Aeronave hipersônica supera os limites da impressão 3D

As aeronaves hipersônicas representam a vanguarda da engenharia aeroespacial. Ilustração cortesia Hermeus Corp.

Os engenheiros da Hermeus estão desenvolvendo uma família de aeronaves hipersônicas para aplicações comerciais e militares. Ilustração cortesia Hermeus Corp.

Um motor de ciclo combinado baseado em turbina é um híbrido entre um turbojato e um ramjet. Foto cedida por Hermeus Corp.

O Quarterhorse é uma aeronave hipersônica não tripulada sendo desenvolvida para a Força Aérea dos EUA. Ilustração cortesia Hermeus Corp.

O avião comercial Halcyon permitirá aos passageiros cruzar o Oceano Atlântico em menos de duas horas. Ilustração cortesia Hermeus Corp.

O mecanismo Chimera passou recentemente por uma série de testes bem-sucedidos. Foto cedida por Hermeus Corp.

Por volta de Mach 3, o Chimera começa a contornar o ar que entra em torno do turbojato e o ramjet assume o controle completamente. Ilustração cortesia Hermeus Corp.

A Hermeus está usando a máquina Sapphire XC para imprimir peças de metal de grande formato. Foto cedida pela Velo3D Inc.

A manufatura aditiva é usada para imprimir peças complexas de motores feitas de Inconel 718. Foto cedida por Hermeus Corp.

O Quarterhorse fará seu voo inaugural no próximo ano. Ilustração cortesia Hermeus Corp.

A indústria aeroespacial comemorou recentemente o 75º aniversário do voo supersônico. Chuck Yeager quebrou a barreira do som em 14 de outubro de 1947, a bordo do avião-foguete Bell X-1.

Desde então, engenheiros e pilotos de teste equipados com as "coisas certas" têm empurrado o envelope. A próxima fronteira é o voo hipersônico, com aeronaves se movendo a Mach 5 (mais de 3.000 mph) ou superior.

Viajando mais que o dobro da velocidade dos projetos supersônicos, as aeronaves hipersônicas representam a vanguarda da engenharia aeroespacial. Para propulsão, eles contam com um novo tipo de motor chamado scramjet, no qual a combustão ocorre enquanto o ar que passa por ele se move em alta velocidade.

Scramjets usam sua própria geometria e velocidade para comprimir o ar que passa. Eles podem reduzir o peso total dos motores a jato tradicionais, eliminando peças móveis, como pás de turbina.

Engenheiros aeroespaciais imaginam aviões hipersônicos que poderiam voar muito mais alto e mais rápido que o Concorde. Eles permitiriam aos passageiros cruzar o Oceano Atlântico em menos de duas horas e o Oceano Pacífico em menos de três horas, enquanto navegavam confortavelmente a 95.000 pés. Os militares também estão interessados ​​na tecnologia para várias aplicações de defesa, como mísseis e aeronaves de vigilância não tripuladas.

No entanto, o vôo hipersônico requer uma complexa dinâmica de fluidos e materiais que possam suportar calor intenso, ondas de choque e vibração. Aerodinâmica, temperatura e vibração são fatores importantes. Também requer novos tipos de técnicas de produção.

Apesar desses enormes desafios, a tecnologia gerou uma variedade de empresas iniciantes, como Destinus, Hermeus, New Frontier Aerospace, Radian Aerospace e Venus Aerospace.

Uma das empresas que lidera o caminho é a Hermeus Corp., que está desenvolvendo aviões para aplicações comerciais e militares.

Em 2021, a Força Aérea dos EUA concedeu à Hermeus um contrato de US$ 60 milhões para desenvolver três aeronaves não tripuladas, incluindo o Quarterhorse hipersônico. A start-up recentemente ultrapassou um marco importante quando acionou com sucesso um motor turbojato-ramjet apelidado de Chimera.

O objetivo do Quarterhorse é validar o motor Chimera em voo e quebrar um recorde de décadas do Lockheed SR-71 Blackbird. Antes de se aposentar no início dos anos 1990, a lendária aeronave voou de Los Angeles a Washington em apenas uma hora (desde então, está em exibição no Smithsonian National Air and Space Museum).

O voo inaugural do Quarterhorse está programado para ocorrer no próximo ano. A Hermeus também espera ter uma versão maior para passageiros, batizada de Halcyon, pronta até o final desta década.

Ao longo do caminho, a empresa planeja desenvolver uma série de aviões, semelhante ao desenvolvimento da SpaceX de seus foguetes Dragon, Falcon e Starship. Além do Halcyon e do Quarterhorse, os engenheiros da Hermeus estão trabalhando no Darkhorse, uma aeronave autônoma que atenderá clientes de defesa e inteligência.