IEAv em Busca de Novas Tecnologias

Olá leitor!

Segue abaixo uma matéria publicada na Revista Espaço Brasileiro (Abr, Maio e Jun de 2011), destacando as novas tecnologias em desenvolvimento no Instituto de Estudos Avançados (IEAv) e entre elas a do "Veículo Hipersônico 14-X" e a da "Propulsão a Laser" para veículos espaciais.

Duda Falcão

DCTA/IEAv

IEAv em Busca de Novas Tecnologias

Instituto desenvolve tecnologias inovadoras que podem

ser consideradas o futuro dos veículos aeroespaciais

Raíssa Lopes

Ilustração do 14-X

O Instituto de Estudos Avançados (IEAv), do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA), está trabalhando no desenvolvimento de veículos aeroespaciais mais eficientes para missões futuras. Atualmente, dois projetos são considerados estratégicos pela instituição: o avião hipersônico 14-X e a propulsão a laser. O primeiro é uma aeronave, com velocidade que ultrapassa dez vezes a barreira do som (343 m/s), capaz de dar a volta no planeta em poucas horas, sem precisar queimar combustível fóssil. O outro pretende fazer com que foguetes e aeronaves se desloquem na atmosfera e no espaço por meio de um feixe de luz de alta energia (raio laser).

Segundo chefe da Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do IEAv, Alberto Monteiro dos Santos, o projeto do Veículo Hipersônico Aeroespacial 14-X tem como objetivo a pesquisa e desenvolvimento de um veículo utilizando as tecnologias waverider e scramjet (box). Os que estão em operação, atualmente, utilizam sistemas de propulsão convencionais, baseados na queima de misturas de combustíveis sólido ou líquido com comburentes (oxigênio), os quais são armazenados no interior do veículo. “Cerca de 90% a 95% do peso do veículo aeroespacial corresponde aos sistemas necessários para produzir a combustão, aí incluídos o combustível e o comburente”, contou Alberto. Já o 14-X, possui um sistema de propulsão hipersônica aspirada, isto é, ele utiliza o ar atmosférico como comburente, não necessitando levar o oxigênio em sua estrutura. Isso faz com que ele possa carregar uma maior porcentagem do peso em carga útil. “A finalidade do 14-X, como um dos modelos de “scramjets” desenvolvidos em outros países, é a sua utilização como veículo satelizador. Em um futuro mais longínquo, vislumbra-se o seu emprego como aeronave hipersônica (com velocidade que ultrapassa em mais de cinco vezes a velocidade do som) capaz de realizar viagens em poucas horas entre cidades distantes”, explicou Alberto.

A Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do IEAv e a responsável pelo desenvolvimento do 14-X. O projeto é composto pelas atividades experimentais (concepção, projeto e testes de laboratório em túneis de vento hipersônico), por estudos de simulação computacional do comportamento aerodinâmico do veículo e de sua câmara de combustão e pela aplicação de técnicas de medidas em escoamento super/hipersônicos. Toda a tecnologia envolvida até agora é nacional. “Atualmente, está sendo feito o projeto do veículo para o primeiro vôo e os estudos para viabilização da missão”, disse Alberto. O veículo que deve fazer o primeiro vôo tem dois metros de comprimento e envergadura de 80 centímetros. O custo total do projeto ainda não está definido e depende da definição futura da quantidade de ensaios em vôo.

O projeto da propulsão a laser pretende colocar um objeto em órbita usando raios lasers como “combustível”. Funcionará do seguinte modo: uma base terrestre projeta a radiação laser na traseira do veículo, que, por sua vez, recebe, da parte dianteira, ar aquecido. Ao entrar em contato com o laser, as moléculas do ar aquecido explodem e empurram o veículo para frente. “Não há uso de combustível. A fonte de energia é o próprio ar e a eletromagnética”, explicou Alberto. Atualmente o peso da carga útil das aeronaves (como satélites a serem colocados em órbita) só pode chegar a 5% da capacidade do foguete. Isso acontece porque o veículo precisa transportar, também, o combustível e o oxidante necessários para o vôo. Com a nova tecnologia, o “combustível” está baseado em Terra e por isto a carga útil pode atingir 50% do peso total do veículo. Alem disso, o laser não polui o meio-ambiente e acaba com o risco de explosão existente no lançamento de foguetes convencionais.

O projeto, iniciado em 2006, é realizado com a colaboração do Laboratório de Pesquisas da Força Aérea Americana e do Rensselaer Polytechnic Istitute, também dos Estados Unidos. Atualmente, está sendo criado um modelo tridimensional para ser testado no túnel de vento hipersônico T3, do Laboratório de Aerotermodinâmica e Hipersônica Prof. Henry T. Nagamatsu, do IEAv. O túnel simula as condições de vôo a serem encontradas pelo veículo na atmosfera. O lançamento de um veículo usando laser só será possível entre 2020 e 2025. Com seres humanos a bordo, somente quando tiver certeza de que a tecnologia é realmente segura.

Para Alberto, as tecnologias desenvolvidas pelo IEAv para o 14-X e para a propulsão a laser representam o futuro dos veículos aeroespaciais. “São tecnologias inovadoras que vêm sendo perseguidas por vários países e que criarão veículos mais eficientes para futuras missões aeroespaciais”, concluiu.

Tecnologia “waverider”: veículos aeroespaciais utilizando essa tecnologia obtêm sustentação durante o vôo supersônico/hipersônico na atmosfera terrestre, através da onda de choque, formada no bordo de ataque e colada no dorso inferior do veículo, gerando uma região de alta pressão que resulta em alta sustentação e baixo arrasto aerodinâmico.

Tecnologia “scramjet” (supersonic combustion ramjet): veículos aeroespaciais com esta tecnologia utilizam um estato-reator (motor aeronáutico aspirado) que não possui parte móveis e que aproveitam as ondas de choque, geradas durante o vôo hipersônico, para promover a compressão, desaceleração e aquecimento do ar que é conduzido à câmara de combustão supersônica. O combustível (hidrogênio ou algum hidrocarboneto) é injetado e queimado nesta câmara, produzindo o empuxo quando os produtos da combustão são expelidos na região de exaustão do estato-reator.

Fonte: Revista Espaço Brasileiro - num. 11 - Abril, Maio e Junho de 2011 - págs. 12 e 13

Comentário: Não sei a opinião do leitor, mas em minha opinião aparentemente essa matéria deixa transparecer que o vôo atmosférico do 14-X, previsto anteriormente para acontecer em 2012, sofrerá mais um atraso. Aliás, como eu já havia desconfiado quando de minha passagem pelo IEAv esse ano. Acredito que no caso desse projeto, o problema não está nos recursos financeiros e sim nos recursos humanos necessários para cumprir esse prazo, ou seja, a equipe do projeto apesar de ser extremamente competente é muito pequena. Já o outro projeto, ainda está muito longe de qualquer teste de vôo e teremos de aguardar para ver se essa tecnologia é realmente viável.