Imagem de vídeo de alta velocidade do corpo de vôo cônico lançado de um canhão leve de gás de dois estágios viajando a 5,1 km / s (Mach 14,8, 11, 400 mph). O material retirado do objeto voador é tão quente que brilha, permitindo que o objeto seja fotografado em vôo. Crédito:Southwest Research Institute
Os engenheiros do Southwest Research Institute estão divulgando o que os pesquisadores sabem sobre o vôo hipersônico. Um novo estudo apresentado na Reunião de Propulsão Conjunta Exército-Marinha-NASA-Força Aérea (JANNAF) de 2019 descreve uma série de testes conduzidos na sede do SwRI em San Antonio que elucidam as condições que uma futura aeronave pode enfrentar viajando a mais de 10 vezes a velocidade do som .
"A velocidade hipersônica é definida como mais rápida do que cinco vezes a velocidade do som ou maior do que Mach 5. Quando algo está voando tão rápido, o ar se decomporá quimicamente em torno da nave, "disse o Dr. Nicholas J. Mueschke do SwRI, o principal autor do estudo. "Alguns pontos por trás da onda de choque criada pelo veículo são mais quentes do que a superfície do sol. Essencialmente, está voando por este estranho ambiente químico que faz com que tudo o que viaja por ele se aqueça, derreter e reagir quimicamente com o ar. "
Porque esse ambiente é tão único, recriar condições de vôo realistas para testar veículos para vôo hipersônico é um desafio. Os túneis de vento podem corresponder a algumas das condições, mas não replique os efeitos químicos que um veículo hipersônico experimentaria no ambiente de vôo real. Mueschke e seus colegas utilizaram o sistema de canhão de gás leve de dois estágios do SwRI para simular as condições de voo hipersônico.
O sistema de arma é projetado para gerar velocidades muito altas de até 7 quilômetros por segundo (15, 660 mph). O próprio sistema tem 22 metros (72 pés) de comprimento e é tradicionalmente usado para estudar balística.
O canhão leve de gás de dois estágios na sede do Southwest Research Institute em San Antonio foi fundamental para um novo estudo enfocando as condições de vôo hipersônico. Crédito:Southwest Research Institute
Os engenheiros do SwRI usaram o sistema de armas para impulsionar objetos em velocidades de Mach 10 a 15 para estudar como as condições de voo hipersônico afetariam uma variedade de materiais e geometrias.
"O objetivo aqui é examinar como esses projéteis aerodinamicamente instáveis reagem a este ambiente químico extremamente intenso, "Mueschke disse.
Mueschke e seus colegas estão trabalhando para entender como os voos desses projéteis menores replicam as verdadeiras condições de voo hipersônico que os veículos em grande escala experimentam. Isso pode ser realizado porque o alcance de vôo do canhão de gás leve pode imitar uma ampla gama de altitudes de vôo, ao mesmo tempo que fornece um ambiente de vôo acústica e quimicamente puro.
O estudo, co-autoria de Mueschke, descreve a série de testes. O demonstrou que ao voar pequenos objetos de formas variadas através de altitudes de vôo equivalentes diferentes, eles podem observar o aquecimento intenso e a perda de material do veículo que ocorrem em veículos de tamanho normal devido às transições turbulentas da camada limite e às complexas interações das ondas de choque.
"Não estamos apenas demonstrando uma nova capacidade de pesquisa, "Mueschke disse." Esta pesquisa nos ajudará a resolver problemas materiais associados ao vôo hipersônico, o primeiro passo em direção à tecnologia de amanhã. "
