Scramjet

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Concepção artística do Força Aérea Brasileira com com um motor Scramjet acoplado na parte inferior.
Protótipo X-51 acoplado sob a asa de um B-52.

Histórico[editar | editar código-fonte]

Em 1996 a NASA deu início ao projeto Hyper-X, que tinha como um dos objetivos viabilizar o desenvolvimento de aeronaves com motores scramjet. Em 2001 e 2002, foi testado o Scramjet NASA X-43 A, um protótipo de espaçonave não tripulada. Este protótipo teve o primeiro voo no primeiro semestre de 2004 atingindo velocidade de M=6.8 e em um segundo voo no final de 2004, já com outro protótipo, chegou a atingir M=9.6. A partir de 2010, foram feitos mais testes com esta tecnologia no desenvolvimento de um novo protótipo de pesquisa, o X-51 que chegou a atingir somente M=5.0. Neste projeto, com a aplicação nas aeronaves, os motores scramjet não conseguiram atingir a velocidade de projeto de M=15. Entretanto, o projeto Hyper-X, do qual estes protótipos faziam parte, não teve continuidade.

Aplicações[editar | editar código-fonte]

  • Aeronaves hipersônicas
  • Mísseis hipersônicos (em pesquisa)
  • Setor militar
  • Lançamentos espaciais

O Motor[editar | editar código-fonte]

Funcionamiento do Scramjet.

Motores scramjet foram projetados para operar na seguinte faixa de Mach (M): 3.0 < M < 15. Isso significa que os motores conseguem trabalhar em até 51040,35 m/s, isto é 15 vezes mais rápido do que a velocidade do som, como o valor de 340,29 m/s.

Como estes motores operam com velocidades superiores a M=3, todos os protótipos e as aeronaves equipados com o motor scramjet são dependentes de uma segunda aeronave que possa levá-los a uma altitude mínima para que o scramjet começe a entrar em operação.

Os scramjets são tipos de motores com propulsão interna que podem funcionar com vários tipos de combustíveis químicos.[1] Eles também são conhecidos como os propulsores que gerenciam e alternam a ligação do propelente, este por entre ligados a massa de combustível e ligados a massa equivalente a quanto o empuxo produzido pelo aparelho-combustível utilizado nas partes de um Foguete, neles existem propulsão, empuxo, impulso específico, massa, massa inicial, massa final, volume utilizado, impulso alternado, bocal de laval, tubeira e cone (o tamanho do foguete define sua altitude e interação da massa química utilizada entre as partes do propulsor-foguete.[1]

Carácterísticas[editar | editar código-fonte]

A tubeira tem um papel principal na queima de combustível. De acordo com o cálculo produzido e gerenciado pelo Alternador de combustível químico, pode-se dizer que a parte química do alternador, faz-se questão tanto do empuxo especifico variável inicial quanto o do empuxo especifico medio e impulso específico final, tal como IEV - impulso específico variável.

Vista em corte do motor scramjet no X-43.

A queima total pode não ocorrer devido a ausência de Calor dentro da tubeira, isso poderá ser feito se o construtor encaixar com precisão toda a parte química do combustível e na presença da mistura tal como o álcool como 'papa', transformando-se em uma substância pegajosa e mole, esse é o começo do aprendizado à propulsão da célula-combustível referente ao IEV e IEI, tendo como final a modelagem do foguete com papel a 20 ou tubo de aço 10-20, utilizado em altas temperaturas acima de 2.700 graus Celsius.

Este tipo de motor não possui complexidade de fabricação pelo seu design simplificado, além disso, nele não está integrado componentes móves, o que facilita a sua montagem.

Funcionamento[editar | editar código-fonte]
Interface ar/motor

Apesar de um design simplificado, este motor requer avançado estudo devido à formação de ondas de shock que ocorrem em velocidades supesônicas. Para o projeto do X-43, a geometria foi desenvolvida de maneira que a onda de shock formada na extremidade da aeronave entrasse para dentro do motor permitindo o seu funcionamento. De forma simples pode-se dividir este motor em três áreas: Difusor, Combustor e Nozzle. No bocal de entrada de motores scramjet é necessário um escoamento supersônoco de no mínimo Mach = 3.0 para que o escoamento possa ser ainda mais comprimido no interior do motor. Em seguida, o combustível de hidrogênio (gasoso) é injetado e sem sentelhamento, somente com o aumento de temperatura e pressão a ignição do motor acontece. Assim, todo o ar injetado é expelido pelo nozzle (bocal de saída) que possui geometria projetada para não gerar perda de eficiência do motor.

Performance[editar | editar código-fonte]
Comparativo de performance dos motores.

Para fins de comparação, os motores scramjets equiparados a um motor de foguete apresentam um menor coeficiente de eficiência para uma mesma velocidade. Um motor scramjet estando a Mach = 3.0 apresenta uma eficiência de η = 0,4, enquanto um motor foguete gera aproximadamente η = 0,46.


Referências

[im Scramjet]