Análise Integrada da Balística Interna e Intermediária em um Fuzil de Assalto 5,56 mm: Modelagem Numérica, Validação Experimental e Simulação CFD
Balística Interna e intermediária; CFD; Simulação numérica; Fluent; Matlab/Simulink.
A compreensão detalhada da balística interna e intermediária é um requisito fundamental para o desenvolvimento de armamentos longos que conciliem desempenho, segurança e conforto acústico. Inserido neste contexto, o presente trabalho propõe uma abordagem integrada para caracterizar a dinâmica de disparo de um Fuzil de Assalto 5,56 mm. A pesquisa partiu de uma revisão teórica aprofundada, estabelecendo o equacionamento matemático necessário para descrever os fenômenos termodinâmicos e cinemáticos que regem o movimento do projétil no interior do cano.
A modelagem numérica foi implementada em ambiente Matlab/Simulink, solucionando as equações governantes através do método de Runge-Kutta de 4ª ordem. A validação deste modelo foi ancorada em uma campanha de ensaios instrumentada com transdutores piezoelétricos HPI GP6, permitindo a aquisição da curva de pressão na câmara. O confronto entre os resultados numéricos e os dados empíricos atestou a capacidade do código em reproduzir com fidelidade o comportamento balístico real, apresentando excelente correlação nos valores de pico de pressão e velocidade de boca.
Em etapa subsequente, os dados validados subsidiaram uma análise de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) no software Ansys Fluent. O domínio computacional utilizou malhas dinâmicas com a técnica de layering para simular o movimento do projétil, incorporando modelos nativos do solver para o comportamento de gás real, além de análises de turbulência e acústica. Esta abordagem permitiu visualizar e analisar fenômenos da balística intermediária que dificilmente seriam captados por meios experimentais. O trabalho consolida, assim, uma metodologia de projeto robusta, com aplicação direta em Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) de armamentos leves, fornecendo subsídios essenciais para o design de componentes complexos, como supressores de ruído e freios de boca.