Análisis teórico de la entrada de aire del vehículo 14-X B en condiciones de ángulo de ataque

Abstract

El vehículo hipersónico aeroespacial brasilero 14-X B (VHA 14-X B) es un demostrador tecnológico de un sistema de propulsión hipersónica aspirada, basado en la combustión supersónica (scramjet), diseñado para volar en la atmosfera terrestre a una altitud de 30 Km e número de Mach 7. Este vehículo está actualmente en desarrollo en el laboratorio de aerotermodinámica e hipersónica Profesor Henry T. Nagamatsu del Instituto de Estudios Avanzados (IEAv). El dispositivo de entrada de aire del motor scramjet tiene como función principal capturar la masa de aire necesaria para realizar una combustión eficiente, y realizar la compresión a través de ondas de choque con ángulos determinados en el diseño de la geometría. A través de cada onda de choque el flujo de aire es desacelerado y comprimido hasta las condiciones adecuadas para la quema de combustible en la cámara de combustión. Debido a la complejidad física del vuelo hipersónico, el sistema de ondas de choque creadas en la sección de compresión es fácilmente perturbado por cambios en las condiciones de vuelo del vehículo. En este trabajo se estudiará teóricamente el comportamiento del flujo de aire a través del dispositivo de entrada del vehículo hipersónico 14-X B, considerando variación del ángulo de ataque alrededor de la condición de diseño del vehículo. El desempeño del dispositivo de entrada de aire es analizado a través de los parámetros de eficiencia de presión total de recuperación, razón de captura de aire, spillage e eficiencia de energía cinética adiabática. Los resultados muestran que la mayor presión de recuperación del dispositivo de entrada es conseguida en operación de ángulo de ataque 2.5°, además ángulos de ataque positivos presentaron valores de eficiencia más altos en comparación a condiciones de ángulos de ataque negativos.