Uma Investigação Preliminar de Pesquisadores da 'Universidade de Tsinghua' na China, Destaca o Potencial do Motor de Detonação Ram-Rotor

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Imagem: Space Daily

Esquema conceitual de um veículo supersônico utilizando o motor de detonação ram-rotor.

A detonação, uma onda de combustão supersônica impulsionada por ondas de choque e energia química, é uma poderosa forma de converter energia química em impulso. Este método tem sido amplamente explorado para aprimorar a propulsão aeroespacial, melhorando a eficiência do ciclo termodinâmico. Desde a década de 1950, diversos motores de detonação, como motores de detonação por pulsos, motores de detonação oblíqua e motores de detonação rotativa, foram propostos. No entanto, esses designs enfrentam desafios como continuidade limitada de impulso, números de Mach elevados no início e benefícios de desempenho insuficientes, restringindo sua adoção mais ampla.

 

No dia de ontem (04/12), o portal Space Daily noticiou que em um estudo recente publicado no Chinese Journal of Aeronautics, pesquisadores da Universidade Tsinghua, o Dr. Haocheng Wen e o Prof. Bing Wang, introduziram um novo conceito de propulsão chamado Motor de Detonação Ram-Rotor (RRDE). Este design inovador aborda as limitações dos motores de detonação anteriores.

 

"A intenção original de desenvolver este novo motor é melhorar as estruturas dos motores de detonação rotativa", explicou o Dr. Haocheng Wen. "Este conceito também é inspirado no compressor ram-rotor." O RRDE apresenta um rotor rotativo com lâminas simétricas helicoidais dentro de uma carcaça estacionária. Dentro desses canais de seção variável, a mistura combustível passa por compressão, detonação e expansão, gerando o impulso.

 

Os pesquisadores realizaram investigações teóricas e numéricas para avaliar o RRDE. Usando um modelo teórico, eles analisaram como parâmetros como velocidade de entrada, velocidade da borda do rotor e razão de equivalência influenciam o desempenho de propulsão. Para uma mistura estequiométrica de hidrogênio/ar, a análise mostrou que o ganho total de pressão do RRDE pode superar 3. Simulações numéricas também revelaram que as ondas de detonação permanecem estáveis e estacionárias dentro da configuração das lâminas e se adaptam a variações na razão de equivalência dentro de certos limites. "Nosso estudo verifica principalmente os benefícios de desempenho e a viabilidade de operação do RRDE", disse o Dr. Wen.

 

O RRDE oferece várias vantagens potenciais, incluindo uma estrutura compacta, alta eficiência e adaptabilidade a uma ampla gama de números de Mach de voo. No entanto, desafios como estabilização das ondas de detonação, gerenciamento da interferência da camada limite supersônica, desenvolvimento de rotores de alta velocidade e garantia de proteção térmica precisam ser enfrentados. "Nossa equipe está conduzindo pesquisas contínuas sobre questões científicas e de engenharia chave no RRDE", acrescentou o Prof. Bing Wang. A equipe antecipa que o RRDE poderá impulsionar veículos supersônicos no futuro.

 

Relatório de Pesquisa: Primary investigation on Ram-Rotor Detonation Engine

 

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