Análisis térmica del vehículo hipersónico aeroespacial brasilero 14-X en número de MACH 10

Abstract

El Vehículo Hipersónico Aeroespacial Brasilero 14-X, diseñado en el Laboratório de Aerotermodinâmica e Hipersônica Prof. Henry T. Nagamatsu, del Instituto de Estudos Avançados, es un demostrador tecnológico dotado de dos tecnologías innovadoras: tecnología waverider, para obtener sustentación a partir de una onda de choque cónica durante el vuelo hipersónico; y un sistema de propulsión hipersónica aspirada basada en la combustión supersónica (scramjet), para volar en la atmosfera terrestre a 30 km de altitud en números de mach 7 y 10. Básicamente, scramjet es un motor aeronáutico sin partes móviles que utiliza una onda de choque cónica/oblicua, generada en la entrada de aire del motor durante el vuelo hipersónico, para generar compresión y desaceleración del flujo de aire atmosférico. Para el análisis del calentamiento aerodinámico es importante considerar la transferencia de calor por conducción hacia la estructura interna del 14-X waverider. El software ANSYS Workbench proporciona análisis numérica térmica en términos de temperatura y flujo de calor, usando el método de elementos finitos, del 14-X waverider a 30 km de altitud en número de Mach 7 y 10. Finalmente, es posible verificar si la temperatura interna atiende a los requisitos, establecidos por los límites de temperatura de operación de los sistemas abordo, o si es necesario realizar modificaciones en la estructura en función del espesor de la pared y los materiales de construcción.