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Brasil desenvolve pesquisa de aeronave hipersônica

Publicado em 24 setembro 2009

As novas pesquisas sobre velocidade hipersônica mostram que o mundo está cada vez mais perto de superar os desafios que envolvem o desenvolvimento de aeronaves que voam em velocidades cinco vezes superiores à do som. Para se ter uma ideia do que isso significa , o Concorde, que era supersônico, voava duas vezes a velocidade do som.

Com as novas pesquisas em curso, espera-se que num futuro próximo uma viagem entre o Rio de Janeiro e Nova York, por exemplo, seja feita em apenas duas horas. O Brasil não está de fora dessa corrida e a partir do próximo mês começa a testar, em um equipamento chamado túnel de vento, o motor do 14-X, veículo não tripulado, que em sua versão final será capaz de colocar satélites em órbita a velocidades ao menos seis vezes superiores à do som.

O projeto do 14-X conta atualmente com o apoio da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) que, juntos, já destinaram R$ 10,5 milhões ao projeto. Outros R$ 6 milhões estão previstos para este ano, através da Finep.

O veículo, em forma de asa delta, está sendo projetado por Tiago Cavalcanti Rolim, um jovem engenheiro do Instituto de Estudos Avançados (IEAv), formado pelo ITA (Instituto Tecnológico de Aeronáutica), em 2005. Na versão para voo, o 14-X terá 2,5 metros de comprimento e cerca de 300 quilos de peso.

Previsto para fazer seu primeiro voo em 2012, o 14-X, nome dado em homenagem ao 14 Bis, será lançado por um veículo de sondagem VS40. "Isso porque um motor hipersônico precisa de um foguete, com propulsão sólida, como estágio inicial de lançamento, para que a velocidade hipersônica seja atingida", explica Rolim. Ao nível do mar, o 14-X voará a uma velocidade aproximada de 3 km por segundo.

Em outubro, serão iniciados os testes do processo de combustão do motor do 14-X no T-3, maior túnel de vento hipersônico da América Latina, que está instalado no laboratório de Aerotermodinâmica do IEAv, órgão do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA), em São José dos Campos.

Pesando mais de 15 toneladas e medindo cerca de 24 metros de comprimento, o T-3 foi construído com recursos também da Fapesp. O projeto custou R$ 2,5 milhões e sua operação foi iniciada em dezembro de 2006. O túnel de vento é uma ferramenta fundamental para testar a eficiência do projeto de um veículo aeroespacial, pois consegue simular, de forma representativa, as condições e o ambiente encontrados durante o voo.

A reprodução das condições encontradas num voo hipersônico é uma tarefa ainda mais desafiadora, pois o veículo viaja a velocidades seis vezes superiores à do som. "Além disso, o meio que circunda a aeronave não é somente o ar atmosférico, mas uma mistura de átomos, elétrons e íons, uma situação semelhante a que acontece, por exemplo, com veículos espaciais retornando à Terra", detalha o coordenador do projeto do 14-X, coronel da Aeronáutica Marco Antônio Sala Minucci.

Segundo o coordenador, durante o voo hipersônico podem ser geradas temperaturas superiores ao ponto de fusão da maioria dos metais convencionais.

Atualmente, apenas os Estados Unidos e a Austrália viabilizaram o voo atmosférico de veículos demonstradores, com duração menor que 10 segundos. O veículo demonstrador da Nasa (Agência Espacial Americana) é o X-43 e o HyShot, da Universidade de Queensland, é o demonstrador tecnológico da Austrália.

Em 2004, a Nasa quebrou o recorde de velocidade para uma aeronave com o modelo X-43A, que em apenas dez segundos atingiu 10 mil quilômetros por hora, algo próximo a Mach 10 (10 vezes a velocidade do som). O HyShot atingiu altitude de 300 quilômetros em trajetória vertical, através do foguete Terrier-Orion. No voo descendente o veículo australiano alcançou cerca de 35 quilômetros de altitude e Mach 7.6.

Em continuidade a esse programa, batizado de Hyperx, a Nasa e a Boeing estão desenvolvendo o veículo hipersônico X-51, que fará seu primeiro voo até o fim deste ano. A velocidade hipersônica alcançada pelo X-43A foi obtida por meio de uma nova tecnologia, a de motores do tipo "supersonic combustion ramjet", conhecida pela sigla scramjet ou motores a propulsão aspirada.

A principal vantagem desses motores, segundo Minucci, é que o oxigênio necessário ao seu funcionamento é retirado do próprio ar atmosférico. "O sistema de propulsão scramjet, ao contrário dos atuais motores-foguete, não utiliza o oxigênio a bordo, que representa mais da metade do seu peso".

Dessa forma, o peso total de decolagem do veículo pode ser reduzido e a quantidade de combustível necessária para a operação do foguete e o próprio veículo podem ser menores, resultando em uma redução significativa nos custos", explica o pesquisador, que também é diretor do IEAv. Segundo ele, mais da metade do peso de um veículo a motor-foguete é devido ao oxidante.

Outra tecnologia de ponta que está sendo utilizada no projeto do 14-X é o conceito "waverider", responsável pela sustentação da aeronave, através da formação de uma onde de choque na parte inferior do veículo. "A tecnologia waverider confere alta razão de planeio ao veículo, que voa mais longe com a mesma quantidade de combustível", destaca Rolim.

Nova tecnologia vai reduzir peso e custo das aeronaves

Tudo leva a crer que a propulsão hipersônica aspirada, utilizando tecnologia da combustão supersônica, será uma das alternativas mais eficientes de acesso ao espaço no futuro. Os cientistas acreditam que a tecnologia hipersônica poderá viabilizar o desenvolvimento de sistemas de transporte espaciais mais seguros e 100 vezes mais baratos que os atuais veículos que utilizam propulsão convencional (foguetes), baseados em combustíveis sólidos e líquidos.

Um veículo como 14-X, segundo o responsável pelo projeto, Tiago Rolim, não possui partes móveis e utiliza ondas de choque (que se deslocam em velocidades superiores à do som, provocando mudanças abruptas de pressão e temperatura), geradas durante o voo para a compressão e desaceleração do ar atmosférico em seu interior.

Rolim explica que o ar atmosférico, pré-comprimido pela onda de choque, é aspirado pela entrada da câmara de combustão. "Como o ar atmosférico entra na câmara em velocidade hipersônica, o processo de combustão se dá em regime supersônico, característica da tecnologia scramjet". Ao utilizar-se do oxigênio presente no ar, a propulsão aspirada é sinônimo de baixo peso, de pouca complexidade, e de baixo custo operacional.

(Fonte: Valor Econômico - 14/09/2009)