segunda-feira, 17 de maio de 2021

Cientistas constroem motor que pode impulsionar um avião a 17 vezes a velocidade do som.

Investigadores da UCF (EUA) dizem que contiveram uma detonação explosiva sustentada, no local, pela primeira vez, transformando sua enorme força em impulso. Um novo motor de detonação de ondas oblíquas que poderia impulsionar uma aeronave até 17 vezes a velocidade do som.

A deflagração, a queima de combustível com oxigênio em alta temperatura, é uma maneira relativamente lenta, segura e controlada de liberar energia química e transformá-la em movimento. Mas para libertar a energia máxima possível de uma unidade de combustível, a melhor maneira é uma explosão.


Avião-hipersonico
Photo//NewAtlas


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A detonação é rápida, caótica e frequentemente destrutiva. Não precisa necessariamente de oxigênio, apenas um único material explosivo e algum tipo de força energética grande o suficiente para quebrar as ligações químicas que mantém unida uma molécula já instável. Ele cria ondas de choque exotérmicas que chegam a velocidades supersônicas, liberando enormes quantidades de energia.

 

Há mais de 60 anos tentamos usar a explosão, a forma mais poderosa de combustão, como propulsão. Mas conter uma bomba é extremamente difícil. Motores de detonação em pulso criam uma série de explosões de forma semelhante a um jato em pulso, estes já foram testados em aeronaves, notavelmente no projeto “Borealis” da Scaled Composites Long-EZ construído pelo Laboratório de Pesquisa da Força Aérea dos EUA e soluções científicas inovadoras incorporadas em 2008.



Motores de detonação rotativos, nos quais as ondas de choque de uma detonação são ajustadas para desencadear novas detonações dentro de um canal em forma de anel, foram considerados impossíveis de construir até que investigadores da Universidade da Flórida Central (UCF, na sigla em inglês) demonstraram um protótipo no ano passado em operação sustentada. Os motores de detonação rotativos devem ser mais eficientes do que os motores de detonação de pulso porque a câmara de combustão não precisa ser limpa entre as detonações.

Agora, outra equipa da UCF, onde estão incluídos alguns dos mesmos cientistas que construíram o motor de detonação rotativo no ano passado, diz que conseguiu uma demonstração de um complexo terceiro tipo de motor de detonação que poderia superar todos eles, teoricamente abrindo o caminho para aeronaves que podem voar a velocidades de até 21.000 km/h, ou 17 vezes a velocidade do som.

 

 

 O motor de detonação de ondas oblíqua (OWDE, na sigla em inglês), visa produzir uma detonação contínua estável e fixa, tornando um sistema de propulsão extremamente eficiente e controlável gerando significativamente mais energia e usando menos combustível do que a tecnologia atual permite.

A equipa da UCF afirma que estabilizou com sucesso uma onda de detonação em condições de fluxo hipersônico, mantendo-a no lugar.

Para isso, a equipa construiu um protótipo experimental que chamou de High-Enthalpy Hypersonic Reacting Facility, ou HyperReact. Com menos de um metro de comprimento, o HyperReact pode ser descrito como um tubo oco, dividido em três seções, cada uma com um interior precisamente moldado.




Diagrama
Um diagrama esquemático do protótipo experimental HyperReactUniversity of Central Florida



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Esta é a primeira vez que uma detonação está estabilizada”, diz Kareem Ahmed, professor associado do Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da UCF e um dos autores do novo artigo de pesquisa. “Finalmente conseguimos conter a detonação … em forma de detonação oblíqua. É quase como congelar uma intensa explosão no espaço físico.”

O OWDE tem sido suposto teoricamente, como uma forma potencialmente superior de propulsão hipersônica. Scramjets tendem a perder eficiência à medida que a velocidade do ar sobe, potencialmente atingindo perto de Mach 14. Os resultados experimentais divulgados pela UCF apontam para uma aeronave “Sodramjet” (jato de detonação oblíqua) capaz de voar entre Mach 6 e Mach 17.



O que isso significa?

A tecnologia permitirá que os aviões espaciais voem eficientemente até a órbita sem necessitarem de foguetes. E nenhum sistema de defesa de radar ou mísseis no mundo poderia lidar com um míssil hipersônico até o momento. Além disso, nem seria necessário uma ogiva para causar níveis de devastação identicos ao de uma bomba nuclear. “Toda essa velocidade e toda essa inércia transforma qualquer plataforma de pesquisa, unidade de reconhecimento ou aeronave de passageiros numa potencial arma cinética”, escreve Szondy. “Eles não precisam de explosivos para destruir um alvo. Tudo o que eles têm que fazer é acertar. Em outras palavras, qualquer veículo hipersônico é uma arma intrínseca, com as modificações adequadas.”



De fato, a pesquisa foi financiada não só pela National Science Foundation e pela NASA, mas pelo Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea, todas instituições dos EUA. Então esses motores de explosão são claramente uma questão de interesse militar.


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Referencia//NewAtlas

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