Pela dificuldade de definir a taxa de combustão real com modelos teóricos de combustão com a precisão necessária a projetos de engenharia, a única solução é medir a taxa de combustão utilizando algum dos métodos já comprovados de análise.

Para determinar uma curva da taxa de combustão em relação à pressão em geral são usados estes três métodos:

O primeiro método é pelo do uso de um motor com geometria já testada com outros propelentes. Essa técnica é geralmente usada em pequenas variações de um propelente conhecido, mas assim mesmo não afasta a possibilidade de um acidente, já que mesmo pequenas alterações podem resultar em comportamento não previsível da combustão. Um exemplo deste sistema é exemplificado pela Figura 10.

Figura 10 - O versátil A100M de Richard Nakka, usado com sucesso em diversos tipos de propelente KN - açúcar. Nakka, (2)

A segunda forma de se estudar as características do propelente é o uso de um motor estático com tubeiras de diferentes diâmetros de garganta, geralmente sem suas seções divergentes. É trabalhoso e a necessidade de diferentes tubeiras aumenta seu custo. É mais seguro que um motor conhecido, pois os ensaios começam com gargantas de maior diâmetro, mas existe o risco do propelente ser muito sensível a uma pequena variação da pressão, podendo levar a acidentes. Um exemplo deste sistema é exemplificado pela Figura 11.

Figura 11 - Motor Balístico de Ensaio da Australian Experimental e kit de tubeiras. Fonte: Australian Experimental, (18) .

Na terceira técnica a pressão de ensaio é estabelecida por um gás que não influa no processo de combustão, como o nitrogênio. É técnica mais simples e segura em comparação com as outras duas, tanto em termos de produção de amostras como facilidade e segurança nos ensaios, isso se deve principalmente ao tamanho reduzido das amostras. Os espécimes queimam ao longo do seu eixo longitudinal (estilo cigarro) e é usado algum método para se registrar o tempo de queima. O equipamento é conhecido por Bomba de Crawford. Para este projeto foi desenvolvido e construído a Unidade de Ensaios de Propelentes, UEP, descrito na subseção 7.7. Na Figura 12 observam-se os principais elementos do sistema. Em vermelho em seu interior existe a amostra de propelente, que terá sua combustão iniciada em uma das extremidades. A amostra está presa a uma sonda, ao lado esquerdo da figura, onde existem conectores para fusíveis, termopares ou microfones. No lado direito existe a tubulação para alimentação do nitrogênio usado para estabelecer a pressão inicial e válvulas de controle, além de uma conexão para um transdutor de pressão, como pode ser visto na foto da Figura 13.

Figura 12 - Vista em corte do UEP, sem a tubulação de controle e sondagem da pressão.

Figura 13 - Unidade de Ensaios de Propelente, UEP, desenvolvida pelo autor.

O método mais comum para se registrar o tempo é o uso de fusíveis, fios condutores de pequena espessura colocados em duas posições diferentes da amostra, quando se fundem e rompem a corrente elétrica é registrada a passagem da frente de chama. O tempo entre a queima dos dois fusíveis e a distância conhecida destes leva a velocidade. Um sistema equivalente, exemplificado pela foto da Figura 14, é o uso de termopares, que irão registrar a passagem da frente de chama, como nos fusíveis.  Porém, exige o uso de equipamentos de aquisição mais complexos em relação aos fusíveis.

Figura 14 - Sonda usando termopares de um equipamento desenvolvido por Richard Nakka, (2) , o mesmo equipamento poderia usar fusíveis.

Outra técnica é registrar a pressão dentro da câmara de ensaio em função do tempo. A pressão começa a aumentar assim que a combustão se inicia e depois de terminada ela diminui devido à perda de calor pelas paredes do equipamento, formando uma rampa com um pico, como o gráfico da Figura 15, de onde se pode tirar o tempo de combustão da amostra.

Figura 15 - Resultado de um ensaio realizado por Richard Nakka durante seus estudos de propelentes de base epóxi. Nakka, (2).

Também se pode gravar o ruído acústico gerado pela combustão da amostra, duas pequenas fendas em pontos de distância conhecida da amostra geram um som de “click”. Com a leitura dos resultados, tanto visualmente na tela de um computador quanto via software de tratamento de sinais, pode-se chegar à taxa de combustão como usado na pesquisa de Rampichini, (19) . No UEP, equipamento desenvolvido para este projeto, pode-se usar qualquer um destes métodos para a leitura da velocidade.