Uma ilustração do waverider da cápsula na orientação de deslizamento. Crédito:P. Rodi / Rice University
A nova ideia de Patrick Rodi para o surf está longe, rápido e quente.
Rodi, um engenheiro aeroespacial pioneiro que ingressou na Brown School of Engineering da Rice University em 2018, projetou um veículo que voa alto, chamado "capsule waverider", que faz mais do que pegar uma onda. Ele sobrevive a um retorno de fogo do espaço sideral antes de planar como um surfista em sua própria onda de choque.
O waverider está longe de ser um avião típico. Enquanto um avião pode voar cerca de 600 milhas por hora, o waverider hipersônico seria pelo menos 10 vezes mais rápido, e em tais velocidades o ar que flui ao redor de uma aeronave se comporta de maneiras que são fundamentalmente diferentes de como o ar flui ao redor de um avião convencional.
"Quando você tem fluxo hipersônico, você gera ondas de choque, "disse Rodi, professor na prática do Departamento de Engenharia Mecânica de Rice. "Como designer, você pode escolher a forma dessa geometria de forma que a onda de choque fique bem ao longo da borda de ataque do veículo. Portanto, está literalmente pegando sua própria onda de choque. "
Rodi ingressou na Rice após uma carreira de 23 anos na Lockheed Martin, onde trabalhou em muitos programas avançados na famosa Skunk Works em Palmdale, Califórnia, bem como no programa da cápsula espacial Orion em Houston. Waveriders sempre foi uma paixão por Rodi, que o Office of Naval Research chamou de "o desenvolvedor de tecnologia waverider mais prolífico de todos os tempos".
"Outros veículos têm ondas de choque, "disse ele." Mas as ondas de choque são separadas do veículo, e vazamentos de alta pressão em torno da pequena lacuna entre a onda de choque e o próprio corpo. "
O design do waverider impede que o ar de alta pressão vaze.
"Você está gastando energia para comprimir o ar, e agora você está usando o ar de alta pressão da forma mais eficiente possível, "ele disse." Você não está perdendo aquele elevador. Você está capturando ao moldar a geometria, cavalgando a onda. E é muito eficiente. Essa é a grande vantagem sobre os waveriders. A razão de sustentação para arrasto é muito alta, que se correlaciona linearmente com a distância de deslizamento, ou intervalo, a métrica que você está procurando. "
Em sua orientação de impulso, o waverider da cápsula tem a forma romba que lembra os escudos térmicos tradicionais da cápsula espacial. Crédito:P. Rodi / Rice University
Rodi estava programado para apresentar o projeto do waverider da cápsula no mês passado em Montreal, no Instituto Americano de Aeronáutica e Astronáutica (AAIA), Conferência de Aviões Espaciais e Sistemas Hipersônicos e Tecnologias, que foi cancelado devido ao coronavírus.
"Esta é a minha sexta nova classe de veículos waverider, e é o que é conhecido como veículo de impulso-planagem, que é um grande problema na hipersônica nos dias de hoje, " ele disse.
Os veículos de impulso-planagem podem ser de longo ou curto alcance e são frequentemente discutidos como um novo tipo de sistema de lançamento de armas lançadas a partir de mísseis balísticos.
Como as ogivas tradicionais, veículos de impulso-planagem seriam lançados ao espaço por mísseis. Mas ogivas tradicionais não manobram, o que significa que é possível dizer para onde eles estão indo apenas alguns momentos depois de serem lançados. Boost-planadores podem frustrar os defensores mudando de direção e voando para locais de destino imprevisíveis.
"Quando entra pela primeira vez na atmosfera, é um soco muito profundo, e fica realmente, realmente quente, "Rodi disse." Há carregamento de alta pressão, aquecimento alto. Para a reentrada, você quer algo que possa sobreviver a esse alto aquecimento. Basicamente, você quer um veículo que se pareça com uma cápsula espacial tradicional. Como um planador, você quer algo que seja muito eficiente, com uma alta taxa de levantamento / arrasto. "
A classe capsule waverider equilibra essas demandas, ele disse. De um lado, tem o arredondado, forma romba que lembra um escudo térmico tradicional de cápsula espacial. No lado oposto, é um planador ondulado em forma de asa.
As armas não foram a inspiração para o waverider de impulso e deslizamento de Rodi. Em vez, ele os imagina como veículos para pousar pessoas e suprimentos em Marte.
Embora a atmosfera do planeta vermelho seja fina, espaçonaves precisam de escudos térmicos para sobreviver à entrada. Este aquecimento, a superfície rochosa do planeta e o atraso nas comunicações entre a Terra e Marte se combinam para tornar os pousos em Marte muito difíceis.
"Esse é um problema real para a NASA, "Rodi disse." Este conceito permitiria que você viesse como uma cápsula, virar para um waverider, deslize ao redor, olhe as coisas, encontre seu local de pouso e, em seguida, deixe o equipamento com pára-quedas, deslizar e derrapar pela superfície marciana, ou arremesse para cima e caia na cauda do veículo. Oferece muitas opções. "
