Nas últimas quatro décadas, os foguetes têm sido cada vez mais utilizados para explorar a atmosfera e o espaço. Muitos desses usos foram benéficos para a civilização, como colocar satélites (e sistemas de satélites) em órbita. Esses satélites têm sido usados para várias investigações científicas, monitoramento do clima e investigação do sistema solar, enquanto outros tipos de foguetes têm sido usados para explorar asteroides, planetas e o espaço sideral.
Diferentes modelos e cálculos computadorizados são utilizados pelos cientistas de foguetes para prever o desempenho do foguete. Vários fatores e critérios podem influenciar o desempenho dos foguetes, o que é definido como um problema multicritério. Um dos principais critérios que influenciam na tecnologia de foguetes, bem como seu desempenho geral, é o tipo de combustível usado, seja líquido, sólido ou híbrido.
Nos últimos anos, esforços significativos têm sido feitos em todo o mundo para desenvolver propulsores verdes para foguetes como substituto da hidrazina, que é o principal propelente utilizado em foguetes e satélites hoje em dia. Esses materiais verdes híbridos têm o potencial de fornecer impulso de alta densidade, superando o desempenho dos monopropelentes tóxicos mais comuns.
Pesquisas recentes concentram-se na produção e desenvolvimento de novos tipos de materiais adequados para aplicações de alta tecnologia, incluindo propulsão híbrida de foguetes. Para chegar nesse objetivo, os compósitos de fibras naturais são uma alternativa em potencial não apenas para automóveis, fábricas verdes e estrutura aeroespacial, mas também podem ser muito atraentes para o combustível de foguetes híbridos, particularmente aqueles produzidos a partir de polipropileno/fibras naturais, como o núcleo de foguetes combustível do tipo sólido.
Com essa introdução, o artigo apresenta um modelo computacional de hierarquia multicritério que auxilia na seleção da tecnologia de propulsão de foguete mais aplicável de acordo com o requisito de desempenho em vários critérios de avaliação. Definindo mais tecnicamente, o processo de hierarquia analítica (AHP - analytical hierarchy process) é utilizado como uma ferramenta projetada para resolver os problemas de tomada de decisão de multicritérios (MCDM - multi-criteria decision-making).
No artigo de estudo, o modelo de processo de hierarquia analítica foi utilizado para aprimorar decisões mais informativas a partir de informações numéricas e linguísticas sobre o desempenho do combustível baseado em um material híbrido verde em ambiente incerto.
Os autores definiram os critérios que afetam o desempenho do foguete de diferentes pontos de vista, sendo eles: o desempenho (impulso específico), o tamanho (densidade de massa), a estabilidade (facilidade de partida e direção), a segurança, o custo e a operacionalidade.
Concluindo, o modelo hierárquico de tomada de decisão construído pelos autores foi capaz de avaliar melhor o desempenho de vários tipos de materiais combustíveis, assim como selecionar o material mais adequado para a tecnologia de propulsão de foguetes em ambientes diferentes. Além disso, o modelo considerou várias avaliações simultâneas e critérios conflitantes para demonstrar de forma prática questões econômicas, técnicas e sustentáveis para o tomador de decisão nessa área.
Dizem também que, por demonstrações, o foguete de propulsão líquida foi o preferido em relação ao desempenho, estabilidade e controle dos critérios de ignição, mas o pior em relação à sensibilidade explosiva, nível de toxicidade e operabilidade. Já o de propulsão sólida foi o melhor em relação ao nível de toxicidade, custo e critérios de operacionalidade, mas é o pior em relação ao desempenho, tamanho, estabilidade e controle dos critérios de ignição. O modelo de propulsão híbrido foi o melhor em relação ao tamanho e sensibilidade à explosão, mas não o pior em nenhum dos critérios considerados.
Por fim, o modelo de hierarquia analítica proposto foi implementado com sucesso para resolver o problema de conflito multicritério, além de fornecer um instrumento valioso para testar a avaliação e alternativas, reduzindo assim os atrasos na tomada de decisão em relação à avaliação de diferentes tecnologias de propulsão para foguetes químicos.
AL-OQLA, F. M.; HAYAJNEH, M. T. "Hybrid material performance assessment for rocket propulsion" Journal of the Mechanical Behavior of Materials, vol. 31, no. 1, 2022, pp. 160-169. https://doi.org/10.1515/jmbm-2022-0021
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