14-X – O veículo hipersônico do IEAv

Veículo hipersônico 14-X

(*) Click para ampliar

Crédito:  Reportagem sobre o 14-X na revista Tecnologia & Defesa, nº 125.

André M. Mileski

Na última edição da LAAD, realizada entre 12 e 15 de abril, um mockup de veículo aeroespacial com linhas futurísticas atraiu a atenção de quem circulava pelos corredores de um dos pavilhões. Tratava-se do veículo hipersônico 14-X, projeto de demonstração tecnológica em desenvolvimento pelo Instituto de Estudos Avançados (IEAv), de São José dos Campos (SP), subordinado ao Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA), e que desenvolve pesquisas e atividades nas áreas nuclear, de fotônica, geointeligência, aerotermodinâmica hipersônica e física aplicada.
No final de maio, a reportagem de Tecnologia & Defesa esteve nas instalações do instituto para conversar com seu diretor, coronel-engenheiro Marco Antonio Sala Minucci, e saber mais sobre o assunto.
O projeto começou a ser pensado em 2006, com a ideia do IEAv em buscar obter conhecimentos em combustão hipersônica. E, com o 14-X, que recebeu este nome em homenagem ao 14-Bis, de Alberto Santos Dumont, o instituto tem desenvolvido capacidades nacionais em tecnologia waverider, que proporciona sustentação ao veículo aeroespacial, e tecnologia scramjet, sistema de propulsão hipersônica aspirada baseada na combustão supersônica. Tais tecnologias proporcionariam, se houvesse decisão para tal, a construção de um veículo hipersônico capaz de inserir satélites em órbita.
Ensaios
O IEAv já trabalha nos preparativos de um voo teste com um modelo dummy, com as mesmas dimensões que um veículo real (dois metros de comprimento e 800 mm de envergadura), mas oco e com entrada de ar. O objetivo do experimento, planejado para o final de 2012, é entender como será a dinâmica de voo do 14-X a bordo do foguete VAH (Veículo Acelerador Hipersônico), baseado no VSB-30. O lançamento, que não envolverá separação, deverá atingir velocidades de Mach 7, isto é, sete vezes a velocidade do som, numa altitude entre 30 e 40 quilômetros.
A campanha de desenvolvimento do 14-X prevê a execução de quatro ensaios atmosféricos, com desafios crescentes. No segundo voo, a ideia é que o 14-X esteja equipado com um motor scramjet, devendo o terceiro ter uma maior duração. Finalmente, no quarto, é possível que o veículo realize alguma manobra.
Envolvimento industrial e domínio tecnológico
Como é característico nos programas do DCTA, o projeto do 14-X envolve considerável participação da indústria nacional. A Britanite atua no estágio de acoplamento do 14-X com o propulsor S-30 (2º estágio do VAH), a Mectron no subsistema de telemetria, e a Flight Technologies no controle de altitude do veículo, entre outras.
Além de recursos próprios do IEAv, o 14-X tem sido financiado pela Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP), vinculada ao Ministério da Ciência e Tecnologia, da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
O 14-X é um projeto de demonstração, com objetivos claros de desenvolvimento e capacitação em alguns campos tecnológicos. Mais que isso, a iniciativa também deve gerar importantes spin-offs, isto é, conhecimentos e tecnologias aplicáveis a outros campos que não o aeroespacial, como em materiais refratários e tecnologia criogênica. Em materiais refratários, aliás, tecnologia dominada por poucos países e extremamente crítica para missões de reentrada atmosférica, o 14-X faz uso do conhecimento obtido com o projeto SARA (Satélite de Reentrada Atmosférica), de responsabilidade do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE).
TECNOLOGIA WAVERIDER
A tecnologia waverider proporciona sustentação utilizando onda de choque, formada durante o voo supersônico/hipersônico na atmosfera terrestre, originada no bordo de ataque e colada no intradorso do veículo, gerando uma região de alta pressão, resultando em alta sustentação e mínimo arrasto. O ar atmosférico, pré-comprimido pela onda de choque, que está compreendida entre a onda de choque e a superfície (intradorso) do veículo pode ser utilizado em sistema de propulsão hipersônico aspirado baseado na tecnologia scramjet.
TECNOLOGIA SCRAMJET
A tecnologia scramjet (supersonic combustion ramjet) faz uso de um estatoreator (motor aeronáutico aspirado) que não possui partes móveis e que utiliza ondas de choque, geradas durante o voo hipersônico (de veículos aeroespaciais), para promover a compressão e a desaceleração do ar atmosférico. Imediatamente anterior ou na entrada da câmara de combustão, combustível é injetado e misturado com oxigênio existente no ar atmosférico. Como a mistura entra na câmara de combustão em velocidade supersônica, o processo de combustão se dá em regime supersônico, denominada de combustão supersônica, conseqüentemente tecnologia scramjet. O produto da combustão é expelido na região de exaustão (expansão).

26 Comentários

  1. Pode até ser bom mas depois, se funcionar, e pudermos colocar satélites em órbita com essa invenção, não irá faltar quem diga que o nosso programa espacial não precisa mais de foguetes, algo que é essencial para nossa soberania.
    Não é por nada que os EUA quer cooperar nessa área.

  2. esse é o caminho que podem ser encurtado contratando cérebros demissionários da nasa e mediante um aparato eficiente de espionagem mesmo, é assim que a russia fêz e faz, como também faz a china, a frança usa muito a espionagem, só nós bom moços que somos não fazemos isso de forma mais ampla!

  3. ——————————————–
    UFC produz radar com Estados Unidos
    ——————————————–
    .
    Publicado em 6 de agosto de 2011
    .
    Locem está produzindo um novo radar, de nova geometria, que pode suportar altas temperaturas

    A parceria entre o Laboratório de Telecomunicações e Ciência e Engenharia de Materiais (Locem), da Universidade Federal do Ceará (UFC), e a Força Aérea Americana (Usaf) vem rendendo pesquisas importantes na área de tecnologia de micro-ondas. Devido aos grandes resultados o chefe de pesquisas da Usaf, Brett Pokines, visitou, ontem, as instalações da Universidade e anunciou a renovação do contrato da parceria por mais três anos.
    .
    Durante a visita, Pokines proferiu palestra, no auditório do Locem, sobre as atividades do Departamento da Usaf para Pesquisa Científica e também apresentou as principais linhas de pesquisa que interessam a Força Aérea Americana.
    .
    Além disso, ele, como responsável pelas pesquisas da Usaf, procurou saber sobre o andamento dos trabalhos realizados em parceria com a UFC. “Nosso objetivo é financiar grandes ideias, mesmo que sejam fora dos Estados Unidos”, disse.
    .
    Pokines destacou os excelentes resultados obtidos nos seis anos de pesquisas em parceria com o Locem, pois até agora todos as metas foram alcançadas. “Já fechamos muitos desenvolvimentos. Agora, nosso objetivo é finalizar um grande projeto”, explicou.
    .
    Para o coordenador e pesquisador do Locem, Antonio Sergio Bezerra Sombra, a visita do chefe de pesquisas da Usaf é importante pois eles podem acompanhar de perto as formas de trabalho dos americanos. “A renovação do contrato demonstra que o nosso trabalho está sendo muito bem feito”.
    .
    Hoje, a principal pesquisa feita pela parceria é a continuação de um radar com nova geometria, que poderá acompanhar alvos e será para uso das forças armadas.
    .
    Segundo o coordenador e pesquisador do Locem, o radar com nova geometria pode suportar altas temperaturas, pois é feita com cerâmica e por isso é perfeito para ser utilizado em foguetes, diferente dos radares feitos de metal. “Aqui no laboratório, nós fabricamos, testamos e também fornecemos as antenas”, comentou.
    .
    O Locem é o único local no Brasil a fabricar esse tipo de cerâmica. Ao todo, um grupo de 35 estudantes de Doutorado e Mestrado fazem as pesquisas de criação do novo tipo de radar.
    .
    http://diariodonordeste.globo.com/materia.asp?codigo=1022229
    ……………………………………
    Complementando a matéria acima:
    ……………………
    Os pesquisadores que desenvolveram a antena, dispositivo complexo e fundamental do radar Saber M60, são do grupo do professor Hugo Enrique Hernández Figueroa, do Departamento de Microondas e Óptica (DMO) da Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (FEEC).
    .
    O professor acrescenta que o projeto da Orbisat já envolve grupos de pesquisa de outras instituições, como na fabricação de filtros com o uso de materiais desenvolvidos pelo grupo do professor Sérgio Sombra, da Universidade Federal do Ceará. “São cerâmicas de alta permissividade e baixas perdas que permitem a miniaturização de alguns dispositivos, além de serem materiais extremamente estratégicos em termos comerciais e com várias vantagens tecnológicas”.
    .
    Salvação – O engenheiro João Moreira afirma que filtros produzidos com esta cerâmica representam uma solução de vida ou morte para a empresa. “Nós compramos filtros dos Estados Unidos, mas eles proíbem sua utilização para fins de defesa. Concordaram em nos fornecer para fins experimentais, mas deverão suspender a autorização para exportação no futuro próximo, quando nossos radares forem produzidos em escala”.
    .
    A cerâmica do Ceará, acrescenta Moreira, apresenta uma perda de 15% a 20% no sinal, quando na americana ela chega a 50%, o que implica diretamente na potência do transmissor. “Vamos conseguir um filtro leve, muito melhor e duas ordens de grandeza mais barato: a caixa de filtros importados custa 30 mil reais e podemos obtê-la por 300 ou 400 reais”.
    .
    O professor Hugo Figueroa adianta que o seu departamento e a Orbisat mantêm conversações para que a parceria se estenda à divisão de engenharia de eletrônica de consumo. “Podemos encontrar soluções nacionais também para este setor.”
    .
    http://www.unicamp.br/unicamp/unicamp_hoje/ju/abril2008/ju392pag07.html

  4. Senhores,
    É muito bom fazermos parte de um grupo seleto de países que estão estudando e desenvolvendo essa tecnologia, mas em que pese nosso entusiasmo, há vários países em estágios mais avançados que nós.
    Alguns deles são a Austrália, a França, a Rússia e os EUA, dentre outros.

  5. Tenho certeza que esse projeto custaria mais barato que a reforma(reconstrução!) do Maracanã para a porcaria de Copa do Mundo..

  6. Bosco, esses paises, entao, veem como viavel um veiculo lancador de satelite com essa tecnologia. Muito interessante. Voce sabe de algum projeto e o estado dele nos paises que foram citados?

  7. Não entendo esse país, não tem tecnologia para fabricar um caça como o gripen, mas tem tecnologia para fabricar um veículo hipers^nico, será que esse último é mais fácil de fazer?

  8. Alexandre,
    o projeto do 14-X diz respeito apenas e tão somente ao desenvolvimento do sistema de propulsão e da aerodinâmica em velocidade supersônica.
    À princípio é apenas ciência pura. Muito diferente vai ser fazer algo útil, como um míssil, um lançador espacial ou um aeronave hipersônica.
    Aí a vaca torce o rabo e se faz necessário uma série de tecnologias afins, que somando tudo é mil vezes mais difícil de faze que um caça.
    Lucas,
    Essa tecnologia sem dúvida representa o futuro da aviação e inclusive da exploração espacial. Há muitos programas, notadamente nos EUA, de conhecimento público.
    O programa da Austrália é ligado ao americano.
    A MBDA possui um departamento de propulsão que desenvolve projetos semelhantes.
    Nem todos os projetos são de âmbito estatal, sendo feitos por empresas do setor aeronáutico.
    Esse link é interessante e versa sobre vários programas de alguns países, tanto em relação à propulsão ramjet quanto scramjet.
    http://www.onera.fr/conferences/ramjet-scramjet-pde/

  9. O 14-X é inviável, pois estão utilizando um motor rudimentar. O ar rarefeito prejudica o funcionamento e o formato da captação de ar da aeronave, aumenta muito a força de atrito.
    Eu tenho a solução para o jato do futuro, por emissão eletrônica. O laser consome muita energia.
    Levem-me para esse instituto, que ficaremos famosos.

  10. Bosco, me tire uma dúvida, já que percebo em vc um grande conhecimento em tecnologias militares e aeronáuticas. Seria realmente necessário uma parceria para a embraer fabricar um caça nacional de 4G à luz dos conhecimentos e tecnologias já dominadas pela EMBRAER e empresas outras instalada no Brasil como a orbisat e partindo do fato que o gripen é um caça montado (60% tec americana)? Ou seja, não daria para fazer sozinhos e o que faltasse comprariamos de fora assim como o KC390?

  11. Imaginem UAVs, Cruise Misseles e Misseis AntiNavio com essa tecnologia… O GF deveria era acelerar ainda mais o desenvolvimento dos protótipos. 🙂

    []’s

  12. Caro Alexandre, não sou tão capaz quanto o Bosco; mas acho que posso tentar responder..rsrs. Capacidade para fazer um avião de 4ªgeração nós teríamos, o problema é que o Brasil não compra armas e somado isso ao custo-brasil. Seria prejuízo na certa..Um projeto desse porte sendo um fracasso pode até falir uma empresa grande como a Embraer. Abçs.

  13. E muito bom o domínio desse tipo de tecnologia pelo Brasil mas será que continuaremos a ter incentivo do governo para a continuação das pesquisas? E todos os produtos relacionados a ela como mísseis ou ate mesmo aeronaves terão um lugar garantido em nossas FA ou será que vamos preferir adquirir produtos estrangeiros e deixar toda essa tecnologia ao esquecimento como sempre acontece nesse pais ?( como pudermos ver com todos os produtos da nossa falida engesa) espero que Nao, espero que o governo mude seu ponto de vista e realmente passe a investir cada vez mais em tecnologia nacional que pelo jeito Nao deixa muito a desejar em relação a outros países.

  14. Alexandre,
    Complementando o que o Nobru disse, o processo de se desenvolver um caça de 4,5ª G levaria anos e quando estivesse pronto já estaria obsoleto e não seria competitivo.
    Sem falar que há tecnologias que nós não dominamos, tais como a dos motores, radar AESA, etc.
    O melhor mesmo é entrarmos como parceiros, principalmente tendo em vista que são poucos os países que conseguem fazer um caça sozinho (EUA, Rússia, China, França), e assim mesmo, como no caso da China, muito de sua tecnologia é de origem russa.
    Já imaginou desenvolvermos por exemplo, um assento ejetor?
    Apenas e tão somente esse único item consumiria décadas para estar tão competitivo quanto os já existentes, e corremos o risco de quando estiver pronto já estará obsoleto.
    Um caça competitivo hoje é um dos produtos mais elaborados e sofisticados do engenho humano e infelizmente chegamos atrasados.
    Um abraço.

  15. O grande desafio para a tecnologia scramjet é fazer um aparelho comercial transportador de pessoas, para encurtar o tempo das atuais viagens intercontinentais. Pois de velocidades supersônicas os mísseis dão conta direitinho.

    Mas é aí q surge o grande problema (não é o da propulsão scramjet)…mas os materiais e estruturas capazes de resistir a centenas de viagens comerciais a velocidades hipersônicas.

    A linha de pesquisa brasileira está no caminho certo ao se ater aos materiais requeridos, pois este é o grande calcanhar de aquiles dessa maneira supersônica de voar.

    O produto (civil ou militar) que não tiver aplicação comercial não se sustenta (e essa é justamente uma das maiores arapucas das armas nucleares).

    Fazer pequenos scramjets voar por poucos segundos (USA e Australia) é apenas propaganda midiática do que real avanço técnico nessa área tecnológica, pois a teoria scramjet já existe a décadas.

    Alguém aí chegou a conhecer a “antiga” Enciclopédia Tecnirama para o público juvenil? Pois nela já se encontrava esquema de scramjet ilustrado.

  16. Viventt,
    A propulsão à foguete é a única que contempla todas as gamas de velocidade, indo do baixo subsônico ao alto hipersônico, só que tem um problema, a relação alcance x peso.
    Um míssil com motor foguete e combustível sólido pode voarem velocidade hipersônica, mas tem um alcance limitado. Já se usar a propulsão aspirada Scramjet seu alcance aumenta de forma excepcional.
    Por exemplo, há projetos de mísseis com propulsão scramjet que pesando menos de 2 toneladas terá um alcance de 5000 km a velociade de Mach 10.
    Tal performance seria impossível a um míssil de cruzeiro hipersônico com motor foguete ou a um míssil balístico.
    Fato é que antes de lançadores espaciais, bombardeiros e aviões de passageiros hipersônicos com propulsão scramjet, haverá os mísseis.

  17. Obrigado Bosco e Nobru pelas explicações, a EMBRAER deveria pensar seriamente no caso, quem sabe consultar aliados aqui da AL, africa e outros que querem um caça leve, de bom desempenho e tecnologia e com os armamentos que já desenvolvemos, a exemplo do paquistão que comprou missieis brasileiros, de repente não tem um radar aesa mas é melhor do que as sucatas que voam nas armadas da argentina, peru , paraguai e tantos outros países avidos por um equipamento bom e barato, seria semelhante ao KC, projetou-se consultando aliados e possíveis compradores e integrando-os ao desenvolvimento. Abcs.

  18. Eu tenho um projeto interessante e barato. O seu diferencial é a utilização de um sistema anti-atrito e de um gás artificial mais leve que o hidrogênio. Para deslocar a aeronave, uma pequena turbina de aviação bastaria. A velocidade atingiria 20 x vel som.

Comentários não permitidos.