resumo - IEAv

Título:
Controle de desempenho de veículos hipersônicos por adição de energia via
radiação eletromagnética
Equipe:
Marco Antonio Sala Minucci, Antonio Carlos de Oliveira, Paulo Gilberto de Paula
Toro, José Brosler Chanes Jr., Antonio Garcia Ramos
Classificação:
Ostensivo
Situação:
Trabalho de P&D - Em andamento
Vinculação a
projeto:
Controle de Desempenho de Veículos Hipersônicos
Forma preferida
Oral
de apresentação:
Enfoque:
Gerencial Técnico
Descrição do
trabalho:
O interesse pelo desenvolvimento de um novo conceito de veículo capaz de voar
com velocidades hipersônicas e a números de Mach elevados tem crescido. A
viabilização deste tipo de veículo envolve a resolução de diversos problemas
tecnológicos e requer um alto grau de conhecimento em áreas interdisciplinares
como mecânica dos fluídos, aerodinâmica, computação, física de plasma, lasers,
física de novos materiais entre outras. Uma idéia bastante interessante para o
campo do escoamento hipersônico é a possibilidade de se modificar o perfil
espacial da onda de choque através da adição de energia por radiação
eletromagnética (DEAS – Direct Energy Air-Spike). A proposta é de se produzir
um plasma à frente do veículo com o objetivo de perturbar a onda de choque
associada ao movimento e conseguir, com isto, a redução do arrasto aerodinâmico
e a redução do fluxo de calor para o veículo. A fonte de radiação eletromagnética
para gerar o plasma pode ser oriunda de lasers ou fonte de microondas. O objetivo
deste trabalho é conseguir determinar os parâmetros envolvidos na geração de
plasma por laser em escoamentos hipersônicos de baixa densidade. Deseja-se
realizar um modelo teórico que seja capaz de fornecer, dentro das condições de
vôo que um veículo hipersônico estará sujeito, parâmetros do laser como energia,
intensidade, área focal, volume focal, taxa de repetição, entre outros, de forma a se
ter um embasamento voltado para aplicações na área de controle de atitude de
veículos hipersônicos por adição de energia. Embasado nos dados experimentais,
além dos parâmetros do laser acima citados, o modelo teórico ainda irá englobar
os principais fenômenos físicos associados ao meio que controlam a geração do
plasma induzido por laser. Serão escritas equações que levem em consideração os
mecanismos de inicialização e desenvolvimento do plasma, como o coeficiente de
absorção multifotônica e a taxa de ionização em cascata, de forma que se possa
estabelecer a energia total que o plasma irá conseguir absorver, uma vez que existe
o efeito de saturação. Para atender às necessidades experimentais do trabalho,
temos três condições a serem atingidas: gerar o plasma no escoamento
hipersônico, entregar-lhe uma quantidade de energia que seja suficiente para que
se possa ter um efeito macroscópico no escoamento e conseguir registrar a
perturbação e seus efeitos no escoamento. O túnel de choque hipersônico do CTAIEAv permite um tempo de teste de 150 µs. Dentro deste intervalo, injetamos dois
pulsos de laser para que se acompanhe temporalmente a deformação da onda de
choque, a resposta do escoamento no sentido de reconstituir a onda não perturbada
e as condições para que não se permita este restabelecimento, via o segundo pulso.
Para que se possa visualizar e registrar os efeitos da adição de energia no
escoamento, estamos desenvolvendo a técnica de Schlieren, associada com uma
câmera fotográfica de alta velocidade.
Palavras Chave: Hipersônica, Direct Energy Air-Spike, Laser Induced Breakdown (LIB)
Produtos a serem
gerados:
Áreas de
aplicação:
Aerodinâmica sônica e hipersônica, Combustão
Capacitações:
Nome:
Antonio Carlos de Oliveira
Ramal:
5425
E-mail:
[email protected]