Construcción y evaluación de una tobera a escala menor basada en material compuesto para cohetes de órbita baja

Resumo

Se desarrolló un método de fabricación de prototipos de tobera a escala menor para cohetes de órbita baja, basado en materiales compuestos de bajo costo, utilizando como metodología un diseño del material de tobera conformada por una zona térmica y una zona estructural. Para la zona térmica se uso un material compuesto particulado a base de una matriz polimérica reforzada con polvo cerámico, Carburo de Silicio y cerámico tipo 2, el cual fue preparado por medio de un proceso de moldeo, vaciado, y compactación, después de fabricada la zona térmica se efectuó un proceso de laminación de un material compuesto fibrorreforzado con mallas de mallas de fibra de vidrio y fibras de carbono. En las toberas se evaluó el desempeño de los materiales empleados a través de la simulación de las condiciones reales de operación donde se involucraron pruebas térmicas y estructurales, tales como: pruebas de tracción, simulación de cargas de presión mediante software especializado y ensayo de impacto por llama de oxicorte para determinar pérdida de peso, de espesor y diferencial de temperatura. En los resultados se destaca el efectivo comportamiento del sistema para 60 segundos de vuelo utilizando un material compuesto particulado con 70% de cerámico tipo 2 y 30% de material polimérico para la zona térmica y una configuración de la zona estructural fibra de vidrio matt de 225 g/m2 - fibra de vidrio Voland 320 g/m2 orientada 0º - fibra de vidrio matt 225 g/m2 - fibra de carbono orientada 0º.