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14-X - O veículo hipersônico do IEAv
André M. Mileski
Na última edição da LAAD, realizada entre 12 e 15 de abril, um mockup de veículo aeroespacial com linhas futurísticas atraiu a atenção de quem circulava pelos corredores de um dos pavilhões. Tratava-se do veículo hipersônico 14-X, projeto de demonstração tecnológica em desenvolvimento pelo Instituto de Estudos Avançados (IEAv), de São José dos Campos (SP), subordinado ao Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA), e que desenvolve pesquisas e atividades nas áreas nuclear, de fotônica, geointeligência, aerotermodinâmica hipersônica e física aplicada.
No final de maio, a reportagem de Tecnologia & Defesa esteve nas instalações do instituto para conversar com seu diretor, coronel-engenheiro Marco Antonio Sala Minucci, e saber mais sobre o assunto.
O projeto começou a ser pensado em 2006, com a ideia do IEAv em buscar obter conhecimentos em combustão hipersônica. E, com o 14-X, que recebeu este nome em homenagem ao 14-Bis, de Alberto Santos Dumont, o instituto tem desenvolvido capacidades nacionais em tecnologia waverider, que proporciona sustentação ao veículo aeroespacial, e tecnologia scramjet, sistema de propulsão hipersônica aspirada baseada na combustão supersônica. Tais tecnologias proporcionariam, se houvesse decisão para tal, a construção de um veículo hipersônico capaz de inserir satélites em órbita.
Ensaios
O IEAv já trabalha nos preparativos de um voo teste com um modelo dummy, com as mesmas dimensões que um veículo real (dois metros de comprimento e 800 mm de envergadura), mas oco e com entrada de ar. O objetivo do experimento, planejado para o final de 2012, é entender como será a dinâmica de voo do 14-X a bordo do foguete VAH (Veículo Acelerador Hipersônico), baseado no VSB-30. O lançamento, que não envolverá separação, deverá atingir velocidades de Mach 7, isto é, sete vezes a velocidade do som, numa altitude entre 30 e 40 quilômetros.
A campanha de desenvolvimento do 14-X prevê a execução de quatro ensaios atmosféricos, com desafios crescentes. No segundo voo, a ideia é que o 14-X esteja equipado com um motor scramjet, devendo o terceiro ter uma maior duração. Finalmente, no quarto, é possível que o veículo realize alguma manobra.
Envolvimento industrial e domínio tecnológico
Como é característico nos programas do DCTA, o projeto do 14-X envolve considerável participação da indústria nacional. A Britanite atua no estágio de acoplamento do 14-X com o propulsor S-30 (2º estágio do VAH), a Mectron no subsistema de telemetria, e a Flight Technologies no controle de altitude do veículo, entre outras.
Além de recursos próprios do IEAv, o 14-X tem sido financiado pela Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP), vinculada ao Ministério da Ciência e Tecnologia, da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
O 14-X é um projeto de demonstração, com objetivos claros de desenvolvimento e capacitação em alguns campos tecnológicos. Mais que isso, a iniciativa também deve gerar importantes spin-offs, isto é, conhecimentos e tecnologias aplicáveis a outros campos que não o aeroespacial, como em materiais refratários e tecnologia criogênica. Em materiais refratários, aliás, tecnologia dominada por poucos países e extremamente crítica para missões de reentrada atmosférica, o 14-X faz uso do conhecimento obtido com o projeto SARA (Satélite de Reentrada Atmosférica), de responsabilidade do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE).
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TECNOLOGIA WAVERIDER
A tecnologia waverider proporciona sustentação utilizando onda de choque, formada durante o voo supersônico/hipersônico na atmosfera terrestre, originada no bordo de ataque e colada no intradorso do veículo, gerando uma região de alta pressão, resultando em alta sustentação e mínimo arrasto. O ar atmosférico, pré-comprimido pela onda de choque, que está compreendida entre a onda de choque e a superfície (intradorso) do veículo pode ser utilizado em sistema de propulsão hipersônico aspirado baseado na tecnologia scramjet.
TECNOLOGIA SCRAMJET
A tecnologia scramjet (supersonic combustion ramjet) faz uso de um estatoreator (motor aeronáutico aspirado) que não possui partes móveis e que utiliza ondas de choque, geradas durante o voo hipersônico (de veículos aeroespaciais), para promover a compressão e a desaceleração do ar atmosférico. Imediatamente anterior ou na entrada da câmara de combustão, combustível é injetado e misturado com oxigênio existente no ar atmosférico. Como a mistura entra na câmara de combustão em velocidade supersônica, o processo de combustão se dá em regime supersônico, denominada de combustão supersônica, conseqüentemente tecnologia scramjet. O produto da combustão é expelido na região de exaustão (expansão).
Fonte: IEAv
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Crédito: revista Tecnologia & Defesa, nº 125.
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