesmo começa a retornar à Terra ou entrar na atmosfera de algum planeta, o veículo encontra um meio que oferece uma alta resistência aerodinâmica que acaba por diminuir essa velocidade para a ordem de centenas de metros por segundo. Nessa diminuição de velocidade a energia que existia na forma cinética se transforma em energia sonora - menos de 1% - e térmica. A energia térmica tende a ser absorvida pelo meio constituinte da atmosfera bem como pela estrutura do veículo. Assim, faz-se necessário a colocação de uma proteção térmica no satélite para o caso em que se deseja recuperar a carga interna em terra após um período no espaço.
O LABTUCAL já realizou trabalhos na área de escoamentos hipersônicos reativos, em colaboração com o Instituto Tecnológico da Aeronáutica de modo a entender os fenômenos físicos existentes no escoamento durante o processo de reentrada. Mas, atualmente, o foco principal é o desenvolvimento de ferramentas de projeto para um Sistema de Proteção Térmica (SPT) para o satélite recuperável brasileiro. Entre os diversos SPTs possíveis, o LABTUCAL escolheu a utilização de SPT ablativo. O SPT ablativo tem como principal característica o fato de ser passivo, isto é, usar a energia térmica disponível durante a reentrada para sublimar o material de modo a diminuir a energia disponível para aquecimento da estrutura sem a necessidade de nenhuma atuação eletro-mecânica sobre o mesmo. Esse sistema já foi utilizado com sucesso em diversos programas espaciais de diversos países entre eles o Projeto Apolo - NASA (Agência Espacial Americana), o Projeto EUREX - ESA (Agência Espacial Européia), bem como a ex-URSS e a China.
Pesquisa:
Dissertação de Mestrado de Walber Ferreira Braga
Publicações:
BRAGA, W. F.; MANTELLI, M. B. H. Analytical Solution for One-Dimensional Finite Heat Conduction Problem with Heat Balance Integral Method. In: 41th AIAA Thermophysical Conference, 2009, San Antonio, Texas, 2009.
PIMENTEL, C.; AZEVEDO, J.; KORZENOWSKI, H.; MANTELLI, M. B. H. Chemical Equilibrium Inviscid Flow over Sara Re-Entry Vehicle. In: 43rd AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit, Reno, Nevada. Jan. 10-13, 2005.
BRAGA, W. F.; MANTELLI, M. B. H.; AZEVEDO, J. L. F. A New Approach for the Heat Balance Integral Method Applied to Heat Conduction Problems. In: 43rd AIAA Aeroespace Sciences Meeting and Exhibit, 2005, Reno, 2005.
BRAGA, W. F.; MANTELLI, M. B. H.; AZEVEDO, J. L. F. Analytical Solution for One-Dimensional Semi-Infinite Heat Transfer Problem with Convection Boundary Condition. In: 38th AIAA Thermophysical Conference, 2005, Toronto, 2005.
BRAGA, W. F.; MANTELLI, M. B. H.; AZEVEDO, J. L. F. Approximate Analytical Solution for One-Dimensional Finite Ablation Problem with Constant Time Heat Flux. In: 37th AIAA Thermophysical Conference, 2004, Portland, 2004.
BRAGA, W. F.; MANTELLI, M. B. H.; AZEVEDO, J. L. F. Approximated Analytical Solution for One-Dimensional Ablation Problem with Time-Variable Heat Flux. In: 36th AIAA Thermophysical Conference, 2003, Orlando, Flórida, 2003.
ARRUDA, L. M. C.; BRAGA, W. F.; MANTELLI, M. B. H. Development of Experimental Apparatus for Thermal Characterization of Ablative Materials. In: XVII Congresso Internacional de Engenharia Mecânica, 2003, São Paulo (SP), 2003.
BRAGA, W. F.; MANTELLI, M. B. H. Electrical Analogy Modeling for One-Dimensional Ablation Problem. In: 8th AIAA/ASME Joint Thermophysics and Heat Transfer Conference, 2002, Saint Louis. Reston, Va. : AIAA, American Institute of Aeronautis and Astronautics, 2002.
BRAGA, W. F.; MANTELLI, M. B. H. Solução Aproximada em Forma Analítica do Processo de Ablação Unidimensional. In: Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciências Térmicas, 2002, Caxambu. Anais do Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciências Térmicas. Rio de Janeiro: ABCM, 2002.
