Projeto PropHiper da Força Aérea Brasileira pode garantir ao Brasil o domínio da tecnologia de motores scramjet para impulsionar veículos hipersônicos.
Por definição, veículos supersônicos são aqueles capazes de alcançar qualquer velocidade acima de Mach 1 (1.235 km/h) até Mach 5 (6.175 km/h).
Além dessa faixa entramos na zona hipersônica, um território que está sendo explorado por pesquisadores brasileiros do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA) da Força Aérea Brasileira (FAB).
No último dia 14 de dezembro, o Centro de Lançamento de Alcântara (CLA), no estado Maranhão, sediou o lançamento do primeiro veículo com motor hipersônico aspirado (scramjet na sigla em inglês) construído no Brasil, o demonstrador 14-X S.
O teste foi uma etapa do projeto Propulsão Hipersônica 14-X, batizado assim em homenagem ao 14-Bis de Alberto Santos Dumont que voou em 1906.
Porém, enquanto o avião de Santos Dumont contava com um motor de meros 50 hp de potência que permitiu um voo a cerca de 30 km/h, o propulsor scramjet do 14-X S gera em torno de 5.000 hp e alcançou uma velocidade próxima a Mach 6 (seis vezes a velocidade do som) logo no primeiro teste de voo do projeto, iniciado pela FAB em 2008.
A velocidade de Mach 6 alcançada pelo 14-X S, no entanto, é apenas uma fração do potencial dos motores scramjet.
De acordo com FAB, o sistema em desenvolvimento no Brasil será capaz de voar a Mach 10 (cerca de 12.000 km/h). Como comparação, o Concorde, o último avião comercial supersônico, voava a cerca de Mach 2.04 (2.179 km/h).
“Nesse primeiro ensaio em voo, o objetivo foi o estabelecimento das condições de partida do motor scramjet, isto é, a validação em ambiente relevante das condições em que se observa a ocorrência do processo de queima de combustível pelo motor scramjet, conhecido como combustão supersônica”, informou a FAB em contato com o CNN Brasil Business.
O projeto prevê pelo menos mais três ensaios de voo nos próximos anos para demonstrar o funcionamento e rendimento do motor scramjet brasileiro. Na última etapa, chamada 14-XWP, a FAB espera ter um veículo hipersônico autônomo totalmente funcional, com capacidades de controle e manobra.
Motor relativamente simples
Diferentemente de motores a jato, o scramjet não possui partes móveis, como compressores e turbinas que comprimem o ar nas câmaras de combustão. Esse tipo de propulsor também dispensa sistemas de ignição.
Em vez disso, a queima da mistura de combustível e ar ocorre pelo calor na câmara de combustão, que esquenta por força do atrito gerado pela passagem do ar em alta velocidade. De certa forma, o motor hipersônico tem uma concepção relativamente simples. O difícil é fazer ele funcionar.
O motor hipersônico só “liga” em velocidades altíssimas, pois somente desta forma ele consegue aspirar a quantidade massiva de ar necessário para realizar a combustão supersônica.
Por isso, é comum que veículos hipersônicos tenham dois estágios de propulsão, sendo o primeiro normalmente um foguete convencional que acelera o conjunto até o ponto ideal de acionamento do scramjet, onde ocorre a separação.
O protótipo 14-X S testado no CLA, por exemplo, foi acoplado a um Veículo Acelerador Hipersônico, baseado no foguete de sondagem VSB-30, construído no Brasil pelo Instituto de Aeronáutica e Espaço.
O conjunto voou até a faixa dos 30 km de altitude, onde ocorreu a separação e em seguida a ignição do scramjet, que continuou acelerando até esgotar o combustível (no caso hidrogênio) e alcançar uma velocidade próxima de Mach 6, a cerca de 50 km de altitude.
Segundo a FAB, o demonstrador atingiu o apogeu de 160 km (acima da linha de Kármán, a “fronteira” entre a Terra e o espaço), percorrendo um total de 200 km de distância, e caiu numa área segura no Oceano Atlântico.
“O scramjet apresenta vantagens como ganho de espaço de carga útil, redução do peso total de decolagem e da quantidade de combustível necessário para a operação da aeronave de aplicação civil ou militar em velocidade hipersônica”, relatou a FAB à reportagem.
Aplicações para o scramjet
Motores scramjets são propostos para um dia impulsionarem os “aviões espaciais”, espaçonaves que serão capazes de decolar da Terra, viajar até o espaço e retornar, algo que os Ônibus Espaciais da Nasa faziam no passado, mas com custos muito menores. A motorização também é sugerida para aviões comerciais hipersônicos, previstos para o fim do século 21.
Por ora, a tecnologia scramjet está começando a surgir em mísseis de cruzeiro hipersônicos, um tipo de armamento que deve reformular completamente as doutrinas de defesa e ataque nos próximos anos.
Motores hipersônicos também já foram testados em drones, que no futuro podem servir como aeronaves de espionagem ou mesmo de combate.
Os países mais avançados em pesquisas na área hipersônica são a China, Estados Unidos e Rússia, com projetos de mísseis e aeronaves não tripuladas com motores scramjet.
A tecnologia também está em desenvolvimento para aplicações militares na Austrália, França e Japão. O Brasil é o membro mais recente deste seleto grupo de nações que estudam o voo hipersônico.
Questionada sobre quais utilizações o veículo hipersônico brasileiro pode ter, a FAB respondeu que o “objetivo do projeto é essencialmente garantir o domínio da tecnologia” do motor scramjet.
Seja qual for a escolha de sua aplicação, o resultado final do projeto 14-X será a máquina mais rápida projetada e construída no Brasil.
Thiago Vinholescolaboração para o CNN Brasil Business
