Foguete de combustível sólido
Um foguete (português brasileiro) ou foguetão (português europeu) de combustível sólido é um foguete com um motor que usa um propulsor sólido (combustível/oxidante). Os primeiros foguetes usavam este combustível, que funciona com pólvora, usado pelos chineses nas guerras do século XIII. Todos os foguetes usaram alguma forma de propelente sólido ou enchimento sólido até o século XX, quando o foguete de combustível líquido e o foguete de combustível híbrido ofereceram mais eficiência e alternativas controláveis. Os foguetes sólidos ainda são usados no modelismo de foguetes e em grandes aplicações por sua simplicidade e confiabilidade.
Um motor de foguete à combustível sólido consta de um revestimento aerodinâmico em sua extremidade, a tubeira, a carga do propulsor (grão), e o dispositivo de ignição. O grão se comporta como uma massa sólida a qual queima de uma maneira predizível e produz gases de combustão. As dimensões da tubeira são calculadas para manter uma pressão de câmara prevista, enquanto produz o empuxo com os gases de combustão. Uma vez acendido, um motor simples de um foguete sólido não pode apagar-se, porque contém todos os ingredientes necessários para a combustão dentro da câmara na qual está queimando. Os motores mais avançados de foguetes sólidos não só podem ser regulados mas também podem ser apagados e logo reiniciados, controlando a geometria da tubeira ou mediante o uso de comportas de ventilação. Além disso estão disponíveis motores de foguetes pulsados que queimam em segmentos e que podem ser acendidos com instruções.
O desenho começa definindo-se o impulso total, o que determina a massa do combustível. A geometria do corte transversal do grão propelente e os componentes químicos são selecionados de acordo com as características do motor pretendidas. Os componentes a seguir, são escolhidos simultaneamente. Como resultado as dimensões e geometrias do grão propelente, da tubeira e do revestimento são obtidas. O grão propelente pode ou não ser parte integrante do revestimento. Motores com o grão propelente integrado ao revestimento são mais difíceis de construir, pois a deformação dos componentes do revestimento e do grão propelente precisam ser compatíveis. Problemas comuns nos motores de foguete à combustível sólido incluem: fratura do grão propelente, falha na aderência do grão ao revestimento e bolhas de ar no grão. Todos eles produzem um aumento instantâneo na superfície da área de queima, com um correspondente aumento dos gases sendo expelidos e da pressão, o que pode causar uma ruptura no revestimento.
Combustíveis sólidos de foguetes são deflagrados a partir da superfície exposta do grão propelente na câmara de combustão. Dessa forma, a geometria do corte transversal do grão propelente dentro do motor é determinante para a performance do motor como um todo. A medida que a superfície do grão combustível queima, o seu formato se modifica (isso é um tema de estudo em balística), geralmente alterando a área da superfície exposta aos gases da câmara de combustão. O fluxo de massa (kg/s), e também a pressão dos gases em combustão gerados é função da área de superfície instantânea A s {\displaystyle A_{s}} , (m2), e taxa de queima linear b r {\displaystyle b_{r}} (m/sec): m ˙ = ρ ⋅ A s ⋅ b r {\displaystyle {\dot {m}}=\rho \cdot A_{s}\cdot b_{r}} Várias configurações geométricas de corte transversal do grão propelente podem ser usadas dependendo da finalidade e da curva de empuxo desejada:
Os satélites de comunicação da série HS 376, da qual fizeram parte os satélites Brasilsat A1 e Brasilsat A2, possuem um foguete de combustível sólido que é usado como motor de apogeu, para fazer a fase final da transferência de Hohmann.
