A China testou um canhão elétrico para lançar projéteis na estratosfera, mas algo deu errado

Um artigo foi publicado na revista científica chinesa Transactions of China Electrotechnical Society, no qual os autores falaram sobre os problemas do uso de armas ferroviárias para lançar projéteis guiados hipersônicos. Os testes de campo da arma durante o lançamento de um projétil na estratosfera ajudaram a revelar toda a extensão do problema. Terminaram sem sucesso, mas apontaram o caminho para a solução do problema.

Protótipo de canhão ferroviário proposto em um navio do PLA. Fonte da imagem: SCMP

«O projétil não seguiu a trajetória esperada e o alcance e altitude máximos não corresponderam aos valores calculados”, afirmou um artigo revisado por pares por uma equipe da Universidade de Engenharia Naval liderada por Lu Junyong.

Antes do disparo, os cientistas realizaram diversos cálculos, experimentos e modelagem digital do processo. O projétil também foi testado em túnel de vento, onde foi simulado vôo em velocidade hipersônica. Tudo ficou claro, mas após o disparo, o projétil com cauda acelerou a uma velocidade superior a Mach 5 em cerca de 5 segundos e atingiu um teto de 15 km, durante o qual saiu da trajetória dada, e então começou a descer e caiu para o chão 3 minutos após o tiro.

Como mostraram os dados dos sensores do projétil, sua velocidade de rotação acabou sendo maior do que o necessário e, além disso, mudou aleatoriamente durante o vôo. A rotação do projétil é necessária para estabilizar seu vôo, o que em armas rifle é conseguido cortando ranhuras em espiral no cano. Com projéteis hipersônicos tudo é muito mais complicado. A velocidade de sua rotação deve diminuir rapidamente à medida que a velocidade de vôo aumenta e permanecer estável o tempo todo, caso contrário, o menor giro causa uma mudança brusca na trajetória, que foi o que aconteceu durante o disparo.

Em teoria, isso não deveria ter acontecido. Para descobrir o motivo da falha, foram coletados todos os dados experimentais, que depois passaram por um sistema de aprendizado de máquina. A inteligência artificial descobriu que o motivo da mudança irregular e aleatória na velocidade de rotação do projétil hipersônico foram microdeformações na cauda do projétil, que ocorreram enquanto o projétil estava no cano.

Em um canhão elétrico, onde um projétil condutor é acelerado deslizando entre dois trilhos de contato ou com a ajuda de um carrinho, em uma fração de segundo surgem pressão e temperatura extremas, além de arcos elétricos na saída do canhão. Isso cria condições para o aparecimento de deformações invisíveis a olho nu nas bordas das asas de um projétil guiado, que alteram a aerodinâmica em velocidades hipersônicas. A mesma IA sugeriu como estabilizar o vôo de um projétil usando flaps para compensar a instabilidade durante o disparo.

Nos Estados Unidos, há vários anos, o trabalho relacionado ao desenvolvimento de armas ferroviárias foi oficialmente encerrado. A China continua a construir canhões ferroviários, pretendendo ganhar experiência não só para o uso destas armas em combate, mas também para melhorar a levitação de comboios e criar catapultas electromagnéticas para lançar aviões espaciais e, em geral, cargas úteis em órbita.