Avião hipersônico: Motor híbrido faz transição de turbojato para ramjato

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/02/2023

Motor hipersônico

Em um dos feitos tecnológicos mais aguardados para tornar o voo hipersônico operacional uma realidade, a empresa emergente Hermeus conseguiu recentemente fazer a transição de turbojato para ramjato usando o mesmo motor.

O turbojato é o motor tradicional mais utilizado pelos aviões comerciais, enquanto o ramjato - ou estatojato - é um motor sem partes móveis, no qual a própria pressão do ar que entra fornece as condições necessárias para a combustão - para que essa pressão seja suficiente, o motor só funciona nesse regime a partir de um limite mínimo de velocidade.

Como o motor ramjato - seu nome técnico é duto aero-termodinâmico - não funciona parado, ele precisa ser colocado em movimento. A ideia de usar um motor a jato convencional para fazer isso é antiga, mas até agora ninguém havia conseguido usando um só motor - o normal é usar foguetes para atingir a velocidade mínima necessária.

A demonstração foi feita usando o motor Chimera (Quimera), projetado para ser um motor de ciclo combinado baseado em turbina, o que basicamente significa que ele é um híbrido entre um turbojato e um ramjato.

Com a demonstração da capacidade do motor em alternar entre esses dois modos, a Hermeus agora já começa a falar do seu primeiro protótipo de avião hipersônico. Batizado de Quarterhorse (Quarto de Milha), ele deverá decolar de um aeroporto comum e acelerar continuamente até velocidades várias vezes superiores à do som.

O motor alterna entre os dois modos de funcionamento.
[Imagem: Hermeus/Divulgação]

Motor ramjato

Os motores de turbina a gás convencionais operam com eficiência até Mach 2,3 - ou 2,3 vezes a velocidade do som. Com a adição de um pré-resfriador do motor, eles podem atingir cerca de Mach 3.

Os motores ramjato, por outro lado, podem atingir velocidades muito mais altas, mas só começam a funcionar efetivamente em velocidades próximas a Mach 3. Um motor híbrido combina os pontos fortes de cada um, operando no modo de turbina a gás do zero até Mach baixos, e faz a transição para o modo ramjato para atingir Mach altos.

O motor Chimera possui um pré-resfriador, que reduz a temperatura do ar que entra no turbojato, permitindo obter um pouco mais de desempenho do turbojato, viabilizando a transição para o ramjato. Por volta de Mach 3, o Chimera começa a contornar o ar que entra em torno do turbojato e o ramjato assume o controle completamente. A empresa estima que, no modo ramjato, o motor seja eficiente até cerca de Mach 5.

Garantida a ignição, o fato é que o ramjato é um sistema de propulsão muito simples que "impulsiona" o ar de alta pressão que entra para criar compressão. O combustível é misturado com esse ar comprimido e inflamado, gerando impulso. Embora já sejam usados em tecnologias destrutivas, esses motores até agora dependiam de um foguete para dar a ignição, o que é inadequado para aviões de passageiros.

Com o motor pronto e funcionando, a Hermeus acredita ser possível testar seu primeiro protótipo de avião hipersônico, em escala reduzida, ainda neste ano.

Protótipo do primeiro avião hipersônico a utilizar o motor híbrido Chimera.
[Imagem: Hermeus/Divulgação]

Aviões hipersônicos

Sempre houve dúvidas se os aviões hipersônicos se tornariam práticos, já que a tecnologia vem sendo perseguida há décadas por empresas e agências espaciais nacionais, como o avião hipersônico da NASA, o SpaceLiner da Agência Espacial Europeia e o hipersônico australiano HyCause.

Sob essa perspectiva, o progresso anunciado agora pela empresa parece notável: "A Hermeus projetou, construiu e testou o Chimera em 21 meses, a um custo de US$ 18 milhões," anunciou a empresa em nota. Na verdade, porém, a empresa tirou proveito de toda a estrutura e pessoal qualificado do Laboratório de Turbomaquinaria da Universidade de Notre Dame, uma estrutura cujo custo e aquisição de conhecimento custaram muito mais do que isso.

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