Banca de DEFESA: FELIPE DANTAS DOS SANTOS

Uma banca de DEFESA de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : FELIPE DANTAS DOS SANTOS
DATA : 28/07/2026
HORA: 09:00
LOCAL: online
TÍTULO:

Estudo conceitual aerotermodinâmico de um demonstrador scramjet operando em diferentes altitudes estratosféricas

PALAVRAS-CHAVES:

propulsão hipersônica aspirada, combustão supersônica, scramjet, abordagem de engenharia, estudo analítico, estudo numérico

PÁGINAS: 127
RESUMO:

Este trabalho apresenta o projeto conceitual e a análise aerotermodinâmica de um demonstrador scramjet submetido a variações no número de rampas na seção de compressão, operando em velocidade hipersônica constante de 1.950 m/s nas altitudes estratosféricas de 21 km, 26 km e 31 km. Para a condução do estudo, adotou-se uma metodologia híbrida. Inicialmente, empregou-se modelagem analítica unidimensional — baseada nas teorias de ondas de choque oblíquas, escoamento de Rayleigh e razão de área— para o dimensionamento das rampas sob os critérios de shock-on-lip, shock-on-corner e intensidade constante das ondas incidentes. Em seguida, utilizou-se Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD), resolvendo as Equações de Euler em regime sem efeitos viscosos, para investigar o comportamento do fluxo sob condições de projeto (off-design). Os resultados analíticos apontaram a configuração de três rampas como a mais eficiente, viabilizando a desaceleração gradual do fluxo e garantindo propriedades ideais na entrada do combustor (temperatura de aproximadamente 1.094 K e Mach de 2,16), independentemente da altitude nominal. As simulações analíticas no modo power-on atestaram o aumento das propriedades termodinâmicas e a geração teórica de empuxo não instalado positivo. Contudo, a avaliação numérica (CFD) do proejto operacional off-design evidenciou severas vulnerabilidades da geometria estática. Constatou-se que a submissão da topologia projetada para 31 km à atmosfera mais densa de 21 km e 26 km e para 26 km em 21 km, impõe um abrupto desequilíbrio mássico, induzindo o estrangulamento aerodinâmico do duto (mass-induced choking). Esse cenário caracterizou-se pela formação de um pseudo-choque, encurtamento do núcleo supersônico interno e avanço das ondas para montante, configurando o estado precursor de falha por unstart. Conclui-se que, embora o método analítico garanta robustez para o dimensionamento ótimo no ponto de projeto, o voo com geometria fixa sob amplas variações de altitude é fortemente penalizado pelo bloqueio aerodinâmico. O estudo preenche lacunas e fortalece as bases metodológicas para o desenvolvimento de sistemas de propulsão hipersônica aspirada no cenário aeroespacial nacional.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - ***.408.158-** - PAULO GILBERTO DE PAULA TORO - ITA
Interno - 2524058 - DOUGLAS DO NASCIMENTO SILVA
Interno - 1451488 - JOÃO CARLOS ARANTES COSTA JÚNIOR
Externa à Instituição - HEIDI KORZENOWSKI - UNIVAP