História

O Laboratório Associado de Combustão e Propulsão (LCP) foi instalado, em 1968, inicialmente na unidade do INPE de São José dos Campos, sob a designação de Laboratório de Processos de Combustão. Tal laboratório foi idealizado para assessorar o governo, a universidade e a indústria na concepção, no desenvolvimento e na otimização de sistemas não apenas propulsivos, mas, em geral, de combustão. Atendia-se, assim, à orientação da Comissão Brasileira de Atividades Espaciais (COBAE) de criar uma entidade civil que pudesse, mais ainda, coordenar aquelas atividades também no âmbito espacial. Nesta época, investiu-se na formação de recursos humanos, sendo criada a opção de pós-graduação em nível de mestrado em combustão e propulsão, dentro do curso de pós-graduação em ciências espaciais e atmosféricas, a fim de que houvesse a criação de uma densidade crítica de recursos humanos que viabilizasse o laboratório para a execução da missão a ele atribuída. Além disso, foi incentivada a realização de programa de doutorado, paralelamente ao oferecimento de estágios ligados às áreas de estudo, tanto no país quanto no exterior.

A criação do LCP deveu-se principalmente à visão do Dr. Demétrio Bastos Netto, oficial da Marinha do Brasil e assessor da direção do INPE nas décadas de 1960 e 1970. O Dr. Demétrio orientou os primeiros alunos de mestrado na área de combustão: Wilson Antunes de Almeida, José Artur Pinheiro Alonso, Sérgio Nascimento e Darcy das Neves Nobre.

Em 1976, o laboratório foi transferido para instalações provisórias do INPE em Cachoeira Paulista. Essa transferência foi ditada pela necessidade de manuseio, de realização de testes com substâncias perigosas (propelentes, explosivos, materiais químicos, etc) e, portanto, de espaço para operação com segurança.

Em 1979, o estabelecimento da Missão Espacial Completa Brasileira (MECB) previa o desenvolvimento pelo LCP de um sistema propulsivo monopropelente para satélites de sensoriamento remoto, empregando a decomposição catalítica de hidrazina (N2H4). No mesmo ano, foram iniciadas as obras de construção do prédio de pesquisadores e do prédio de ensaios de propulsão e combustão.

Em 1980, foram inaugurados os prédios de pesquisadores e de ensaios de propulsão e combustão. Ainda em 1980, foi instalado o laboratório químico no prédio de pesquisadores, para síntese e desidratação de hidrazina.

Em 1983, foi iniciado o desenvolvimento de catalisadores para a decomposição da hidrazina, com o apoio do Prof. Guy Pannetier, da Universidade de Paris VII, que foi o responsável pelo desenvolvimento do catalisador francês CNESRO. Neste mesmo ano, foi estabelecido o procedimento de cálculo para o dimensionamento de micropropulsores a hidrazina.

Em 1984, foi testado no LCP o primeiro protótipo de micropropulsor monopropelente a hidrazina com empuxo de 2 N, em condição ambiente.

Em 1985, foi realizado no LCP o 1º Workshop de Combustão e Propulsão, com a participação de pesquisadores do LCP e de outras instituições. No mesmo ano, o Dr. Gilberto Marques da Cruz, após estágio na França com o Prof. Guy Pannetier, transferiu para o LCP o procedimento de impregnação da alumina com irídio. Ainda em 1985 foi aprovado um projeto FINEP, sob coordenação do Dr. João Andrade de Carvalho Jr., para desenvolvimento de pesquisa na área de combustão pulsante, visando o estudo de instabilidades de combustão em combustores e propulsores. Tal projeto contou com a colaboração do Prof. Ben T. Zinn da universidade Georgia Tech que foi consultor do LCP desde o fim da década de 1970.

Em 1986, foi instalado o equipamento BET para medida de área específica total, área específica metálica e porosidade de catalisadores. Neste ano foi construído e testado um combustor de Rijke para queima de carvão, álcool e GLP, dentre outros. Várias consultorias a empresas privadas e públicas passaram a ser realizadas na área de combustão.

Em 1987, foi realizado o 2º Workshop de Combustão e Propulsão, com organização do LCP.

Em 1989, foi realizado o 3º Workshop de Combustão e Propulsão na FTI em Lorena, com organização do LCP.

Em 1992 o LCP, que era subordinado ao Centro de Tecnologias Associadas do INPE em São José dos Campos, passou a ser subordinado ao Centro Espacial de Cachoeira Paulista. No mesmo ano, foram preparados e testados catalisadores de carbetos para decomposição de hidrazina. O desenvolvimento de carbetos se deu a partir de sugestão apresentada pelo Prof. Djega-Mariadassou, da Universidade de Paris V, em visita ao LCP em 1991. Ainda em 1992, foram iniciados estudos de queimadas na Amazônia com a realização de queimadas experimentais na região de Manaus.

Em 1994, foi iniciado, junto à CAPES, a tramitação do processo de recredenciamento do curso de pós-graduação em Combustão e Propulsão, desmembrado do curso de Ciências Espaciais e Atmosféricas. Em 1996, o curso foi denominado de Engenharia e Tecnologias Espaciais.

Em 1995, a Agência Espacial Brasileira (AEB) estabeleceu acordo com o "Centre Nationale d´Études Spatiales" (CNES) da França para cooperação na área de sistemas propulsivos de satélites.

Em 1996, no escopo do acordo com o CNES, sob a coordenação do Dr. Demétrio Bastos Netto, pesquisador do LCP, foi realizada uma concorrência internacional visando a implantação de um banco de testes com simulação de altitudes para propulsores de satélites mono e bipropelentes, com empuxos de 20 a 200N. Neste mesmo ano, houve a aprovação pela FAPESP de projetos de modernização de infra-estrutura para a melhoria de instalações do LCP, a aquisição de equipamentos para a montagem de um banco de testes de propulsores em condições atmosféricas (BTCA) e a aquisição de equipamentos para um projeto de tomografia computadorizada de chamas. Ainda em 1996, foram testados catalisadores de carbetos de tungstênio e molibdênio em um propulsor de hidrazina de 2 N.

Em 1997, foram iniciadas as obras dos prédios para instalação do banco de testes para propulsores de satélites com simulação de altitudes. Ainda em 1997 foi aprovado um projeto na área de propulsão, dentro do Programa de Apoio a Núcleos de Excelência – PRONEX, do Ministério da Ciência e Tecnologia. Ainda em 1997, foram fornecidos catalisadores de irídio e alumina produzidos no LCP para carregamento de propulsores do subsistema propulsivo de uma plataforma suborbital, projetada pelo INPE, para experimentos de microgravidade, no entanto, o lançamento da plataforma foi mal sucedido.

Em 1999, foi inaugurado o Banco de Testes com Simulação de Altitudes (BTSA) pelo Vice-Presidente da República, Marco Maciel, e diversas autoridades. Também em 1999, foi implantado o laboratório de análise de propelentes (LANAP) dos testes de propulsores.

Em 2001, foram realizados no BTSA ensaios do motor de rolamento do Veículo Lançador de Satélites, VLS, do CTA/IAE.

Em 2002, pesquisadores do LCP participaram da criação da Rede de Turbinas a Gás (RTG). Ainda em 2002, foi feita, através da RTG, uma proposta de ação induzida junto ao CNPq para a formação de doutores em combustão no exterior.

Em 2003, foi testado, no BTSA, protótipo de propulsor de plasma pulsado usando tetrafluoretileno como propelente. Ainda em 2003, a ação induzida para formação de doutores em combustão no exterior foi aprovada pela Diretoria do CNPq.

Em 2004, foram realizados testes no BTSA de um modelo de engenharia do propulsor monopropelente a hidrazina de 5N, desenvolvido pela empresa Fibraforte de São José dos Campos, SP, empregando o catalisador americano Shell-405. Neste mesmo ano também foram realizados os testes de longa duração do catalisador nacional LCP-33R, contendo 33 % em massa de irídio, mostrando um desempenho similar ao do catalisador americano. Ainda em 2004, foi criada a Rede Nacional de Combustão com a participação do LCP, tendo sido designado o Dr. Demétrio Bastos Netto como um de seus coordenadores. Esta Rede visa integração entre grupos de pesquisa e entre a comunidade científica e o setor empresarial na área de combustão.

Em 2006, o LCP voltou a ser subordinado à Coordenação de Laboratórios Associados (CTE). Neste ano, foram adquiridos equipamentos através da ação referente a tecnologias associadas a motores de propelente líquido, da Agência Espacial Brasileira, incluindo sistemas de aquisição de dados, imageamento térmico, aparelho de quimissorção e cromatógrafo a gás. Neste mesmo ano, o LCP recebeu a doação da Universidade de Southampton de uma câmara de vácuo de 250 litros para testes de propulsores elétricos. Ainda em 2006, foi construído e testado um protótipo de propulsor de plasma pulsado de duplo estágio.

Em 2007, o programa de pós-graduação em Engenharia e Tecnologias Espaciais, cuja opção em Combustão e Propulsão é coordenada pelo LCP, obteve nota 5 na avaliação bianual da CAPES. Neste mesmo ano, foi instalado o laboratório de nano-compósitos e nanofibras de carbono, visando o desenvolvimento de novos suportes catalíticos para aplicações ambientais e industriais e para reforço de compósitos poliméricos. Ainda em 2007, foram preparados e testados catalisadores de rutênio e alumina para decomposição de hidrazina.

Em 2008, foram construídas bancadas de testes de propulsores híbridos e de propulsores eletrotérmicos. Neste ano, foi testado um propulsor eletrotérmico catalítico de 0,2 N, usando óxido nitroso gasoso como propelente e um catalisador de rutênio e alumina. Ainda em 2008, também construído um modelo de vôo de propulsor de plasma pulsado de duplo estágio, para teste no satélite UNISAT V da Universidade de Roma.

Em 2009, foi inaugurado o laboratório de catálise ambiental, financiado pela Petrobras, para o desenvolvimento de tecnologia de combustão com recirculação química (Chemical Looping Combustion – CLC) visando a captura de gás carbônico em processos de combustão para a mitigação do efeito estufa. Neste mesmo ano, foram iniciados no BTSA os testes de qualificação dos propulsores de hidrazina de 5 N, produzidos pela Fibraforte, empregando catalisadores Shell-405, para uso na plataforma multimissão (PMM) do INPE. Ainda em 2009, foi organizada a II Escola de Combustão, com apoio do LCP, e foi testado um protótipo de propulsor híbrido de 350 N empregando parafina e óxido nitroso.

Ao longo de sua história, o LCP vem realizando estudos e testes de variados sistemas propulsivos, incluindo propulsores de satélites, motores de apogeu, motores de rolamento de veículos lançadores e estato-reatores subsônicos e supersônicos (RAMJETs e SCRAMJETs), além de desenvolver modelos teóricos e numéricos de câmaras de combustão de propulsores e simulações numéricas de escoamentos rarefeitos hipersônicos.

O LCP desenvolve atualmente um sistema de gestão da qualidade buscando adequar o BTSA e o Laboratório de Análise de Propelentes às exigências da norma NBR ISO/IEC 17025:2001 e um sistema de gestão ambiental para o tratamento de efluentes e vapores de propelentes para o controle ambiental de processos durante os ensaios de propulsores.

Na área de combustão foram realizadas no LCP, desde sua fundação, pesquisas sobre combustão teórica e aplicada, incluindo estudos de combustão pulsante, combustão industrial, queima de gotas e sprays, combustão de biomassa, flamabilidade de materiais, injetores, fornos, queimadores e outros dispositivos, visando sempre ganhos de eficiência e redução do impacto ambiental. A combustão é uma ciência que permeia todos os setores da sociedade e é responsável por mais de 80% da energia gerada pelo homem. A poluição nas grandes cidades, as queimadas na Amazônia, a tecnologia aeroespacial, a queima do lixo urbano e a geração de energia elétrica são algumas das áreas ligadas diretamente com a combustão que têm grande importância para o país.

Os produtos e processos inicialmente desenvolvidos pelo grupo de catálise do LCP para fins propulsivos mostraram-se de interesse de inúmeras indústrias, dentre elas, a de refino de petróleo. Esta demanda gerou diversas formas de interação com instituições governamentais e privadas, envolvendo projetos de desenvolvimento de novos produtos e processos, contratos de fornecimento de produtos de alto teor tecnológico e programas industriais de controle de qualidade de catalisadores.

O LCP tem realizado convênios de cooperação científica nas áreas combustão, propulsão e catálise com diversas universidades e institutos. Esses convênios mantêm os laboratórios com alto índice de utilização e permitem a constante aquisição e renovação de equipamentos, além de permitir colaborar de forma ativa com a formação de recursos humanos para as áreas científicas e tecnológicas.