Como Funciona o Novo Motor Hipersónico?

Assim como as turbinas a jacto dos aviões de hoje, o motor hipersônico, ou scramjet, usa o ar da atmosfera para queimar combustível. A grande diferença é que, enquanto as turbinas comuns só queimam o ar se o mantiverem a uma velocidade subsónica (abaixo do som), os futuros motores hipersónicos conseguirão usá-lo a uma velocidade supersónica (acima do som). Qual é a vantagem? A principal é que o ar sofrerá menos atrito ao passar pelo motor scramjet, pois não precisará ser freado. Assim, o motor não sobreaquece e pode ter uma aceleração maior. As actuais turbinas de caças supersónicos levam-os a uma velocidade máxima de Mach 4 - isto é, quatro vezes a velocidade do som. Mas a uma temperatura elevada, estes motores explodiriam devido ao sobreaquecimento. Por outro lado, os motores hipersónicos não apresentam esse problema, permitindo aos aviões voar acima de Mach 10.

Apesar de ter uma mecânica mais simples que as turbinas comuns, o motor scramjet não é fácil de ser construído, devido às dificuldades técnicas para fazer com que a mistura ar-combustível possa ser queimada em velocidade tão alta. Por isso, especialistas prevêem que não veremos aviões hipersónicos em linhas comerciais nos próximos 50 anos. A tecnologia poderá ser empregada antes disso para tornar mais baratos os lançamentos espaciais, pois os foguetões não precisarão mais carregar enormes tanques de oxigénio - usado para a combustão do motor.

Passagem livre para o ar.

1. No turbojacto comum, usado nos caças supersónicos, o ar entra pela frente do motor e é sugado por um compressor giratório, uma série de hélices que freia e comprime o ar. No scramjet, o processo é teoricamente mais simples: o avião ou foguetão utiliza o ar sem que ele seja freado e comprimido.
　
2. Nos dois motores, o ar passa para a câmara de combustão, onde o combustível sai por pequenos injectores. O turbojacto funciona com derivado de petróleo; já o scramjet normalmente usa hidrogénio líquido, que queima mais rápido. Mas a aerodinâmica do motor e a injecção de combustível tem que ser perfeitas
　
3. Ao queimar, a mistura ar-combustível se expande com força nos dois motores, saindo pelo exaustor com impulso suficiente para deslocar o avião à frente. No turbojacto, essa expansão faz girar ainda uma turbina que movimenta o compressor. No scramjet, sem peças móveis pela frente, o ar enfrenta menos atrito e o motor pode acelerar mais sem sobreaquecer.

Entre 2001 e 2002, a NASA testou o Scramjet X-43A, uma aeronave experimental não tripulada com a intenção de conhecer a viabilidade desse tipo de motor. X-43A é uma aeronave do Programa Espacial Hyper-X. Projetada pela NASA com intuito de testar a viabilidade das aeronaves hipersónicas (superior a Mach 5). O custo desta nave é de 185 milhões de dólares. Mede 3,7 metros de comprimento, 1,5 metro de largura e carga máxima de 1360 kg.

O primeiro protótipo do X-43A foi testado em condições reais em Junho de 2001, porém, após desprender-se do B-52, o X-43A descontrolou-se, sem nem mesmo ser possível testá-lo. Os engenheiros da NASA destruiram o X-43A. O segundo protótipo foi testado em Março de 2004. O terceiro e último protótipo voou em Novembro de 2004. A NASA pretende ainda um dia utilizar uma aeronave com funcionamento semelhante a esse para enviar cargas ao espaço, como medida alternativa aos foguetões. Este último protótipo bateu o recorde de 12.144 km/h (cerca de Mach 9,8). O sucessor do X-43A teve a construção cancelada.

Em Maio de 2010, uma aeronave experimental lançada do B-52, estabeleceu um novo recorde para o maior voo hipersónico, voando a Mach 5 - cinco vezes a velocidade do som. O voo de teste durou pouco mais de 200 segundos, mais de 10 vezes mais que o recorde anterior hipersónico (apenas 12 segundos) estabelecido pelo X-43 da NASA em 2004.

Trata-se da aeronava X-51A Wave Rider, que faz parte do programa concebido pela Força
Aérea Americana, DARPA, NASA, Boeing e Pratt & Whitney Rocketyne.