Para explorar o processo de resposta e o mecanismo de ignição sob condições de penetração de corpo estranho em propelente sólido de alta energia, foi projetado e construído um dispositivo experimental visual de ignição por perfuração com um sistema de observação in situ acoplado de múltiplos campos físicos. O sistema integra captura de alta velocidade, termografia infravermelha, medição de deformação por correlação digital de imagem (DIC), sensores de pressão distribuídos, microscopia eletrônica de varredura (SEM) e análise espectroscópica por dispersão de energia (EDS), possibilitando a observação síncrona e multidimensional da deformação, aumento de temperatura, fluxo e comportamento de ignição da amostra durante o processo de perfuração. Como objeto de estudo, foram utilizadas três espessuras diferentes (5 mm, 10 mm, 15 mm) de propelente sólido baseado em GAP de alta energia, conduzindo uma série de experimentos de perfuração que analisaram principalmente o efeito da espessura da amostra na sensibilidade à ignição, as condições críticas para o disparo da ignição, a distribuição espacial dos pontos de ignição e sua correlação com o campo mecânico local. Os resultados experimentais demostraram que, na ausência de restrições laterais, a ignição ocorre somente quando a espessura da amostra é comprimida abaixo do maior tamanho das partículas da fase sólida (aproximadamente 330 μm); a ignição origina-se das partículas de perclorato de amônio (AP); os pontos de ignição não estão distribuídos aleatoriamente, mas sim concentrados em uma região anular no interior da seção transversal da barra de perfuração (r entre 2,5 e 4,0 mm), sendo essa região caracterizada por alta deformação por cisalhamento, alta taxa de deformação por cisalhamento, alto gradiente de tensão e alta velocidade de fluxo radial; além disso, o cálculo da densidade de potência do atrito e análise morfológica microscópica dos resíduos revelam que o aquecimento por fricção partícula-interface é o principal mecanismo que induz a ignição do propelente.

propelente energético; mecanismo de ignição; impacto; penetração de corpo estranho; fricção por cisalhamento