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aeroplano hipersônica precisará de novidade tecnologia de motor

“Dediquei minha curso a coisas que voam rápido”, diz Adam Dissel, que chefia as operações nos Estados Unidos para motores de reação.

Esta empresa britânica está construindo motores que podem funcionar a velocidades vertiginosas, em condições que derretem os motores a jato existentes.

A empresa quer atingir velocidade hipersônica, além de cinco vezes a velocidade do som, em torno de 6.400 km / h (4.000 mph) ou Mach 5.

A teoria é erigir um transporte de passageiros de subida velocidade até a dez de 2030. “Você não precisa ir para Mach 5. Poderia ser Mach 4.5, que é uma física mais fácil”, diz Dissel.

Em tais velocidades, você poderia voar de Londres a Sydney em quatro horas ou de Los Angeles a Tóquio em duas horas.

No entanto, a maioria das pesquisas sobre vôo hipersônico não se destina à aviação social. Tem origem no tropa, onde houve uma explosão de atividades nos últimos anos.

“Zoológico de Sistemas”

James Acton é um físico britânico que trabalha para o Carnegie Endowment for International Peace em Washington. Analisando os esforços dos Estados Unidos, China e Rússia com armas hipessoais, ele conclui que “há todo um zoológico de sistemas hipersônicos na prancheta”.

Os materiais especiais que podem suportar o calor extremo criado em torno de Mach 5 e uma série de outras tecnologias tornam verosímil o vôo hipersônico na atmosfera da terreno.

Mais tecnologia de negócios

Os experimentos de vôo hipersônico pilotado datam do foguete americano X-15 da dez de 1960. E os mísseis balísticos intercontinentais (ICBMs) também reentram na atmosfera em velocidades hipersônicas muito altas.

Potências rivais agora se esforçam para produzir armas que possam permanecer dentro da atmosfera, sem a premência de usar as propriedades de resfriamento do espaço sideral, e que possam ser manobradas, ao contrário de um ICBM estático voltado para um cidade, em direção a um objetivo que poderia se movimentar por conta própria.

Assassinos transportadores

Os gastos militares estão impulsionando o impulso hipersônico dos três grandes jogadores nacionais.

Em uma reunião recente do Pentágono, Mike White, vice-diretor do U.S. Army Hypersonics, falou sobre o desenvolvimento impulsionado por “nossos competidores de grande potência e suas tentativas de desafiar o domínio de nosso domínio.”

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A China exibiu sua arma hipersônica em um desfile em 2019

A precisão é um grande duelo para esses mísseis hipersônicos.

A mera posse de mísseis hipersônicos, chamados de “killers de porta-aviões”, poderia forçar os porta-aviões dos EUA a ficarem longe da costa chinesa no meio do Pacífico.

Mas atingir um porta-aviões com propulsão nuclear viajando a 30 nós ou mais (35 mph / 56 km / h) requer ajustes no curso de um míssil que são difíceis de alcançar em Mach 5.

O calor gerado ao volta da pele do míssil cria uma estrato de plasma ou material gasosa em velocidades hipersônicas.

Isso pode bloquear os sinais recebidos de fontes externas, porquê satélites de informação, e também pode cegar os sistemas de orientação internos que tentam olhar para fora para localizar um objeto em movimento.

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O nariz de uma aeroplano hipersônica deve suportar temperaturas extremas

O plasma só se acumula onde está a temperatura mais subida.

Um míssil de formato cônico terá um revestimento de plasma uniforme, mas dardos semelhantes a mísseis com asas elegantes podem repuxar a tela de plasma das superfícies que contêm as antenas mais sensíveis.

Mandíbulas de tubarão

porquê se o vôo hipersônico não fosse difícil o suficiente, a dissociação química aumenta os problemas.

Em velocidades e temperaturas extremas, esse fenômeno faz com que os átomos que mantêm as moléculas de oxigênio juntas se quebrem.

Por sua vez, isso complica o padrão químico em que se baseia qualquer motor de respiração aérea.

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O X-51A voou a Mach 4.5

Os avanços na corrida ao armamento hipersônico foram dramáticos. Em 2010, os Estados Unidos pilotaram um avião tubarão não tripulado em um trecho do Oceano Pacífico em velocidade hipersônica por cinco minutos.

O objetivo era mais do que velocidade. Já era tempo.

Talvez cinco minutos não pareça um longo tempo de vôo, mas em termos de derrotar as barreiras hipersônicas foi um triunfo.

Esta máquina veloz, o X-51A, foi lançado de um bombardeiro B-52 voando superior e usou um foguete para atingir Mach 4.5 antes que seu motor principal ligasse.

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O X-15 foi um pioneiro da dez de 1960

divulgado porquê scramjet, esse motor combinava a precipitação de ar em uma ingressão dentada com combustível de aeroplano para azafamar a velocidades hipersônicas.

Isso significou enfrentar por vários minutos a temperatura do ar que entrava pela ingressão a 1.000 ° C. Quatro X-51As acabaram fazendo uma viagem só de ida pelo Pacífico entre 2010 e 2013.

Ondas de choque

Aerojet Rocketdyne é um perito em motores espaciais e de foguetes da Califórnia que trabalhou no X-51A. É uma medida do sigilo que tapume essa tecnologia que sua equipe só falará sob exigência de anonimato, mesmo sete anos posteriormente o término do projeto.

Um perito em hipersônica da empresa diz sobre o X-51A: “A troço realmente quente da máquina está na frente, onde as ondas de choque se formam, portanto é para onde vai o investimento em materiais.”

Ele diz que aprendeu muito com o foguete X-15 da dez de 1960 e o programa subsequente do ônibus espacial.

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A Reaction Engines desenvolveu um pré-resfriador para resfriar o ar que entra no motor

Reaction Engines demonstrou agora um processo que deve permitir que o motor de sua aeroplano ingira ar hipersônico superaquecido sem soluços.

Seu motor Sabre incorpora o que ele labareda de “cooler”. Esta é a primeira troço do motor que encontra o ar quente e hipersônico.

portanto, o duelo é misturá-lo com combustível para produzir impulso.

Tão quente quanto lava

O motor Sabre passou por um regime intenso de testes em uma unidade do Colorado em outubro de 2019, durante o qual os motores de reação tiveram que encontrar uma maneira de replicar a velocidade hipersônica do ar.

A empresa pegou um motor supersônico, acertou em referto e canalizou o ar que explodiu pela traseira em direção à ingressão do motor Sabre.

O pré-resfriador Sabre fez seu trabalho, introduzindo refrigerante no sistema de subida pressão e permitindo que o Sabre misturasse o ar com o combustível.

Os materiais exigidos cá não são simples. O ônibus espacial contava com telhas de cerâmica compostas de materiais compostos conhecidos porquê ablativos para protegê-lo durante a reentrada na atmosfera terrestre.

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A Força Aérea dos Estados Unidos está avaliando um verosímil jato presidencial hipersônico

Uma abordagem opção aos ablativos é usar uma liga de níquel chamada Inconel, que pode mourejar com o fluxo de ar aquecido na mesma intensidade do fluxo de lava.

Dissel diz que os motores de reação agora estão seguindo essa rota da liga Inconel. “É um pouco onde estamos e os canais de resfriamento também estão funcionando para evitar o calor”, diz ele.

Portanto, um sofisticado sistema de gerenciamento térmico emparelhado com o Inconel aponta o caminho a seguir.

Líderes hipersônicos

Se essa combinação funcionar, a visão de remunerar passageiros em um voo hipersônico pode se tornar veras em 15 anos.

A unidade da Força Aérea dos EUA que lida com aviões presidenciais viu o potencial de viagens hipersônicas para VIPs chegarem com impacto supremo.

Ele encomendou Hermeus, uma startup hipersônica com sede em Atlanta julgar um projeto de transporte Mach 5 com capacidade para 20 passageiros.

Isso significa que, no horizonte, o presidente dos Estados Unidos poderá um dia se juntar a um seleto grupo de viajantes Mach 5.

Este item foi reescrito, traduzido de uma publicação em inglês. Clique cá para acessar a material original (em inglês)!