Modelagem de um Motor Foguete Utilizando o Método das Linhas Características

Resumo

O presente projeto tem como objetivo modelar um motor foguete por meio de uma implementação numérica do método das linhas características. Essa técnica matemática é empregada na solução de equações diferenciais que descrevem o comportamento de um fluido supersônico, permitindo determinar a distribuição de suas principais propriedades ao longo de uma malha. Ao aplicar esse método e definir parâmetros essenciais do motor, como a velocidade desejada na saída, é possível projetar a geometria ideal para evitar a formação de ondas de choque e garantir a máxima eficiência do motor [1]. De modo geral, um motor de foguete é dividido em duas partes principais: a câmara de combustão e a tubeira, também chamada de bocal. A tubeira é um componente essencial, pois controla e acelera o fluxo dos gases gerados na câmara de combustão, permitindo atingir velocidades supersônicas. Seu design tem um impacto direto na eficiência do sistema de propulsão, garantindo a conversão máxima da energia térmica em energia cinética. Para isso, sua geometria deve ser cuidadosamente projetada, levando em conta fatores como ângulo de expansão, suavidade das paredes e adaptação da pressão de saída à pressão ambiente. Um projeto bem otimizado minimiza perdas energéticas, evita ondas de choque e maximiza o empuxo, resultando em um motor de foguete mais eficiente e com melhor desempenho [3]. [...]