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ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DAS GEOMETRIAS DOS NARIZES NA AERODINÂMICA E NA ESTABILIDADE DE MINIFOGUETES;
SARA STEFANELLO FISCHBORN, ARTHUR MONTEIRO FILHO, PAULO VICTOR TOSO HELKER;
O estudo dos foguetes abrange uma ampla variedade de aplicações, desde a exploração espacial até a defesa nacional, com uma história que remonta aos artefatos concebidos por Arquitas em 400 a.C. até as inovações contemporâneas lideradas por Elon Musk. No ambiente acadêmico, eventos como a Mostra Brasileira de Foguetes (Mobfog) reúnem estudantes em torno do desafio de lançar modelos próprios, destacando a importância dos princípios de aerodinâmica e estabilidade. Além disso, o crescente interesse no foguetemodelismo, evidenciado por eventos como o Festival de Minifoguetes de Curitiba, mostra sua relevância tanto como atividade recreativa quanto para fins científicos.
A otimização do design do nariz do foguete é essencial para minimizar o arrasto aerodinâmico e maximizar o desempenho, enfrentando as exigências variadas de diferentes missões espaciais. Este estudo visa investigar e identificar a melhor geometria para o nariz de um minifoguete de lançamento vertical, visando a máxima ascensão, mitigação do arrasto e estabilidade durante o lançamento. Utilizando o software OpenRocket, os objetivos específicos incluem projetar o minifoguete conforme as especificações da Mobfog, analisar as três principais geometrias propostas - cônica, ogiva e elipsoide - e selecionar o melhor formato com base na estabilidade e aerodinâmica verificadas nas simulações. A justificativa para este estudo reside na aplicabilidade dos conceitos de aerodinâmica e estabilidade dos minifoguetes em diversas áreas da engenharia e suas indústrias, desempenhando um papel crucial em missões espaciais, comunicações, pesquisa científica, segurança nacional e inovação tecnológica.
A pesquisa se baseia em métodos qualitativos, revisão de literatura e estudo de caso para uma análise profunda e identificação de nuances essenciais. A definição da geometria do foguete segue o modelo comercial TKOR 2000, com 60 cm de comprimento e 4 cm de diâmetro para o corpo, quatro aletas e um motor composto por fertilizante Krista-K e açúcar cristal. Para os narizes do foguete, variando entre cônico, elipsoide e ogival, são utilizados poliestireno com dimensões específicas. A implementação da metodologia de análise da influência da aerodinâmica e estabilidade do nariz é realizada por meio do software OpenRocket, com configuração detalhada das propriedades do foguete e simulações para identificar a melhor geometria de nariz. Os cálculos consideram dados geográficos e climáticos específicos, garantindo uma análise precisa das condições de lançamento.
Este estudo reflete uma análise meticulosa, destacando a importância da validação de dados, busca por informações pertinentes e assimilação de conceitos teóricos robustos ao longo do processo investigativo. Ao simular o modelo final do minifoguete, observou-se a necessidade de ajustes nas aletas e no diâmetro do nariz para garantir a estabilidade ideal. Após as modificações, o modelo final foi obtido, com variação apenas no formato do nariz. Ao comparar diferentes geometrias de narizes, mantendo o mesmo corpo, motor e aletas, foram analisados parâmetros como a localização do centro de gravidade (CG), do centro de pressão (CP), o apogeu e a estabilidade. Os resultados indicaram que a geometria de nariz ogival alcançou o maior apogeu e uma boa estabilidade, tornando-se a mais indicada para melhor desempenho e estabilidade em lançamentos de minifoguetes similares.
Minifoguetes. Otimização. Nariz. Simulação. Estabilidade.
