Motor de detonação promete aviões a 20.000 km/h

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/05/2021

Esquema do motor de detonação com pulso estacionário.
[Imagem: Daniel A. Rosato et al. - 10.1073/pnas.2102244118]

Propulsão hipersônica

Engenheiros conseguiram resolver um problema que poderá viabilizar uma tecnologia para voos hipersônicos capazes de atravessar o Brasil de norte a Sul em menos de 30 minutos.

Um veículo dotado de um sistema de propulsão desse tipo poderia atingir velocidades de Mach 6 (7.360 km/h) até Mach 17 (20.800 km/h).

Os pesquisadores descobriram uma maneira de estabilizar a detonação necessária para a propulsão hipersônica, criando uma câmara de reação hipersônica especial para motores a jato.

"A descoberta de como estabilizar uma detonação - a forma mais poderosa de reação intensa e liberação de energia - tem o potencial para revolucionar a propulsão hipersônica e os sistemas de energia.

"Há um esforço internacional cada vez maior para desenvolver sistemas de propulsão robustos para o voos hipersônicos e supersônicos, que permitiriam o voo através da nossa atmosfera em velocidades muito altas, e também permitiriam a entrada e saída eficientes de atmosferas planetárias," disse o professor Kareem Ahmed, da Universidade da Flórida Central, nos EUA.

A inovação está na geometria da câmara de combustão.
[Imagem: Daniel A. Rosato et al. - 10.1073/pnas.2102244118]

Motor de detonação com onda estacionária

Os sistemas de propulsão por detonação têm sido estudados durante mais de meio século, mas não tiveram sucesso devido aos propelentes químicos usados ou à forma como esses propelentes eram misturados.

A mesma equipe havia superado esse problema recentemente equilibrando cuidadosamente a taxa de hidrogênio e oxigênio dos propelentes liberados no motor para criar a primeira evidência experimental de uma detonação rotativa, algo que, por si só, já promete foguetes melhores e mais baratos.

No entanto, a curta duração da detonação - geralmente ocorrendo de microssegundos a milissegundos - torna difícil otimizar esses motores.

A equipe agora descobriu como usar a força de uma onda de detonação oblíqua, que eles formaram usando uma rampa inclinada dentro da câmara de reação para criar uma onda de choque indutora da detonação, que então é usada para propulsão.

Ao contrário das ondas de detonação rotativas, as ondas de detonação oblíqua são estacionárias e estabilizadas.

A inclinação deve ser precisa para gerar a onda no formato adequado para a detonação contínua.
[Imagem: Daniel A. Rosato et al. - 10.1073/pnas.2102244118]

Propulsão hipersônica por detonação

A nova tecnologia de detonação melhora a eficiência do motor de propulsão a jato, de modo que mais potência é gerada com menos combustível do que os motores de propulsão tradicionais, aliviando assim a carga de combustível e reduzindo os custos e as emissões de poluentes.

Além de viagens aéreas mais rápidas, a tecnologia também poderá ser usada em foguetes para missões espaciais, tornando-os mais leves, dando-lhes maior autonomia e diminuindo a poluição que eles geram.

Se tiverem sucesso no avanço desta tecnologia, a propulsão hipersônica por detonação poderá ser implementada nas viagens atmosféricas e espaciais humanas nas próximas décadas, dizem os pesquisadores.

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