Bancada de Testes de Combustores Supersônicos
Valéria S. Faillace O. Leite (IEAv/CTA)
Demétrio Bastos-Netto (LCP/INPE)
Para o estudo de escoamentos hipersônicos e da combustão supersônica são necessários equipamentos de teste em solo,
que simulem as condições reais de vôo, tais como a BANCADA DE TESTES DE COMBUSTORES SUPERSÔNICOS, que está
sendo montada no Laborátório de Combustão e Propulsão do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (LCP/INPE), em Cachoeira
Paulista, o TÚNEL DE CHOQUE HIPERSÔNICO, já existente no Instituto de Estudos Avançados do Centro Técnico Aeroespacial
(IEAv/CTA) e o LANÇADOR HIPERSÔNICO DE MASSA também existente no (IEAv/CTA). Estes formam o conjunto dos três
equipamentos necessários para ensaios em solo, de aerotermodinâmica e hipersônica, para o desenvolvimento de sistemas de propulsão
aspirados e para testes de aerodinâmica interna e externa de modelos reduzidos de veículos hipersônicos.
A Bancada de Testes de Combustores Supersônicos ou de “Scramjets” e formada por uma câmara de combustão
chamada de GERADOR DE AR VICIADO onde de um lado temos uma placa de injeção de combustível na outra extremidade temos
um bocal acoplado. A função desta bancada de testes é gerar, na saída do bocal, as condições do escoamento atrás das ondas de choque
cônicas e oblíquas que são formadas pelas geometrias frontais cônicas ou em em forma de cunha dos veículos voando a uma velocidade
superior a Mach 5 ou 5 vêzes a velocidades do som local. Estas condições do escoamento atrás das ondas de choque são de altas
temperaturas e de velocidade supersônicas. Sendo assim a função do gerador de ar viciado é de aquecer o ar, que no nosso caso, é por
combustão, e de acelerar o ar aquecido através do bocal supersônico. O nome gerador de ar viciado é devido ao ar gerado possuir os
resíduos da combustão do combustível utilizado para o aquecimento do ar.
As fotos ao lado, mostram os detalhes da Bancada de
Testes de Combustores Supersônicos em funcionamento, onde vemos a
placa de injetores de combustível com a atuação dos “swirlers”, em
queima não confinada, o tanque de combustão (gerador de ar viciado),
com a tubeira montada, e a queima confinada após a passagem do ar
através da tubeira. As fotos foram tiradas da montagem preliminar.
Abaixo temos o esquema interno do gerador de ar viciado com a tubeira.
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6
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1
1.
Entrada de ar enriquecido com O2.
2.
Entrada de combustível da chama piloto (CH4).
3.
Entrada de combustível para aquecimento do ar.
4.
Câmara de ar de atomização.
5.
Injetor de combustível com “swirlers”.
6.
Piloto.
7.
Bocal de entrada do ar + O2.
8.
Câmara de combustão.
9.
Câmara de água de refrigeração.
Placa de Injetores com “Swirlers”
Queima não Confinada
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10. Bocal supersônico.
Desenho Esquemático do Gerador de Ar Viciado e Tubeira
Gerador de Ar Viciado e Tubeira
Queima Confinada
FOTOS DAS ETAPAS DA FABRICAÇÃO DO GERADOR DE AR VICIADO DA BANCADA DE TESTES ATUAL
Flanges
Anéis de Acoplamento
Placa de Injeção
Câmara de Combustão
Montagem da Câmara de
Refrigeração
Motagem Final do Gerador de Ar Viciado