DETERMINAÇÃO DA TRAJETÓRIA DE VOO DE VEÍCULOS HIPERSÔNICOS ASPIRADOS (SCRAMJET)
Scramjet; Propulsão Hipersônica Aspirada; Combustão Supersônica; Trajetória; Simulação Computacional.
A simulação computacional das trajetórias de voo de veículos aeroespaciais é crucial para reduzir custos financeiros e riscos em projetos de alto investimento. Muitas vezes, a análise por simulação é o único método viável para tentar prever os inúmeros cenários que estes eventos complexos apresentam, onde quase sempre, não podem ser reproduzidos em laboratório. Este trabalho tem o objetivo de determinar a trajetória de lançamento de voo de veículos hipersônicos aspirados (scramjet) e desenvolver uma ferramenta computacional para visualização em formato de gráfico de simulações em duas dimensões da trajetória. A análise bibliográfica foi realizada com base na literatura existente acerca dos estudos sobre a trajetória de voo de lançadores veículos aeroespaciais, a exemplo dos foguetes, e aplicada para os cenários de lançamento de scramjet, considerando os fatores que influenciam o voo e as equações de movimento que são geradas a partir dos fenômenos físicos que envolvem o lançamento de veículos na atmosfera terrestre. A pesquisa abrange a resolução das equações de movimento pelos métodos numéricos de Euler e Runge-Kutta, a modelagem do fenômeno por implementação de código em linguagem de programação Python, por fim, a integração dos resultados com o programa de computador LabVIEW para geração de gráficos em duas dimensões. Na análise preliminar, foi possível determinar a trajetória de voo em um veículo aeroespacial lançado na atmosfera terrestre composto por dois estágios de propulsão, sendo o motor-foguete VS-30 responsável pelo primeiro estágio de propulsão e o segundo estágio de propulsão um scramjet genérico. Nesta configuração, o algoritmo desenvolvido no presente trabalho foi capaz de calcular o sistema-veículo alcançando altitude geométrica de 23 km no primeiro estágio e 33,17 km no segundo estágio. Os resultados preliminares foram validados através de softwares de simulação computacional apresentados na fundamentação teórica e trabalhos presentes na literatura com pequenas diferenças devido aos modelos utilizados em cada ferramenta.