Cientistas chineses dizem que podem ter encontrado um material de revestimento para melhorar o desempenho de futuras armas hipersônicas: espuma de carbono.
A equipe do Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Aerodinâmica da China disse que seus testes – realizados em um túnel de vento – sugerem que o material pode reduzir o impacto das ondas de choque em mais de 20%.
E eles disseram que poderia melhorar a estabilidade aerodinâmica de uma arma em até duas ordens de magnitude na velocidade hipersônica de Mach 6.
As armas hipersônicas existentes na China podem viajar a cinco vezes a velocidade do som, Mach 5, ou mais rápido.
A superfície lisa de seus cascos – feita de materiais super duros, como liga de titânio e fibra de carbono – foi projetada para reduzir o arrasto.
Mas as ondas de choque que podem ser geradas em velocidades hipersônicas podem comprometer um voo.
Armas hipersônicas possuem mecanismos sofisticados de controle de voo para lidar com ondas de choque e manter a estabilidade, mas os pesquisadores estão procurando soluções mais simples.
A equipe do centro de aerodinâmica em Mianyang, província de Sichuan, acredita ter encontrado uma resposta.
A espuma de carbono “tem um grande potencial de aplicação” como material de revestimento para futuros voos hipersônicos, disse Tu Guohua, cientista principal do estudo, em um artigo publicado no Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics na terça-feira.
A espuma de carbono pode ser feita de muitas coisas, incluindo carvão, gás natural e até madeira.
É um material leve, rígido, com superfície rugosa e poros irregulares formados por uma teia de átomos de carbono.
Esses minúsculos orifícios de respiração de ar podem prevenir ou retardar a turbulência prejudicial em uma corrente de ar hipersônica, de acordo com a equipe de Tu.
Cientistas constroem motor hipersônico baseado em projeto abandonado há duas décadas. Uma década atrás.
Pesquisadores de todo o mundo tentaram testar a ideia criando buracos ou rachaduras em materiais resistentes como metais, cerâmicas e fibra de carbono, mas encontraram desafios em aplicações da vida real.
A espuma de carbono é amplamente utilizada para isolar aeronaves e foguetes.
Até agora, ninguém havia considerado usar esse material barato para revestir uma arma hipersônica.
A equipe de Tu começou analisando como a espuma absorve ondas sonoras, coletando muitos dados brutos para um computador prever seu desempenho aerodinâmico em várias velocidades.
Sua superfície áspera era menos eficiente em velocidades mais baixas, mas em hipervelocidade a maior parte do arrasto vinha de ondas de choque, de acordo com a modelagem computacional.
Sugeriu que a espuma de carbono poderia ter uma vantagem.
Os cientistas testaram a teoria em um protótipo de veículo hipersônico em um túnel de vento em Wuhan, província de Hubei.
A espuma foi enrolada em uma área onde as ondas de choque teriam o maior impacto.
Eles descobriram que sua superfície esponjosa reduziu significativamente a densidade de energia das ondas de choque, esticando-as e aumentando seu contato com o veículo hipersônico, de acordo com o artigo.
Estudos recentes sugeriram que a espuma de carbono tem outras vantagens quando usada em uma arma.
Por exemplo, diz-se que sua estrutura porosa é altamente eficiente na absorção de ondas eletromagnéticas, o que significa que poderia ser usada para ajudar a evitar a detecção e rastreamento de radar.
Também poderia ser reforçado e suas outras propriedades físicas ajustadas no processo de produção ou adicionando elementos extras.
Mas há preocupações de que a espuma de carbono possa queimar quando exposta ao oxigênio em altas temperaturas.
Pesquisadores da Corporação de Ciência e Tecnologia Aeroespacial da China disseram no ano passado que esse problema poderia ser evitado usando uma espuma de carbono superforte.
Eles alegaram que o deles poderia sobreviver a temperaturas de até 3.000 graus Celsius (5.430 Fahrenheit) - semelhante ao alcançado na superfície de uma arma hipersônica.
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