Estudo da influência do número de rampas na eficiência, empuxo não instalado e arrasto de um demonstrador da combustão supersônica (tecnologia scramjet)
propulsão hipersônica aspirada; combustão supersônica; scramjet; análise teórica-analítica, simulação teórica-numérica; eficiência, empuxo não instalado, arrasto; otimização.
O presente trabalho analisa a influência do número de rampas na eficiência, empuxo não instalado e arrasto de um demonstrador de combustão supersônica (scramjet), com base em uma abordagem de engenharia apoiada por análises analíticas e simulações numéricas bidimensionais no software ANSYS Fluent. A pesquisa propõe cinco configurações geométricas variando de uma a cinco rampas de compressão, considerando as condições de voo na velocidade de 2050 m/s e na altitude de 30 km. O estudo fundamenta-se nas teorias de escoamento compressível aplicadas ao ciclo termodinâmico de Brayton, que inclui os efeitos das ondas de choque oblíquas e refletidas, além dos processos de adição de calor e expansão isentrópica descritos pelas teorias de Rayleigh e Prandtl-Meyer. Os resultados obtidos demonstram que o aumento do número de rampas proporciona melhor recuperação de pressão total e menores perdas por arrasto, contudo, eleva significativamente a complexidade construtiva e os custos de fabricação. As análises CFD apresentaram boa concordância com as soluções analíticas, validando a metodologia e confirmando a viabilidade do modelo adotado para representar o comportamento do escoamento hipersônico. Assim, a configuração com três rampas de compressão apresentou o melhor compromisso entre eficiência, empuxo não instalado e viabilidade construtiva, evidenciando-se como a mais adequada para aplicações em demonstradores de combustão supersônica.