Sistema de Propulsão Hipersônica Revolucionário Permite Viagens Transcontinentais em Menos de 30 Minutos

Pesquisadores desenvolveram um sistema de propulsão que poderia pavimentar o caminho para voo hipersônico, como viagem de Nova York a Los Angeles em menos de 30 minutos. Eles desenvolveram uma maneira de estabilizar a detonação necessária para propulsão hipersônica criando uma câmara de reação hipersônica especial para motores a jato.

Há um esforço intensificador para desenvolver sistemas de propulsão robustos para voo hipersônico e supersônico que permitiriam voo através da 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 propulsão hipersônica e sistemas de energia.

O sistema poderia permitir viagens aéreas em velocidades de Mach 6 a 17, que é mais de 7.400 a 20.900 km/h. A tecnologia aproveita o poder de uma onda de detonação oblíqua que foi formada usando uma rampa inclinada dentro da câmara de reação para criar uma onda de choque indutora de detonação para propulsão. Diferente de ondas de detonação rotativas que giram, ondas de detonação oblíquas são estacionárias e estabilizadas.

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

Sistemas de propulsão por detonação têm sido estudados por mais de meio século, mas não tiveram sucesso devido aos propelentes químicos usados ou às formas como eram misturados. Trabalho anterior da equipe de pesquisa superou este problema equilibrando cuidadosamente a taxa dos propelentes hidrogênio e oxigênio liberados no motor para criar a primeira evidência experimental de uma detonação rotativa.

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

Próximos passos para a pesquisa são a adição de novos diagnósticos e ferramentas de medição para ganhar entendimento mais profundo dos fenômenos. A equipe continuará explorando mais configurações experimentais para determinar em mais detalhes os critérios com os quais uma onda de detonação oblíqua pode ser estabilizada. Se bem-sucedido no avanço desta tecnologia, propulsão hipersônica baseada em detonação poderia ser implementada em viagens atmosféricas e espaciais humanas nas próximas décadas.