Do 14-Bis ao 14-X: sucesso total no teste do 1º Motor Aeronáutico Hipersônico do Brasil

*Agência Força Aérea - 16/12/2021

A Força Aérea Brasileira (FAB), por meio do Centro de Lançamento de Alcântara (CLA), realizou, na terça-feira (14), o lançamento para viabilizar o ensaio em voo do 14-X S, primeiro demonstrador brasileiro da tecnologia hipersônica aspirada, conhecida pela sigla em inglês scramjet, por meio da Operação Cruzeiro. O ensaio faz parte do desenvolvimento do Projeto PropHiper, Projeto Propulsão Hipersônica 14-X, um dos Projetos Estratégicos da FAB e coordenado pelo Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA).

O 14-X S foi acelerado a uma velocidade próxima a Mach 6 (seis vezes a velocidade do som), a mais de 30 km de altitude, por meio de um Veículo Acelerador Hipersônico (VAH).Após a realização do ensaio, o conjunto seguiu a trajetória prevista, atingindo o apogeu em 160 Km, percorrendo um total de 200 km de distância, até seu impacto numa área segura no Oceano Atlântico.

Além do CLA, o Centro de Lançamento de Barreira do Inferno (CLBI) atuou como Estação Remota de Rastreamento. Com esse primeiro ensaio, o Brasil ingressa, de maneira definitiva, no seleto grupo de nações que detém o conhecimento técnico e os meios para projetar, construir, lançar e rastrear um sistema hipersônico aspirado.

O Projeto PropHiper teve início em 2006, e visou capacitar o Brasil na área estratégica e prioritária da hipersônica, em atendimento à Estratégia Nacional de Defesa (END), por meio da operação em voo de um sistema com propulsão hipersônica aspirada (tecnologia de propulsão scramjet). Para cumprir seus objetivos, o projeto foi dividido em quatro grandes metas, associadas, respectivamente, aos ensaios em voo dos demonstradores de tecnologia designados como: 

I. 14-XS: demonstração em voo ascendente balístico da combustão supersônica;

II. 14-XSP: demonstração em voo ascendente balístico da propulsão hipersônica aspirada;

III. 14-XW: demonstração em voo planado (sem propulsão) de um veículo hipersônico controlável e manobrável com sistemas de guiamento, navegação e controle (GNC), emprego de materiais avançados, durante o voo hipersônico na estratosfera; e

IV. 14-XWP: demonstração em voo autônomo de um veículo hipersônico controlável e manobrável com propulsão hipersônica aspirada ativa.

Até o presente momento foram capacitados recursos humanos, construídos laboratórios e túneis de vento hipersônico (únicos na América Latina), além da realização de diversos ensaios em laboratório. O Nível de Maturidade Tecnológica da tecnologia de propulsão scramjet nacional é atualmente TRL 6, significando que a tecnologia constitui um protótipo totalmente funcional, sendo qualificado e aceito para operação em ambiente relevante, ou seja, fora do ambiente laboratorial. Após a Operação Cruzeiro, a tecnologia de propulsão hipersônica avançará para o TRL 7, com a comprovação e demonstração de seu funcionamento em ambiente relevante (voo atmosférico).

De acordo com o Coordenador Geral da Operação, Coronel Aviador Eduardo Viegas Dalle Lucca a realização da Operação Cruzeiro permitiu ao País dar um salto qualitativo no domínio da tecnologia hipersônica aspirada. Ressaltou, ainda, o ineditismo de lançar uma carga útil tecnológica nacional, empregando um veículo totalmente idealizado e fabricado no Brasil e usando a infraestrutura e meios operacionais dos nossos centros de lançamento. "A sinergia dos vários atores evidenciou a capacidade do DCTA de realizar um ensaio em voo desse nível de complexidade. Além disso, deixamos uma equipe qualificada e preparada para os novos desafios", destacou o Coordenador Geral.

“O Centro de Lançamento de Alcântara ao receber uma operação de grande porte como a Cruzeiro se habilita cada vez mais para receber as empresas estrangeiras e consolidar a capacidade operacional do Brasil no segmento solo do Programa Espacial Brasileiro”, afirma o Coronel Aviador Marcello Corrêa de Souza, Diretor do Centro de Lançamento de Alcântara.

Para o Diretor do Instituto de Estudos Avançados (IEAv), Coronel Engenheiro Fábio Andrade de Almeida, "testar tecnologias hipersônicas em condições reais de voo é o auge das pesquisas que são desenvolvidas no IEAv. Sistemas inerciais e sensores de imageamento concebidos no laboratório do Instituto já realizaram ensaios em voo bem sucedidos em aeronaves e veículos suborbitais. Na Operação Cruzeiro, testamos um motor aeronáutico em voo hipersônico utilizando o hidrogênio como combustível, algo inédito na aviação nacional".

O Diretor do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), Brigadeiro do Ar César Augusto O'Donnell Alván, ressaltou que o desenvolvimento do Veículo Acelerador Hipersônico pelo IAE, para viabilizar o lançamento do 14-X S, demonstrou que as tecnologias espaciais dominadas pela FAB são pilares indispensáveis para a inserção do Brasil em novos projetos espaciais. E demonstrou, mais uma vez, a capacidade da FAB em superar desafios de grande complexidade tecnológica.

Clique aqui e assista ao vídeo sobre o lançamento.

 

Imagens: DCTA

 

O Brasil na era da Propulsão Hipersônica: Projeto 14-X

 

*Agência da Força Aérea - 10/12/2021

Em 1906, Alberto Santos-Dumont encantou o mundo com o voo da primeira aeronave com propulsão ativa. Era o início de uma era em que motores se juntaram às superfícies aerodinâmicas, universalmente simbolizadas pelas asas, para moldar o voo na atmosfera tal como conhecemos hoje.

Ao longo de mais de um século de aviação, à medida que desafios surgiam, maior era a engenhosidade de cientistas e engenheiros. Foi assim que, dos pioneiros dispositivos a pistão (de combustão interna) aos modernos jatos (ou motores a reação), passando pelos recentes avanços dos motores elétricos, o sonho de todo aviador - ir mais rápido, mais longe e mais alto - foi sendo atendido pelo desenvolvimento de novos motores.

Mesmo para as mais incríveis máquinas, no entanto, a natureza sempre foi implacável com seus limites. Ir mais rápido significava transpor a barreira do arrasto; mais alto, o limite do oxigênio, essencial para a queima dos combustíveis; mais longe, o desafio de aeronaves mais leves.

O que parecia ser o fim da linha, contudo, tornou-se um novo ponto de partida com o surgimento, a partir do pós-guerra, da Hipersônica Aspirada, área do conhecimento responsável pelo desenvolvimento de motores e aeronaves capazes de operar em velocidades acima de Mach 5 (mais rápido), além do limite de 10 km de altitude (mais alto) e com o aproveitamento do oxigênio atmosférico, sem necessidade de embarcá-lo (mais longe). E, a exemplo de Santos-Dumont, uma vez mais o Brasil é um dos protagonistas dessa história, cujo enredo pode ser acompanhado, diariamente, nas páginas e sites da mídia nacional e internacional.

Desde meados da década de 1990, a Força Aérea Brasileira (FAB), por meio do Instituto de Estudos Avançados (IEAv), organização militar de natureza técnico-científica pertencente ao Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA), com sede em São José dos Campos (SP), mantém pesquisas ativas na área de tecnologias hipersônicas aspiradas.

Em 2008, como maneira de coordenar e consolidar os esforços, foi criado o Projeto de Propulsão Hipersônica 14-X, PropHiper, cuja missão consiste em desenvolver uma plataforma de demonstração de duas tecnologias críticas para o domínio da Hipersônica Aspirada: o motor do tipo scramjet e a superfície aerodinâmica waverider. Como resultado, o veículo integrado scramjet-waverider será capaz de atingir dez vezes a velocidade do som, cerca de 12 mil quilômetros por hora, a 30 quilômetros de altitude, posicionando o Brasil ao lado de nações como Estados Unidos, Japão, Austrália, Rússia, França e China, que igualmente dispõem de pesquisas e desenvolvimentos na área.

Para atingir seu objetivo, o Projeto PropHiper foi dividido em quatro grandes etapas, que correspondem aos ensaios em voo dos principais subsistemas do veículo integrado, denominado 14-X W. Em cada ensaio, a gerência do Projeto estabeleceu a utilização de Demonstradores de Tecnologia, artefatos construídos especificamente para a demonstração do funcionamento dos subsistemas durante o voo hipersônico.

A primeira entrega corresponde à realização da Operação Cruzeiro, em que a plataforma de demonstração do motor hipersônico aspirado, batizada de 14-X S, será levada até sua condição de partida, a cerca de 7.500 km/h na estratosfera terrestre, por um Veículo Acelerador Hipersônico (VAH), baseado no foguete de sondagem VSB-30, o 32º da série, construído pelo Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE).

A construção do 14-X S se deu pela contratação da Orbital Engenharia, empresa nacional com vasta experiência em projetos do setor aeroespacial, ao passo que suas inspeções e ensaios de qualificação e de aceitação para o ensaio em voo foram conduzidos por meio de parcerias com o IAE, e com o Instituto de Fomento e Coordenação Industrial (IFI).

Completando o esforço conjunto em prol da Operação Cruzeiro, o 14-X S será lançado a partir do Centro de Lançamento de Alcântara (CLA) que, além de dispor de infraestrutura única para lançamento e rastreamento, apresenta naturalmente uma localização privilegiada, capaz de oferecer um vasto “corredor de voo”, sobre o Oceano Atlântico. Ainda em apoio à Operação, o Centro de Lançamento da Barreira do Inferno (CLBI) será utilizado como uma estação remota para rastreio redundante da trajetória. Assim, a Operação Cruzeiro fecha um ciclo de pouco mais de uma década de esforços sistemáticos no estabelecimento das bases para o desenvolvimento de tecnologias hipersônicas, ao mesmo tempo em que dá início a um novo ciclo inédito da hipersônica aspirada em solo nacional.

FAB realizará o primeiro teste de voo do motor aeronáutico hipersônico 14-X

Concepção artística do 14-X em órbita

*LRCA Defense Consulting - 03/12/2021

O Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA), situado em São José dos Campos (SP), iniciou os preparativos da Operação Cruzeiro com o envio de materiais do primeiro teste de voo do motor aeronáutico hipersônico 14-X, desenvolvido pelo Instituto de Estudos Avançados (IEAv), para o Centro de Lançamento de Alcântara (CLA).

Os equipamentos foram enviados de duas formas: via terrestre e aérea, partindo de São José dos Campos (SP). No dia 17 de novembro, foi enviado o primeiro carregamento, via terrestre, saindo do Centro de Transporte Logístico da Aeronáutica (CTLA), contendo os cilindros de gases que serão utilizados na carga útil do 14-X. A segunda etapa, também via terrestre, deslocou-se do Grupamento de Apoio de São José dos Campos (GAP-SJ), no dia 23 de novembro, levando o apoio para a campanha como carrinho elétrico e outras peças.

No dia 28 de novembro, a aeronave C-130 Hércules, operada pelo Esquadrão Gordo (1º/1º GT), realizou o carregamento dos motores foguetes, componentes pirotécnicos, módulos, empenas, bancos de controle e a carga útil do motor.

Já no dia 29 de novembro, a aeronave KC-390 Millennium, operado pelo Esquadrão Zeus (1º GTT), realizou o transporte das equipes do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) e do Instituto de Estudos Avançados (IEAv).

A aeronave transportou também doações, arrecadadas durante o Concerto Sinfônico da Banda de Música do DCTA, e testes de COVID-19, doados pela Associação Desportista Classista da EMBRAER (ADC EMBRAER), para as Agrovilas da cidade de Alcântara (MA).

Projeto Prohiper
Discretamente, a Força Aérea Brasileira (FAB) desenvolve uma tecnologia hoje só testada por poucos países. Trata-se da propulsão scramjet, um tipo de motor capaz de tornar possível aeronaves hipersônicas e que voam em grandes altitudes.

O Projeto Prohiper, como foi chamado internamente, está sob responsabilidade do IEAV (Instituto de Estudos Avançados), localizado em São José dos Campos (SP), e é restrito hoje ao laboratório onde é avaliado no maior túnel de vento da América Latina. “Queremos hoje sair do nível laboratorial e dar o grande salto que é para o nível de qualificação em voo dessas tecnologias”, disse Israel Rêgo, gerente do Laboratório de Aerotermodinâmica e Hipersônica do IEAV.

Batizado de 14-X, o protótipo que demonstrará a tecnologia existe por enquanto apenas num modelo em escada com formato em asa delta de enflechamento bastante agudo. O motor scramjet é instalado na parte inferior da asa em delta e utiliza um princípio curioso: em vez de necessitar do combustível e do oxidante (oxigênio) como nos motores-foguete tradicionais, ele aproveita o próprio ar para queimar o combustível.

Graças a essa capacidade, ele pode em tese levar um avião a velocidades de cerca de 12 mil km por hora (algo como atravessar toda a Avenida Paulista em apenas um segundo). Para efeito de comparação, o supersônico Concorde voava a pouco menos de 2,2 mil km/h.

Em alta velocidade, o ar dispensa fans e compressores para acelerá-lo e aquecê-lo como nos turbofans, o que simplifica sua estrutura, mas exige materiais nobres para suportar o calor extremo.

A grande vantagem, segundo explicou o engenheiro aeroespacial Ten. Norton Assis é a maior carga útil permitida. Graças à ausência dos tanques de oxigênio é possível transportar até 15% de carga útil em relação ao seu peso – nos foguetes convencionais esse valor é de apenas 5%. “Como não leva o oxidante no interior, o veículo torna-se mais seguro e essa redução de peso agrega mais eficiência”, acrescenta.