Na esperança de atender à demanda futura por voos hipersônicos, cientistas chineses criaram o primeiro motor de detonação do mundo que funciona com querosene de aviação comum. Testes do protótipo em túnel de vento confirmaram o potencial do motor para impulsionar a aeronave a 20.000 km/h, ou Mach 16.
Fonte da imagem: AI generation Grok 3/3DNews
O motor de detonação rotativa (RDE) desenvolvido pela China foi atualizado para um projeto de motor de onda estacionária oblíqua (ODEW). Cerca de quatro anos atrás, um motor semelhante foi criado nos EUA, na Universidade da Flórida Central. O desenvolvimento americano demonstrou o potencial da abordagem ao garantir a operação contínua do motor na câmara aerodinâmica por 3 segundos. O combustível era uma mistura de hidrogênio e oxigênio.
Cientistas chineses deram um passo à frente ao demonstrar que o motor ODEW pode funcionar com querosene comum. É mais seguro, simples e confiável, o que pode ser um avanço na propulsão hipersônica e expandir as possibilidades de viagens aéreas e espaciais.
Em uma série de experimentos no túnel de vento JF-12 em Pequim, conhecido como Hyperdragon, que simula condições de voo de alta velocidade em altitudes acima de 40 km, pesquisadores da Academia Chinesa de Ciências (CAS) alcançaram regimes estáveis de ondas de detonação oblíquas usando combustível de aviação RP-3 – querosene comercial comum.
Os resultados, publicados no periódico chinês Journal of Experiments in Fluid Mechanics, mostram que a taxa de combustão no protótipo ODEW foi 1.000 vezes maior do que a dos motores a jato tradicionais. O motor operou de forma confiável em velocidades que variaram de Mach 6 a Mach 16, nas quais os motores a jato convencionais operam intermitentemente.
Devido às limitações do túnel de vento, o motor chinês ODEW manteve operação contínua por apenas 50 ms, o equivalente a cerca de 150 metros de voo a Mach 9. No entanto, esse tempo foi suficiente para que os pesquisadores obtivessem uma imagem completa do processo de ignição do motor e da onda de choque autossustentável. Uma característica especial do desenvolvimento foram as saliências de 5 mm no lado interno da câmara de detonação, que criaram um efeito amplificador – elas serviram como uma espécie de ponto para detonação autossustentável do combustível.
Protótipo da câmara de combustão do motor ODEW. Fonte da imagem: Academia Chinesa de Ciências
Segundo os desenvolvedores, a câmara de combustão do novo motor é 85% menor que a de um motor ramjet, o que permite uma redução significativa no peso da aeronave e um aumento no alcance do voo. Durante décadas, os motores hipersônicos foram alimentados por hidrogênio ou etileno e, embora esses combustíveis sejam altamente inflamáveis, eles exigem condições especiais de armazenamento. Por outro lado, o querosene RP-3, embora tenha maior densidade energética e facilidade de logística, tem longos atrasos de ignição, dificultando a partida do motor em voo. Os desenvolvedores contornaram essa limitação injetando uma mistura de combustível e ar pré-comprimida e aquecida na câmara de combustão.
O projeto faz parte do ambicioso plano da China de criar uma aeronave até 2030 que possa voar para qualquer ponto do mundo em uma hora. Por exemplo, de Xangai a Los Angeles leva apenas meia hora. A tecnologia também pode permitir que aviões espaciais reutilizáveis voem na atmosfera e orbitem. A Mach 16, um propulsor de foguete relativamente pequeno seria necessário para impulsionar o avião espacial até a órbita por conta própria. No entanto, ainda há muitas dificuldades tecnológicas, mas os cientistas prometem começar a testar protótipos em voo antes do final deste ano.