Projeto conceitual de um scramjet para inserção de cubesat em órbita, empregando uma abordagem analítica

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Pereira, Marcos Vinicius Sabino
• Orientador(a): Souza, Sandi Itamar Schafer de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AEROESPACIAL
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Scramjet; Combustão supersônica; Propulsão hipersônica aspirada; Estudo analítico; CubeSat
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/47669

Com o intuito de acessar o espaço por meio da aplicação da tecnologia de propulsão hipersônica aspirada, este trabalho apresenta o desenvolvimento do projeto de um scramjet (supersonic combustion ramjet). O veículo aeroespacial proposto neste trabalho será dotado de três estágios, sendo dois estágios de motores foguetes a propulsão sólida e um estágio composto por um scramjet com quatro câmaras de combustão. O scramjet deste veículo irá operar em voo vertical na atmosfera terrestre, entre 20 km e 60 km de altitude com velocidade hipersônica de 1710 m/s, correspondente a aproximadamente número de Mach 5,8. Tendo em vista que o scramjet não possui partes móveis e necessita de um sistema que o acelere, até que possa operar, será necessária a utilização do veículo acelerador que é responsável por impulsionar o scramjet até as condições ideais de operação (número de Mach, posição, pressão dinâmica). Este veículo aeroespacial terá a utilidade de acessar o espaço e realizar experimentos de sondagem, inserção de CubeSat em órbita e treinamento da mão de obra especializada responsável por operações aeroespaciais. Para o desenvolvimento deste trabalho, é necessária a utilização das teorias referentes às formações de ondas de choque e ondas de expansão, além das teorias relacionadas à adição de calor e de formação de camada limite em escoamento com velocidade hipersônica. Os resultados preliminares deste trabalho indicam que o scramjet conseguirá gerar empuxo e que ao se considerar a existência da camada limite é necessária uma alteração na geometria do inlet do veículo, para que seja possível manter a formação de shock on-lip e shock on-corner na estrutura do scramjet.