Sistema de propulsão para voo hipersônico

Pesquisadores desenvolveram um sistema de propulsão que poderia abrir caminho para voos hipersônicos, como viajar de Nova York a Los Angeles em menos de 30 minutos. Eles desenvolveram uma maneira de estabilizar a detonação necessária para a propulsão hipersônica, criando uma câmara de reação hipersônica especial para motores a jato.

Há um esforço intensificado para desenvolver sistemas de propulsão robustos para vôos hipersônicos e supersônicos que permitiriam o vôo pela atmosfera em velocidades muito altas e também permitiriam entrada e saída eficientes de atmosferas planetárias. Estabilizar uma detonação – a forma mais poderosa de reação intensa e liberação de energia – tem o potencial de avançar nos sistemas de propulsão e energia hipersônicos.

O sistema pode permitir viagens aéreas a velocidades de Mach 6 a 17, que é mais de 4.600 a 13.000 milhas por hora. A tecnologia aproveita o poder de uma onda de detonação oblíqua que foi formada usando uma rampa em ângulo dentro da câmara de reação para criar uma onda de choque indutora de detonação para propulsão. Ao contrário das ondas de detonação rotativas que giram, as ondas de detonação oblíquas são estacionárias e estabilizadas.

A tecnologia melhora a eficiência do motor de propulsão a jato para que mais energia seja gerada usando menos combustível do que os motores de propulsão tradicionais, aliviando assim a carga de combustível e reduzindo custos e emissões. Além de viagens aéreas mais rápidas, a tecnologia também pode ser usada em foguetes para missões espaciais, tornando-os mais leves, viajando mais longe e queimando de forma mais limpa.

Os sistemas de propulsão por detonação são estudados há mais de meio século, mas não obtiveram sucesso devido aos propelentes químicos usados ​​ou às formas como foram misturados. Trabalhos anteriores da equipe de pesquisa superaram esse problema equilibrando cuidadosamente a taxa dos propulsores de hidrogênio e oxigênio liberados no motor para criar a primeira evidência experimental de uma detonação rotativa.

A curta duração da detonação, muitas vezes ocorrendo por apenas microssegundos ou milissegundos, os torna difíceis de estudar e impraticáveis ​​para uso. Os pesquisadores, no entanto, foram capazes de sustentar a duração de uma onda de detonação por três segundos, criando uma nova câmara de reação hipersônica, conhecida como instalação de reação hipersônica de alta entalpia (HyperREACT). A instalação contém uma câmara com uma rampa de ângulo de 30 graus perto da câmara de mistura do propulsor que estabiliza a onda de detonação oblíqua.

Os próximos passos para a pesquisa são a adição de novas ferramentas de diagnóstico e medição para obter uma compreensão mais profunda dos fenômenos. A equipe continuará explorando mais configurações experimentais para determinar com mais detalhes os critérios com os quais uma onda de detonação oblíqua pode ser estabilizada. Se for bem-sucedida no avanço dessa tecnologia, a propulsão hipersônica baseada em detonação poderá ser implementada na atmosfera humana e nas viagens espaciais nas próximas décadas.