Investigação experimental do veículo hipersônico aeroespacial 14-XB

• Main Author: Martos, João Felipe de Araújo
• Other Authors: Toro, Paulo Gilberto de Paula
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: 2014
• Subjects: VEÍCULO HIPERSÔNICO AEROESPACIAL BRASILEIRO; PROPULSÃO HIPERSÔNICA ASPIRADA; HYPERSONIC AIRBREATHING PROPULSION; PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA - UFABC
• Online Access: http://www.biblioteca.ufabc.edu.brhttp://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=77486

Orientador: Prof. Dr. João Felipe de Araújo Martos === Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, 2014. === O veículo hipersônico aeroespacial brasileiro 14-X B (VHA 14-X B) é um demonstrador tecnológico do sistema de propulsão hipersônica aspirada com base em combustão supersônica (scramjet) projetado para voar na atmosfera da Terra a 30 quilômetros de altitude e número de Mach 7. O VHA 14-X B encontra-se em desenvolvimento no Laboratório de Aerotermodinâmica e Hipersônica Professor Henry T. Nagamatsu do Instituto de Estudos Avançados (IEAv). Uma das metodologias mais importantes na análise e desenvolvimento de um veículo aeroespacial hipersônico são os túneis de vento hipersônicos pulsados, os quais são instalações experimentais em terra capazes de simular as condições de voo, fornecendo dados experimentais para o projeto dos veículos aeroespaciais hipersônicos. Neste trabalho, foi utilizado o túnel de vento hipersônico pulsado T3 que possui 61 cm de diâmetro no bocal de saída e é operado com base na técnica de onda de choque refletida. O T3 foi financiado pela Fundação de Amparo a Pesquisa de São Paulo (FAPESP) e foi projetado para Pesquisa e Desenvolvimento na área de combustão supersônica. Trata-se de um tubo de choque equipado com um bocal convergente-divergente utilizado para produzir elevado número Mach e escoamentos de alta entalpia na seção de teste próximos aos encontrados durante o voo de um veículo aeroespacial na atmosfera da Terra a hipervelocidade. O modelo de 1 metro de comprimento em aço inoxidável do 14-X B foi instrumentado, com vinte e oito transdutores de pressão piezelétricos PCB nas superfícies de compressão, câmara de combustão e de expansão. Utilizando o túnel T3 no modo de operação de equilíbrio de interface para atingir escoamento livre com número de Mach entre 7 e 8 foi realizada a investigação experimental. Medidas da pressão estática no intradorso do modelo 14-X B, bem como fotografias schlieren, feitas a partir do bordo de ataque do modelo forneceram dados experimentais, que foram comparados com as análises teórica-analítica e simulações computacionais de dinâmica de fluidos, ambos utilizadas no projeto do modelo do VHA 14-X B. === The Brazilian VHA 14-X B is a technological demonstrator of a hypersonic airbreathing propulsion system based on the supersonic combustion (scramjet) intended to fly into the Earth¿s atmosphere at 30 km altitude and Mach number 7. The 14-X B was designed o the Prof. Henry T. Nagamatsu Laboratory of Aerothermodynamics and Hypersonics of the Institute for Advanced Studies (IEAv). Hypersonic wind tunnels are one of the most important ground-based experimental facilities intended to simulate the flight conditions providing experimental data to design hypersonic aerospace vehicles and engines. The IEAv 0.60-m nozzle exit diameter Hypersonic Reflected Shock Tunnel named T3 and funded by São Paulo Research Foundation (FAPESP), was designed as a research & development facility for basic investigations in supersonic combustion. The T3 Hypersonic Shock Tunnel is a shock tube equipped with a convergent-divergent nozzle to produce high Mach number and high enthalpy flows in the test section close to those encountered during the flight of a aerospace vehicle into the Earth's atmosphere at hypersonic flight speeds. A 1-m long stainless steel VHA 14-X B model was instrumented with twenty-eight piezoelectric pressure transducers along its compression surface, combustion chamber and nozzle. It was experimentally investigated on the equilibrium interface operational mode of the T3 Hypersonic Shock Tunnel, yielding a freestream Mach number from 7 to 8. Static pressure measurements at the lower surface of the VHA 14-X B as well as high speed schlieren photographs taken from the 5.5° leading edge and the 14.5° deflection compression ramp provide experimental data that was compared to the analytic theoretical analysis and computational fluid dynamics simulation, both applied to the design of the VHA 14-X B.