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China e EUA lutam para obter o motor hipersônico mais potente do mundo

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China e Estados Unidos continuam com seu pulso hipersônico. Os dois países estão trabalhando duro para conseguir aviões capazes de cruzar o mundo em poucas horas e as notícias sobre seu progresso parecem imparáveis. Há poucos dias os dois países apresentaram o projeto de seus novos motores hipersônicos, um para cada país, que prometem reviver e otimizar uma tecnologia muito promissora que existe desde a década de 1950: o motor rotativo de detonação.

Os motores de detonação rotativos são o santo graal da propulsão hipersônica. Em tese, esses tipos de motores têm mais empuxo que os convencionais de deflagração, atingindo velocidades de Mach 17, cerca de 21 mil quilômetros por hora, e são mais baratos, podendo economizar até 25% em combustível.

Muitos protótipos foram construídos desde que foram desenvolvidos pela primeira vez na década de 1950 por engenheiros russos, mas problemas com o peso de sua câmara de combustão cilíndrica e sua falta de estabilidade acabaram fazendo com que todas essas tentativas fracassassem.

A nova corrida hipersônica, que se estende de aeronaves a armas, viu projetos antigos revisitados novamente à luz dos mais recentes avanços em tecnologia e materiais. A China e os EUA estão na liderança, embora a agência espacial japonesa há alguns meses já tenha testado com sucesso pela primeira vez um motor de detonação rotativo que conseguiu funcionar por seis segundos em pleno voo.

Motor de detonação rotativo chinês

De acordo com o jornal de Hong Kong ‘South China Morning Post’ (SCMP), uma equipe de pesquisadores da Universidade Tsinghua em Pequim afirma ter desenvolvido um motor de detonação que evita os problemas dos projetos anteriores, substituindo o cilindro por um disco menor e mais leve.

Em modelos anteriores com cilindros, combustível e oxidante são injetados em um espaço entre duas paredes causando uma explosão que gira as paredes causando uma cadeia de explosões auto-sustentável. Mas o novo design muito menor forçou os pesquisadores a colocar todos os componentes com extrema precisão. A equipa assegura que em alguns casos nem sequer conseguiram utilizar parafusos de fixação para alguns dos componentes e tiveram de optar por juntá-los por fricção.

O protótipo do motor de detonação rotativo chinês. (Universidade de Tsinghua)

Mesmo assim, eles garantem que esse motor é capaz de atingir velocidades hipersônicas, consumir combustível com muito mais eficiência — 50% em relação aos motores de foguete atuais — e, graças à sua capacidade de utilizar oxigênio da atmosfera, reduzir o peso do navio.

Em janeiro passado, a equipe realizou um voo de teste com um projeto de motor de detonação rotativa cilíndrica. O motor, que foi montado em um foguete de dois estágios, acendeu no ar e forneceu impulso adicional ao foguete de segundo estágio. Os pesquisadores não forneceram dados sobre a potência de empuxo de seu novo motor ou quando terão o novo design pronto para um voo de teste.

Em artigo publicado há dois anos, os mesmos pesquisadores plantaram a possibilidade de unir esse tipo de motor a outros motores scramjet – que comprimem o ar da atmosfera e o utilizam como combustível para atingir velocidades hipersônicas – para criar aviões espaciais capazes de atingir baixas A órbita da Terra a velocidades superiores a Mach 5.

O motor de detonação rotativo americano

A empresa aeroespacial americana Pratt & Whitney anunciou há poucos dias uma encomenda da USAF, a Força Aérea dos EUA, para desenvolver um protótipo de aeronave com motor de detonação rotativo. A Pratt & Whitney já realizou o projeto inicial, embora o custo desta nova fase do projeto não tenha sido revelado.

“O motor está sendo projetado para voar em velocidades Mach mais altas, o que permitirá e expandirá futuros projetos e aplicações de veículos e será um elemento-chave do portfólio de motores de alta velocidade da Pratt & Whitney para atender às futuras necessidades de voo”. companhia.

A aeronave hipersônica do motor de detonação oblíqua. (NASA/Daniel Rosato/UCF)

Uma equipe da faculdade de engenharia mecânica e aeroespacial da University of Central Florida (UCF) conseguiu estabilizar um desses motores. Para isso, eles substituíram as detonações rotativas por oblíquas e usaram uma “câmara de reação hipersônica especial” localizada dentro de um motor a jato que eles chamam de HyperREACT (‘reação hipersônica de alta entalpia’ ou reação hipersônica de alta entalpia).

De acordo com Kareem Ahmed, professor da UCF e um dos autores do estudo: “A descoberta da estabilização da detonação – a forma mais poderosa de reação intensa e liberação de energia – tem o potencial de revolucionar os sistemas de propulsão hipersônicos e sistemas de energia”.

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