| Resumo : |
Há um interesse em desenvolver um sistema de propulsão hipersônica aspirada desde a década de 1950. Entretanto, existe um seleto grupo de países que possuem programas relacionados a essa tecnologia contendo diferentes níveis de maturidade. Estados Unidos, Rússia e China são os países mais avançados e com maior investimento em pesquisas da tecnologia hipersônica. As análises numéricas são um importante recurso para prever o comportamento desses veículos, antes de serem realizados ensaios em voo. Essas análises envolvem o acoplamento e integração de várias disciplinas que, em geral, são trabalhadas separadamente. Logo, unir as ferramentas computacionais que as analisam torna-se um dos desafios encontrados dentro dos projetos. A dinâmica de voo permite analisar o desempenho, estabilidade e controle de veículos aeroespaciais. A análise envolve os efeitos de esforços internos e externos atuantes sobre os veículos considerados rígidos que influenciam na trajetória. Entretanto, os veículos podem apresentar deformações estruturais na presença de esforços aerodinâmicos possibilitando uma investigação aeroelástica. Diante disso, esta pesquisa tem o objetivo de analisar a influência dos efeitos aeroelásticos no desempenho de um veículo teórico com propulsão hipersônica aspirada integrado a um veículo acelerador hipersônico por meio do desenvolvimento de modelos matemáticos constituindo um simulador de voo. Além disso, buscou-se identificar se as condições operacionais do veículo com propulsão hipersônica aspirada são obtidas, uma vez que são necessários número de Mach e altitude específicos para ativação do motor. Os modelos matemáticos foram formulados para reproduzir o movimento do veículo representando-o como partícula, corpo rígido e corpo flexível. Em todos os modelos matemáticos considerou-se que o veículo se movimenta em um espaço bidimensional livre com campo gravitacional variando ao longo da curvatura da Terra, com parâmetros aerodinâmicos, propulsivos e de inércia variando ao longo da trajetória. Dentre os resultados, observou-se que a inserção da flexibilidade da estrutura na dinâmica de voo não provocou alterações significativas no desempenho e estabilidade do conjunto de veículos, com magnitudes de deformação da estrutura inferiores a 0,04 mm. Por fim, identificou-se que o veículo com propulsão hipersônica aspirada com peso não superior a 400 kg obteve número de Mach superior a 6,8 a partir de 30 km de altitude na reentrada atmosférica. |