Estudo analítico de um demonstrador da combustão supersônica

• Autor(a) principal: Xavier Filho, Tercilio Fernandes
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/55661
• topic: Combustão supersônica; Scramjet; Propulsão hipersônica aspirada

O sistema de propulsão aspirada baseado na combustão supersônica (scramjet) é uma aplicação promissora para facilitar o acesso ao espaço. Como não requer armazenamento de oxidante a bordo da aeronave, uma vez que utiliza o oxigênio do ar atmosférico, os veículos scramjet se tornam mais leves e econômicos. Neste trabalho apresenta-se um estudo teórico-analítico de um demonstrador da tecnologia de combustão supersônica, com configuração de compressão mista externa e interna, para operar a uma altitude de 27 km a uma velocidade de 1950 m/s (correspondente ao número Mach 6,51), utilizando hidrogênio como combustível. A seção frontal do demonstrador scramjet, responsável por capturar, comprimir e conduzir o ar atmosférico à câmara de combustão, foi dimensionada para permitir que o ar atmosférico atingisse a temperatura e o número Mach na entrada da câmara de combustão necessárias à combustão estequiométrica e espontânea do hidrogênio. A seção de expansão foi dimensionada considerando-se que a pressão dos produtos da combustão da mistura ar atmosférico-hidrogênio, no bordo de fuga do scramjet, seja a mesma pressão da altitude de voo. A partir da especificação do ângulo da rampa de expansão foi possível determinar o comprimento da seção de expansão. O estudo dos parâmetros da combustão supersônica durante o voo do demonstrador scramjet a uma velocidade supersônica de 1.950 m/s e na altitude de 27 km permitiu identificar que os produtos da combustão da mistura ar atmosférico-hidrogênio atingiram velocidades superiores à velocidade de voo, portanto, produzindo empuxo não instalado e, desse modo, o efeito propulsivo desejado.