Aviões voando a 21 mil km/h serão possíveis com este novo tipo de motor explosivo

Por , em 14.05.2021

Pesquisadores 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, potencialmente superando o scramjet como um método de propulsão hipersônica.

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 se você quiser liberar a energia máxima possível de uma unidade de combustível, o melhor negócio é uma explosão.

A detonação é rápida, caótica e frequentemente destrutiva. Não precisa necessariamente de oxigênio, apenas um único material explosivo e algum tipo de cutucada 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 pesquisadores da Universidade da Flórida Central (UCF, na sigla em inglês) demonstraram um protótipo no ano passado em operação sustentada. Os motores de detonação rotativo 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 equipe da UCF, incluindo alguns dos mesmos pesquisadores que construíram o motor de detonação rotativo no ano passado, diz que conseguiu uma demonstração mundial de um complexo terceiro tipo de motor de detonação que poderia superar todos eles, teoricamente abrindo o caminho para aeronaves voando 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 no espaço, tornando um sistema de propulsão extremamente eficiente e controlável gerando significativamente mais energia e usando menos combustível do que a tecnologia atual permite.

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

Um diagrama esquemático do protótipo experimental HyperReactUniversity of Central Florida

Para isso, a equipe 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.

“Esta é a primeira vez que uma detonação se mostra estabilizada experimentalmente”, 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 há algum tempo, como uma forma potencialmente superior de propulsão hipersônica. Scramjets tendem a perder eficiência à medida que a velocidade do ar sobe, potencialmente atingindo em torno 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 serem conectados a foguetes. E nenhum sistema de defesa de radar ou mísseis no mundo poderia lidar com um míssil hipersônico até o momento. Além disso, você nem precisaria de uma ogiva para causar níveis de devastação próximos ao de uma bomba nuclear. “Toda essa velocidade e toda essa inércia transforma qualquer plataforma de pesquisa, unidade de reconhecimento ou aeronave de passageiros em uma 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 dadas 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.

O artigo científico foi publicado na revista PNAS. [New Atlas]

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