ESTUDO TEÓRICO-ANALÍTICO DO VEICULO HIPERSÔNICO AEROESPACIAL BRASILEIRO 14-X B
sergio nicolas pachon laiton1; Paulo Gilberto de Paula Toro2; Joao Felipe de Araujo Martos1; Bruno Coelho Lima1; Israel da Silveira Rego2
1 Instituto Tecnológico de Aeronautica; 2 Instituto de Estudos Avançados/IEAv
doi:10.20906/CPS/CON-2016-1080
Resumo
O veículo hipersônico aeroespacial Brasileiro 14-X B é um demonstrador tecnológico da propulsão hipersônica aero-aspirada baseado na combustão supersônica (scramjet),atualmente é projetado pelo Laboratório de aerotermodinâmica e hipersônica Prof. Henry T. Nagamatsu do Instituto de Estudos Avançados (IEAv) para voo atmosférico terrestre em velocidade correspondente a numero de Mach 7 e 30 km de altitude. O desenvolvimento da tecnologia scramjet para propulsão de veículos aeroespaciais nos últimos anos tem incrementado devido aos benefícios que apresenta em comparação com os sistemas de propulsão foguete, principalmente na redução da quantidade de combustível a bordo. Estudos desta tecnologia propõe veículos com capacidade de alcançar velocidades hipersônicas que comparados com os motores foguete, desenvolvem um maior impulso específico, em estas velocidades é necessário implementação de materiais e estruturas fortes suficiente de resistir altas cargas térmicas e aerodinâmicas sobre o veiculo. Uma analise teórica preliminar provê conhecimento do comportamento do escoamento hipersônico sobre as superfícies do veículo e informações para determinar as condições apropriadas de operação do veículo. Neste artigo será desenvolvidas diferentes análises teórico-analítica para determinar as propriedades termodinâmicas e o numero de Mach do escoamento ao longo das superfícies do motor scramjet em condições de operação de projeto. Dois análises teórico-analítica são implementadas considerando diferentes modelos termodinâmicos do ar, efeitos viscosos do escoamento na seção de compressão, operação do motor na condição de power-on modelada pela teoria de adição de calor e diferentes metodologias para o processo de expansão dos gases da combustão aplicada na seção de expansão do motor. Os resultados das duas abordagens são comparadas através dos parâmetros de eficiência da compressão, arrasto das superfícies do veículo e os empuxos instalado e não instalado.
Palavras-chave: equilibrio termodinámico; scramjet; voo hipersônico