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GE Aerospace está avançando na tecnologia ramjet para aumentar a aposta no voo hipersônico

Imagem: Divulgação – GE Aerospace

Voar de Nova Iorque para Los Angeles em menos de uma hora pode parecer um sonho de ficção científica, mas engenheiros aeroespaciais estão resolvendo gradualmente o desafio do voo hipersônico, que permitiria às aeronaves cruzar o céu com segurança a cinco vezes a velocidade do som.

No entanto, enquanto eles descobrem como bater o tempo nas viagens de passageiros, os engenheiros estão focados em uma prioridade ainda mais urgente: aproveitar as capacidades extraordinárias dos hipersônicos em nome da segurança global.

“Nossos adversários impulsionaram a indústria para um crescimento,” diz Dean Modroukas, gerente geral de hipersônicos na GE Aerospace, referindo-se ao panorama geopolítico atual do mundo. Modroukas explica que há uma corrida para desenvolver sistemas de propulsão hiper-eficientes que possam viajar muito mais longe e muito mais rápido, comprimindo dramaticamente o tempo e espaço de manobra de um adversário.

Os engenheiros da GE Aerospace estão trabalhando arduamente para garantir que os Estados Unidos e seus aliados prevaleçam nessa corrida. Recém saídos de um ano de testes bem-sucedidos em solo, que os levaram em direção ao seu objetivo de voos hipersônicos hiper-eficientes, de alta velocidade e longo alcance, os engenheiros agora estão se preparando para provar suas tecnologias inovadoras no único campo que importa: os céus.

Dr. Modroukas, que liderou a engenharia na empresa de hipersônicos Innoveering, com sede em Bohemia, Nova York, até ser adquirida pela GE Aerospace em 2022, está totalmente focado em garantir que os motores hipersônicos de sua equipe estejam prontos para a missão.

“Você pode fazer todo o design, análise, e testes em solo que quiser, e eles são uma parte crucial do ciclo de vida geral de levar os sistemas para o campo,” ele explica. “Mas chegar ao voo e colocar o sistema em um ambiente e missão relevantes? É aí que a verdade se revela. Felizmente, a GE Aerospace nos está proporcionando a flexibilidade e liberdade para realmente avançar rapidamente nesse espaço, e fazer os investimentos necessários para atingir os marcos.”

Enfrentando Um Desafio

Em um breve resumo sobre tecnologia hipersônica, os motores ramjet que permitem o voo hipersônico são muito diferentes dos motores turbojato e turbofan em aeronaves de passageiros. Em vez de utilizar componentes móveis, como compressores e turbinas, eles dependem de entradas de ar especialmente projetadas que comprimem o ar à pressão correta para a combustão.

Como carros que precisam estar em marcha alta para atingir velocidade máxima, um sistema de propulsão ramjet padrão só é ativado quando o veículo atinge velocidades supersônicas superiores a Mach 3, ou três vezes a velocidade do som. Por isso, os ramjets tradicionalmente contaram com foguetes propulsores ou motores turbo-ramjet especiais para dar o impulso extra para chegar à velocidade de ignição.

“O desafio de acender o motor hipersônico é frequentemente comparado a acender um fósforo em um furacão,” diz Modroukas.

Por mais de uma década, a GE Aerospace tem trabalhado com a NASA e outros parceiros de pesquisa para fazer isso acontecer usando a tecnologia de motores de detonação pulsada, que queima combustível em ondas de pequenas e controladas explosões em vez da combustão padrão.

No final de 2023, ela demonstrou um feito mundial em seu centro de pesquisa em Niskayuna, Nova York: um ramjet hipersônico de modo duplo (DMRJ) que utiliza a tecnologia de combustão por detonação rotativa (RDC) dentro de um fluxo supersônico.

A tecnologia de ponta gera maior empuxo a partir de um tamanho e peso de motor menores, permitindo ganhos revolucionários em eficiência. As tecnologias de propulsão hipersônica da GE Aerospace irão impulsionar mísseis e aeronaves a jato em uma gama de números Mach, permitindo que o veículo voe por rotas imprevisíveis e difíceis de rastrear, proporcionando exatamente o tipo de medidas evasivas buscadas pelo Departamento de Defesa dos EUA.

Em meados de 2024, a equipe concluiu outro teste no solo na instalação de testes de alta velocidade de propulsão da GE Aerospace em Evendale, Ohio. Os engenheiros exibiram um DMRJ fabricado aditivamente, com um aumento triplo no fluxo de ar comparado com tecnologias hipersônicas de teste de voo anteriores.

Modroukas chamou isso de “um tremendo sucesso, tanto do ponto de vista de performance de combustão quanto estrutural térmico.”

“Projetamos e construímos isso em oito meses e meio, e atingimos a primeira ignição em 11 meses,” acrescenta. “Esse ritmo vai continuar para nós, e não esperamos que desacelere.”

Rumo ao Voo

A próxima fase de desenvolvimento será crucial para eventualmente colocar a tecnologia ramjet em voo. Em 2025, “vamos escalar o que fizemos nos últimos 18 meses e começar a integrar em um sistema de propulsão completo”, diz Modroukas. Os engenheiros começarão ajustando os controles avançados de seus sistemas e aplicando materiais avançados encontrados na tecnologia de motores a jato da GE Aerospace.

Modroukas vê com entusiasmo a perspectiva dos sistemas de sua equipe finalmente decolarem. “Os testes em solo permitem que você compreenda tudo o que está acontecendo com seu sistema em termos de aerodinâmica e propulsão,” ele diz. “Mas os testes de voo permitem aprender e melhorar após cada atividade.”

A escala e estrutura da GE Aerospace ajudarão Modroukas e sua equipe a subir rapidamente a curva de aprendizado íngreme. “Temos várias instalações de testes em solo, e incríveis capacidades de fabricação, prototipagem, design e análise, o que é um grande diferencial.”

O engenheiro veterano Modroukas começou sua carreira trabalhando nos equipamentos de teste hipersônico na General Applied Science Laboratory de Long Island, Nova York, a empresa fundada pelo lendário cientista italiano Antonio Ferri. “Foi uma das épocas mais emocionantes do início da minha carreira: tempo nos laboratórios, construindo as aparelhagens, fazendo os testes no solo e revisando os dados,” ele diz. “Não há sensação melhor do que ver a chama azul saindo de um motor de alta performance.”

Informações da GE Aerospace

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