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Comando da Aeronáutica desenvolve MOTOR HIPERSÔNICO com MANUFATURA ADITIVA

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Comando da Aeronáutica desenvolve MOTOR HIPERSÔNICO com MANUFATURA ADITIVA
Instituto de Estudos Avançados (IEAv) substituiu usinagem tradicional por manufatura aditiva (impressão 3D) para fabricar subsistemas de um motor scramjet
A Divisão de Aerotermodinâmica de Hipersônica (EAH) do Instituto de Estudos Avançados (IEAv), organização militar científico-tecnológica ligada ao Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA) do Comando da Aeronáutica, começou a utilizar uma impressora 3D Fortus 900mc, da Stratasys, para fabricar modelos de laboratório de motores aeronáuticos hipersônicos, conhecidos como scramjet (abreviação de supersonic combustion ramjet). A impressão 3D dos modelos do motor já trouxe uma economia de R$ 250 mil ao ano nos custos de fabricação.
“O IEAv decidiu apostar numa manufatura “híbrida” para desenvolver o motor, por meio da combinação de processos de usinagem convencional e de fabricação aditiva”, explica Israel Rêgo, Chefe da Subdivisão de Ensaios em Solo da Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do IEAv. O objetivo, afirma, é otimizar o ciclo de pesquisa e desenvolvimento, e também acelerar eventuais atualizações e adaptações, bem como reduzir os custos de manufatura.
“Em um primeiro momento, o motor scramjet poderá ser utilizado como estágio de propulsão aspirado de foguetes rumo ao espaço. Em um período de tempo maior, ele terá aplicações na propulsão de aeronaves civis ou militares hipervelozes”, diz Israel.
Atualmente, o Instituto utiliza a impressora 3D para produzir três subsistemas do motor scramjet para ensaios em túnel de vento hipersônico: i. O estágio de compressão que captura o ar atmosférico para o combustor; ii. O próprio combustor, dentro do qual ocorre a combustão supersônica, que estão sendo impressos em 3D, com o uso da resina ULTEN 9085, de elevada resistência e durabilidade mecânica e térmica; e iii. A tubeira de aceleração dos produtos da reação de combustão, que está sendo impressa em 3D com a utilização da resina PC-10, de resistência e durabilidade moderada.
Já em 2019, o IEAv utilizará a manufatura aditiva para fabricar um modelo de engenharia do motor scramjet, funcional e em escala real. “É um antecessor do modelo utilizado para a qualificação de voo, o chamado protoflight. Sua impressão em 3D vai nos possibilitar rever planos de fabricação e montagem dos subsistemas do motor e validar a funcionalidade de suas partes móveis (bypass), de modo ágil e econômico”, diz Israel.
A impressora 3D Fortus 900mc foi importada pelo IEAv em dezembro de 2015, com o apoio da FINEP, e seu emprego na fabricação aditiva dos subsistemas do motor scramjet começou em fevereiro de 2016. “Ela foi escolhida porque, além das vantagens associadas à economia de tempo e redução de custos, possui o maior envelope de impressão disponível no mercado, o que satisfaz nossos requisitos de fabricação rápida de subsistemas do motor scramjet em escala real”, detalha Israel.
Ele conta que a ideia de utilizar a tecnologia de manufatura aditiva no IEAv surgiu em 2013, durante a Feira Internacional de Máquinas-Ferramenta e Sistemas Integrados de Manufatura (FEIMAFE). “Ali, logo identificamos a grande vantagem competitiva da tecnologia de prototipagem 3D para nossa atividade de pesquisa e desenvolvimento aqui na EAH”, explica Israel. Dois anos depois, o Instituto, com apoio da FINEP, importou o equipamento a um custo de cerca de US$ 400 mil. “Desde então, economizamos os custos da usinagem convencional realizada por terceiros, serviço que foi substituído por nossa impressora 3D”.
O sucesso do trabalho com a impressora 3D Fortus 900mc levou o IEAv a apresentar o artigo “Preliminary Studies on Hypersonic Flows Over 3D Printed Models” durante o Fórum de Aeronáutica e Espaço, realizado pelo American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) em Orlando, Estados Unidos, em setembro deste ano. O objetivo da apresentação foi mostrar como o Laboratório de Aerotermodinâmica e Hipersônica do IEAv tem utilizado a tecnologia FDM para acelerar a pesquisa e o desenvolvimento de tecnologias hipersônicas. A equipe do IEAv apresentou processos de fabricação de sistemas hipersônicos com o uso da impressora 3D Fortus 900mc.
“A manufatura aditiva está revolucionando as indústrias aeronáutica e de defesa, e essa revolução já está no Brasil. Ficamos satisfeitos por nossa solução impulsionar e facilitar a pesquisa e o desenvolvimento de projetos avançados como este em território nacional, afirma Anderson Soares, Territory Manager da Stratasys no Brasil.
Fonte: Caio Ramos para REVISTA SOCIEDADE MILITAR via CECOMSAER 11 dez 2018

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O Que Aconteceu Com o Projeto do Veículo Hipersônico 14-X?
Bom leitor, essa provavelmente é a pergunta que muitos de nossos leitores devem estar fazendo neste momento, mas infelizmente o Blog BRAZILIAN SPACE não obteve sucesso em contatar o Dr. Paulo Gilberto de Paula Toro do Instituto de Estudos Avançados (IEAv), já que por alguma razão ele não respondeu aos nossos e-mails, fazendo assim com que desistíssemos já há algum tempo em tentar um novo contato.

As informações que obtivemos são frutos das pequenas apresentações publicadas no Caderno de Atividades de Pesquisa e Desenvolvimento - Volume 7, do período de mai/2013-jun/2014, divulgado que foi no site do IEAv após a realização do “XIV Workshop Anual de Pesquisa e Desenvolvimento do IEAv (WAI 2014)”, ocorrido em agosto deste ano.

Primeiramente, segundo o que consta neste caderno e no site do IEAv, atualmente a “Equipe Hipersônica Brasileira” é formada pelos seguintes profissionais:

* Alberto Monteiro dos Santos - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Antonio Carlos de Oliveira - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Antonio Osny de Toledo - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Artur da Cunha Menezes Filho - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Bruno Ferreira Porto - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Carla Simone Tafuri Marques - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Cláudio José Rocha - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Dermeval Carinhana Jr. - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Francisco Dias Rocamora Junior - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Giannino Ponchio Camillo - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Israel da Silveira Rêgo - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Luiz Gilberto Barreta - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Marco Antonio Sala Minucci - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv) – acreditamos que o mesmo atue apenas como consultor por atualmente ser “Coronel Engenheiro da Reserva” e um dos pioneiros desta tecnologia no país.

* Matheus Torres Alvarenga Silva - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Mauricio Antoniazzi Pinheiro Rosa - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Norton Demeterco Veras de Assis - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Orlando Roberto Neto - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Paulo Gilberto de Paula Toro - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Roberto da Cunha Follador, Maj. Av. - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Roberto Masato Anazawa - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Thiago Lima de Assunção - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Tiago Cavalcanti Rolim, Cap. Eng. - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Victor Alves Barros Galvão - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

* Wilson José Vieira - Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do Instituto de Estudos Avançados (IEAv);

Bolsistas:

* Felipe Jean da Costa - Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA)

* Jayme Rodrigues Teixeira da Silva - Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA);

* Ronaldo de Lima Cardoso - Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA);

* Alexandre Kazuo Carvalhal - Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA);

* Iván Felipe Rodríguez Barón - Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA);

* Sergio Nicolás Pachón Laitón - Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA);

* João Felipe de Araújo Martos - Universidade Federal do ABC (UFABC)

* Jocasta Aparecida Ferreira Lemes - ETEP Faculdades de São José dos Campos-SP

Pois é leitor, como você mesmo pode notar a “Equipe Hipersônica Brasileira” é formada por apenas 24 profissionais do IEAv e 8 bolsistas de três instituições de ensino do país, sendo uma delas ligada ao Comando da Aeronáutica (COMAER), uma universidade federal, e a última uma faculdade de ensino privada.

Vale lembrar que o Projeto de Desenvolvimento de Tecnologia Hipersônica a Ar Aspirado “scramjet”, que visa a proporcionar ao Brasil um sistema de propulsão aspirada baseada na combustão supersônica aplicada a veículos aeroespaciais em velocidade de voo atmosférico terrestre correspondente a um número de Mach hipersônico, como sabemos, desde 2007 vem desenvolvendo um Demonstrador Tecnológico “scramjet” intitulado de 14-X “Waverider”.

Concepção artística do Veículo Hipersônico 14-X Waverider.

Assim sendo, para então ser possível a realização do voo atmosférico previsto para este veículo, foi necessário que fosse projetado um outro veículo que viesse acelerar o 14-X até o ponto em que o motor hipersônico pudesse ser acionado. Surgia assim o projeto do “Veículo Acelerador Hipersônico (VAH)”, composto por dois motores sólidos já desenvolvidos pelo IAE - Instituto de Aeronáutica e Espaço (S30 e S31) e um adaptador para ser acoplado ao segundo estágio do veículo (motor S30), e assim acoplar o 14-X.
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Concepção Artística do Veículo Acelerador Hipersônico (VAH)

 

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Concepção Artística do Adaptador Acoplado ao 2º Estágio do VAH

 

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Vista dos Segmentos do Adaptador Interestágio

 

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Foto da Maquete do VAH/14-X na LAAD 2011

 

O projeto do 14-X Waverider foi concebido pelo então Ten. Cel. Eng. Marco Antonio Sala Minucci (hoje Coronel da Reserva) e projetado pelo então 1º Ten. Eng. Tiago Cavalcanti Rolim (hoje Capitão Engenheiro da ativa) para demonstrar em um vôo atmosférico (a 30 km de altitude e com velocidade de 3 km/s, correspondente a número de Mach 10) tanto a tecnologia de sustentação “waverider”, quanto a tecnologia “scramjet”.

Ensaios em Vôos

Segundo o cronograma do projeto estão planejados quatro tipos de vôos, cativos e livres, com e sem queima de combustível H2, para assim obter os dados aerodinâmicos, de estabilidade e de combustão durante o vôo atmosférico dos Demonstradores Tecnológicos “scramjet”.

Consta ainda que esses demonstradores serão levados à condição de testes por Veículos Aceleradores que se utilizarão inicialmente dos motores foguete S31 e S30 para as primeiras versões, e posteriormente serão usados os motores S40 e S44, todos do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), para a versão “waverider”.
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Visão Artística do Voo Atmosférico do Veículo Hipersônico 14-X Waverider em trajetória balística

 

Entretanto, vale dizer que as atividades hipersônicas brasileiras não ficaram restritas ao projeto do 14-X Waverider. Após o DCTA ter definido em 2010 o 14-X como projeto estratégico, em Março de 2012 a coordenadoria do projeto propôs duas novas versões baseadas no 14-X “Waverider”, ou seja, os Demonstradores Tecnológicos 14-X B e 14-X S. Já em 2013, dois novos Demonstradores Tecnológicos, o “14-X T” e o “14-X SA” foram também incorporados ao projeto, sendo que estas novas versões foram projetadas para vôo atmosférico a 30km de altitude em velocidade correspondente a Mach 7.

Como o leitor pode notar o Projeto Hipersônico Brasileiro tem avançado nos últimos anos a nível laboratorial, mas a pergunta que o Blog acredita ser do interesse de todos é: Quando realmente o “Veículo Hipersônico 14-X Waverider” irá realizar o seu primeiro voo atmosférico? Bom leitor, esta é uma pergunta que só mesmo o Instituto de Estudos Avançados (IEAv) pode responder.

Duda Falcão
Fonte: Formulado com informações do site do Instituto de Estudos Avançados (IEAv)
http://brazilianspace.blogspot.com/2014 ... eto-do.htm

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Primeiro ensaio em voo de um motor aeronáutico hipersônico nacional

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O Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA) já tem definido o nome da Campanha responsável pelo primeiro Ensaio em Voo do motor aeronáutico hipersônico em desenvolvimento no país: Operação CRUZEIRO.

A apresentação oficial da Bolacha alusiva à operação ocorreu no final de outubro, e tem como destaque o sistema integrado veículo acelerador hipersônico (VAH) e motor aeronáutico hipersônico, batizado de 14-X S. “Durante a Operação Cruzeiro, a plataforma de demonstração do motor hipersônico aspirado será levada até sua condição de partida, a cerca de 7.500 km/h na estratosfera terrestre, pelo VAH, baseado no foguete de sondagem VSB-30, o 32º da série”, explica o Dr. Israel Rego, gerente do Projeto Estratégico 14-X do Comando da Aeronáutica (COMAER).

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O VSB-30 já foi empregado com sucesso por duas vezes em campanhas do Programa Australiano HIFiRE, para ensaio em voo de um motor aeronáutico a combustão supersônica (scramjet) e de um planador hipersônico. “No nosso caso, o 14-X S será a carga útildo VAH, funcionando como um terceiro estágio propulsivo “aspirado”, cujos subsistemas já estão sendo fabricados pelo IEAv em parceria com a empresa Orbital Engenharia LTDA, e cujas inspeções e ensaios de qualificação e de aceitação serão conduzidos pelo Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) para posteriores certificações pelo Instituto de Fomento e Coordenação Industrial (IFI)”, afirma Rego.

A Operação CRUZEIRO será conduzida a partir do Centro de Lançamento de Alcântara (CLA) que, além de dispor de infraestrutura única para lançamento e rastreamento, apresenta naturalmente uma localização privilegiada, capaz de oferecer um vasto “corredor de voo”, sobre o Oceano Atlântico. Ainda em apoio à Operação CRUZEIRO, o Centro de Lançamento da Barreira do Inferno (CLBI) será utilizado como uma estação remota para rastreio redundante da trajetória acima da mesosfera terrestre.

“Nesse primeiro ensaio em voo, um dos objetivos principais consiste na telemedida de dados aerotermodinâmicos associados à condição de partida do motor, capazes de validar e otimizar nossos modelos computacionais e dados experimentais obtidos em laboratório. Além disso, ele consolidará o emprego de algumas tecnologias críticas, com destaque para o estágio de compressão móvel, combustor supersônico e sistema de armazenamento e de injeção de combustível (hidrogênio gasoso)”, afirma o Dr. Dermeval Carinhana Jr., Chefe da Divisão de Aerotermodinâmica e Hipersônica do IEAv. Ele ainda explica: “A Operação Cruzeiro fecha um ciclo de pouco mais de uma década de esforços no estabelecimento dos fundamentos e requisitos associados à tecnologia de propulsão scramjet, ao mesmo tempo em que dá início a um novo ciclo inédito no tocante ao desenvolvimento de um produto de defesa nacional”.

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Nesse novo cenário, fascinante e desafiador, o Diretor do IEAv, Cel Av Lester de Abreu Faria, complementa: “A Operação Cruzeiro se mostra como um primeiro e grande passo em termos de ensaios em vôo hipersônicos, contribuindo para elevar o nível de prontidão tecnológica (TRL) da Força Aérea Brasileira (FAB) no tocante a sistemas de propulsão hipersônica aspirada, saltando do nível 4 (validação em ambiente laboratorial) para o nível 7 (demonstração em ambiente operacional). É só o primeiro passo de uma caminhada disruptiva e impactante no cenário Geopolítico Mundial que colocará o Brasil em uma posição de destaque frente aos maiores e mais desenvolvidos países do mundo. É para isso trabalhamos e é por isso que somos reconhecidos!”.

Fonte: blog Poder Aéreo via CECOMSAER 25 nov 2019

 

 

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