Falcon 9: estrutura dos tanques de combustível

Você sabe como é a estrutura do tanque de combustível do foguete Falcon 9 da SpaceX? Você sabe quais os desafios que um engenheiro de estruturas tem ao projetá-lo? O Falcon 9 é um foguete desenvolvido pela SpaceX para levar cargas (principalmente satélites) a órbitas geoestacionárias da Terra e, ainda por cima, para reduzir custos de operação, reaproveitar parte dele por meio de um pouso controlado do seu primeiro estágio.

A forma dos foguetes é um compromisso entre as cargas a serem transportadas, volume de combustível necessário para completar a missão e aerodinâmica. Normalmente, o melhor compromisso dessa forma é a uma seção cilíndrica alongada, ocupada principalmente por combustível. No caso do primeiro estágio do Falcon 9, são dois tanques, um para o oxigênio líquido e outro para o propelente RP-1, cilíndricos de alumínio-lítio, uma liga mais resistente e mais leve do que ligas de alumínio comuns.

Esses cilindros alongados estão sob compressão, uma vez que se tem a carga paga na ponta superior do foguete e os 9 motores Merlin empurrando o equivalente a mais de 6 aviões 747 no seu empuxo máximo na parte debaixo, esmagando a estrutura no meio.

Formas cilíndricas sob compressão são um grande desafio para o engenheiro de estruturas por 4 motivos:

• – Enorme não-linearidade geométrica;
• – Extremamente sensível a imperfeições iniciais; .
• – Acoplamento de diferentes modos de flambagem; e
• – Comportamento instável no seu colapso.

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