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
Ossistemas de propulsão por detonaçãotêm 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 umadetonação 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.
