Banca de QUALIFICAÇÃO: RAMON CARNEIRO

Uma banca de QUALIFICAÇÃO de MESTRADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : RAMON CARNEIRO
DATA : 11/12/2019
HORA: 15:00
LOCAL: Auditório do CTEC - UFRN
TÍTULO:

ESTUDO ANALÍTICO DE UM DEMONSTRADOR A TECNOLOGIA DA COMBUSTÃO SUPERSÔNICA

PALAVRAS-CHAVES:

Combustão supersônica; scramjet; propulsão hipersônica aspirada.

PÁGINAS: 76
RESUMO:

Com alto potencial para serem empregados em missões de acesso ao espaço, estudos sobre a tecnologia de propulsão hipersônica aspirada com combustão supersônica (scramjet) são estratégicas e atraem a atenção da comunidade científica mundial. Pesquisas nesta área são desenvolvidas na Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) pelo programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica (PPGEM). O presente trabalho trata-se de um projeto analítico teórico (abordagem de engenharia) de um demonstrador da tecnologia scramjet configurado para utilizar combustível hidrogênio e voar na altitude de 30 km numa velocidade de 2051 m/s, correspondente ao número de Mach 6,8. Empregou-se uma abordagem unidimensional analítica, onde foram aplicadas rotinas de cálculo com os principais equacionamentos teóricos. O escoamento compressível unidimensional baseado na teoria da onda de choque oblíqua, o escoamento compressível unidimensional com a teoria da adição de calor (escoamento de Rayleigh) e a teoria da onda de expansão unidimensional (Prandtl-Meyer) acoplada à razão de área foram utilizados como metodologias e formulação teórica para descrever os principais processos fluidodinâmicos e termodinâmicos da seção de compressão, combustão e expansão, respectivamente, do motor scramjet. O trabalho propôs projetar os principais componentes de um demonstrador da tecnologia scramjet utilizando uma série de critérios e otimizações que são descritas na literatura ou propostos no trabalho. Determinou-se que três rampas planas de compressão, otimizadas pelo método da máxima recuperação de pressão, compusessem a seção de compressão externa do veículo. Objetivou-se obter um sistema de compressão capaz de comprimir o escoamento do ar aspirado pelo veículo de maneira a produzir níveis de temperatura suficientemente elevada para autoignitar, na câmara de combustão, o combustível injetado (hidrogênio). Na seção de expansão, investigou-se uma configuração com ângulo de expansão capaz de produzir pressões no bordo de fuga do veículo iguais ao do escoamento não perturbado na altitude de projeto de 30 km (1197 Pa). Como forma de avaliação global do comportamento do scramjet projetado, as propriedades termodinâmicas e velocidade de uma linha de corrente que passa pelo bordo de ataque até o bordo de fuga do veículo foram avaliadas e o empuxo não instalado calculado como parâmetro de performance. Na seção de combustão, duas abordagens foram avaliadas, a primeira desconsiderou a injeção de combustível na câmara de combustão (power-off). Esta configuração não foi capaz de produzir empuxo positivo ao veículo, sendo previsto uma desaceleração gradual. Depois, considerou-se a injeção de hidrogênio em velocidade no mínimo sônica dentro da câmara de combustão (power-on), o que resultou na queima do combustível e adição de energia ao sistema. Consequentemente, os resultados analíticos mostraram que esta configuração conseguiu obter empuxo positivo, indicando que o motor scramjet tem a capacidade de gerar propulsão ao veículo projetado.

MEMBROS DA BANCA:
Externo ao Programa - 2524058 - DOUGLAS DO NASCIMENTO SILVA
Externo ao Programa - 1808127 - JOSE HENRIQUE FERNANDEZ
Presidente - 209696 - PAULO GILBERTO DE PAULA TORO