Aeronaves hipersônicas ultrapassam os limites da impressão 3D

As aeronaves hipersônicas representam a vanguarda da engenharia aeroespacial. Ilustração cortesia da Hermeus Corp.

Os engenheiros da Hermeus estão desenvolvendo uma família de aeronaves hipersônicas para aplicações comerciais e militares. Ilustração cortesia da Hermeus Corp.

Um motor de ciclo combinado baseado em turbina é um híbrido entre um turbojato e um ramjet. Foto cortesia da Hermeus Corp.

O Quarterhorse é uma aeronave hipersônica não tripulada que está sendo desenvolvida para a Força Aérea dos EUA. Ilustração cortesia da Hermeus Corp.

O avião comercial Halcyon permitirá aos passageiros cruzar o Oceano Atlântico em menos de duas horas. Ilustração cortesia da Hermeus Corp.

O motor Chimera passou recentemente por uma série de testes bem-sucedidos. Foto cortesia da Hermeus Corp.

Por volta de Mach 3, o Chimera começa a desviar o ar que entra ao redor do turbojato e o ramjet assume completamente o controle. Ilustração cortesia da Hermeus Corp.

A Hermeus está usando a máquina Sapphire XC para imprimir peças metálicas de grande formato. Foto cortesia da Velo3D Inc.

A manufatura aditiva é usada para imprimir peças complexas de motores feitas de Inconel 718. Foto cortesia da Hermeus Corp.

O Quarterhorse fará seu voo inaugural no próximo ano. Ilustração cortesia da Hermeus Corp.

A indústria aeroespacial celebrou recentemente o 75º aniversário do voo supersônico. Chuck Yeager quebrou a barreira do som em 14 de outubro de 1947, a bordo do avião-foguete Bell X-1.

Desde então, engenheiros e pilotos de teste equipados com o “material certo” têm desafiado os limites. A próxima fronteira é o voo hipersônico, com aeronaves movendo-se a Mach 5 (mais de 3.000 mph) ou superior.

Viajando mais que o dobro da velocidade dos projetos supersônicos, as aeronaves hipersônicas representam a vanguarda da engenharia aeroespacial. Para a propulsão, eles contam com um novo tipo de motor chamado scramjet, no qual a combustão ocorre enquanto o ar que passa por ele se move em alta velocidade.

Os Scramjets usam sua própria geometria e velocidade para comprimir o ar que passa. Eles podem reduzir o peso total dos motores a jato tradicionais, eliminando peças móveis, como pás de turbinas.

Os engenheiros aeroespaciais imaginam aviões hipersônicos que poderiam voar muito mais alto e mais rápido que o Concorde. Permitiriam aos passageiros cruzar o Oceano Atlântico em menos de duas horas e o Oceano Pacífico em menos de três horas, navegando confortavelmente a 95.000 pés. Os militares também estão interessados ​​na tecnologia para diversas aplicações de defesa, como mísseis e aeronaves de vigilância não tripuladas.

No entanto, o voo hipersônico requer dinâmica de fluidos complexa e materiais que possam suportar calor intenso, ondas de choque e vibração. Aerodinâmica, temperatura e vibração desempenham fatores importantes. Também requer novos tipos de técnicas de produção.

Apesar desses enormes desafios, a tecnologia gerou uma variedade de empresas start-up, como Destinus, Hermeus, New Frontier Aerospace, Radian Aerospace e Venus Aerospace.

Uma das empresas que lideram o caminho é a Hermeus Corp., que desenvolve aviões para aplicações comerciais e militares.

Em 2021, a Força Aérea dos EUA concedeu à Hermeus um contrato de US$ 60 milhões para desenvolver três aeronaves não tripuladas, incluindo o hipersônico Quarterhorse. A start-up recentemente ultrapassou um marco importante ao acionar com sucesso um motor turbojato-ramjato chamado Chimera.

O objetivo do Quarterhorse é validar o motor Chimera em voo e quebrar um recorde de décadas do Lockheed SR-71 Blackbird. Antes de se aposentar no início da década de 1990, a lendária aeronave voou de Los Angeles a Washington em apenas uma hora (desde então, está em exibição no Smithsonian National Air and Space Museum).

O voo inaugural do Quarterhorse está programado para ocorrer no próximo ano. A Hermeus também espera ter uma versão maior para passageiros, chamada Halcyon, pronta até o final desta década.

Ao longo do caminho, a empresa planeja desenvolver uma série de aviões, semelhante ao desenvolvimento de seus foguetes Dragon, Falcon e Starship pela SpaceX. Além do Halcyon e do Quarterhorse, os engenheiros da Hermeus estão trabalhando no Darkhorse, uma aeronave autônoma que atenderá clientes de defesa e inteligência.