Pesquisadores estão trabalhando em ideias para a criação de transportes de alta velocidade

Imagem ilustrativa do Fast20XX
Cortesia : DLR

A visão é sedutora - decolar da Europa, e desembarcar 90 minutos depois do outro lado do mundo, na Austrália. Mas antes que o Spaceliner, que está sendo desenvolvido pelo Instituto de Sistemas Espaciais do Centro Aeroespacial Alemão, possa voar uma rota como esta pela primeira vez, novas tecnologias ainda precisam ser testadas e requisitos básicos definidos.

Cientistas da Alemanha, Áustria, Espanha, Suíça, Itália, Bélgica, Holanda, França e Suécia vêm realizando pesquisas para o projeto Fast20XX (Transporte em Alta altitude e velocidades elevadas ),  que está sendo apoiado pela UE, por três anos .

Os resultados do projeto, que já foram concluído, irão influenciar o futuro design da Spaceliner  do DLR e da aeronave ALPHA da Aerospace Innovation GmbH.

Voando como um ônibus espacial

O conceito já existe, o Spaceliner do DLR decolará na vertical, como um ônibus espacial antes do lançamento e  utilizará motores foguetes para decolar. Após a queima dos motores, eles se separarão da aeronave, que é prevista para ter capacidade de 50 passageiros. A próxima fase de voo da aeronave irá começar oito minutos mais tarde e a nave irá plainar, a 20 vezes a velocidade do som.

O desembarque, ocorrerá cerca de 80 minutos mais tarde, será em lugar com uma pista normal, como uma aeronave convencional. É um projeto para o qual não há exemplos existentes: "Nós estamos tendo que definir as especificações nós mesmos e usar modelos de computador do Spaceliner para sentir a direção", disse o coordenador do projeto no DLR Martin Sippel.

"O Spaceliner é um desafio em termos de tecnologia e operações." Por isso, é que os 17 parceiros no projeto de pesquisa Fast20XX não foram projetar um avião, mas sim investigar importantes aspectos interdisciplinares para uma aeronave capaz de voar no ar e realizar viagens espaciais.

Vários institutos do DLR foram envolvidos no projeto, além do Instituto de Sistemas Espaciais, o Instituto de Medicina Aeroespacial, o Instituto de Estruturas e Design e do Instituto de Aerodinâmica e tecnologia de fluxo também contribuíram resultados digitais e experimental.

Simulações no Computador


Uma questão importante é o resfriamento do avião espacial durante o vôo. Após a fase de lançamento, o Spaceliner irá plainar na atmosfera, durante esse tempo ele encontrará o atrito da atmosfera terrestre. Nesta fase, as temperaturas podem atingir até 1800 graus Celsius. A solução é o resfriamento ativo no nariz da aeronave e nos bordos de ataque das asas. A ideia é que a água se escapar de componentes cerâmicos porosos e proporcionar o arrefecimento, uma vez que se evapora.

O Instituto do DLR de Estruturas e Design está desenvolvendo e fabricando a cerâmica adequada para este resfriamento e transpiração e simulando o seu fluxo em computadores. Na sequência dos trabalhos em Fast20XX com os testes no túnel de vento de plasma no DLR, em Colônia, os engenheiros tem convicção de que o resfriamento ativo é possível usando materiais cerâmicos porosos.


Os cientistas também estão pesquisando o fluxo de ar em torno do avião em si e estão usando programas de computador para modelar isso.

"O Spaceliner vai chegar a uma altitude de vôo onde a pressão atmosférica é muito baixa, de modo que o fluxo comporta de maneira diferente", explica Sippel. Os modelos foram testados em um túnel de vento especial no local da DLR em Göttingen e comparados com simulações digitais da organização italiana parceira CIRA.

A comparação entre as medidas e as simulações foi suficientemente elevado para que as simulações sejão usadas para apoiar o projeto futuro do avião espacial.

Requisitos Básicos para uma aeronave de alta velocidade


Além de pesquisar os aerodinâmica, materiais e técnicas de resfriamento, projetos como o Spaceliner requerem vários outros tipos de pesquisa também. Por exemplo,  o vôo em velocidade hipersônica é mesmo tolerável para os passageiros? O Instituto de Medicina Aeroespacial deu  luz verde. Quais os requisitos de aprovação os construtores do veículo de alta velocidade irão enfrentar?

Até que ponto o ambiente ser afetado -  o Spaceliner só irá emitir água enquanto voa? Os 17 parceiros no projeto de pesquisa Fast20XX também estão pesquisando esses temas.

"Além disso, temos também trabalharam com as situações em que um voo terá que ser abortado e como responder a situações como uma falha de motor", diz Sippel. Já está claro que o Spaceliner só pode ser lançado longe de áreas habitadas - e que o vôo de alta velocidade deve ocorrer em altitudes elevadas, a fim de proteger as regiões habitadas de estrondos sônicos os sonicbooms.

Muitas perguntas ainda estão sem resposta: como pode o motor de foguete ser feito para operar de forma confiável e segura? Qual deve ser o sistema de pressurização do tanque? Como deve ser o sistema de proteção térmica para a aeronave inteira deve ser projetado? E quais os requisitos que deve cumprir a cabine de passageiros, uma vez que também atuará como uma cápsula de resgate em caso de uma emergência? Então, a rede de centros de salvamento no chão teria que funcionar perfeitamente.

Do turismo espacial para os primeiros voos

Para Martin Sippel, um primeiro passo no caminho para o transporte para voos de longo curso é o Projeto ALPHA realizado pela empresa Aerospace Innovation GmbH. Este avião espacial, que também foi pesquisado em Fast20XX, destina-se a ser lançado a partir de um Airbus A330, a uma altitude de 14 quilômetros, com dois passageiros e um piloto, e depois chegar a uma altitude de 100 quilômetros.

"O turismo espacial como este pode ser o primeiro passo e ser alcançado nesta década - é um teste para ver se o mercado de veículos espaciais, existe", explica o pesquisador DLR. O Spaceliner não é destinado a vôos curtos no espaço, mas para o transporte de passageiros e mercadorias de ponto-a-ponto sobre grandes distâncias intercontinentais, e deve ser, principalmente, financiado pela iniciativa privada, como o  vôo normal é hoje.

Esta é uma visão de longo prazo, de acordo com Sippel, que não vai começar a acontecer antes de 2050. "Queremos adquirir um novo  grande mercado para a tecnologia espacial e assim reduzir significativamente os custos para o transporte de satélites para o espaço."

Fonte: spacedaily.com

Comentário: Que pesquisas de engenharias estão sendo feitas no Brasil, alguém tem notícia de alguma? 

A copa e olimpíadas conta? Brasil um país para não ser levado a sério pelo resto do mundo!

Para saber sobre o programa espacial brasileiro acesse: http://brazilianspace.blogspot.com.br/

Lançado com sucesso o foguete BRASILEIRO VS-40 com o experimento científico alemão SHEFEX II

Lançamento bem sucessido do experimento SHEFEX II

Depois de um vôo de 10 minutos, o experimento SHEFEX II(um veículo de reentrada que possui uma forma angular aguda ao invés de rendonda) pousou em segurança no oeste de Spitsbergen. Pesquisadores do Centro Aeroespacial Alemão (Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt; DLR) lançaram o foguete de sete toneladas e cerca de 13 metros de comprimento e sua carga útil a partir do centro de lançamento da Andoya Rocket Range na Noruega em 21:18 CEST em 22 de junho de 2012. Na reentrada na atmosfera o experimento SHEFEX resistiu temperaturas superiores a 2500 graus Celsius e enviou os dados de medição de mais de 300 sensores para uma estação terrestre. "O vôo do SHEFEX II nos leva a um passo adiante no caminho para o desenvolvimento de um veículo espacial construído como uma cápsula espacial, mas oferecendo o controle e opções de vôos do ônibus espacial muito mais rentável", disse o gerente de projeto Hendrik Weihs.

Aprendendo sobre reentradas na atmosfera terrestre

DLR vem trabalhando no programa SHEFEX por 10 anos, desenvolvendo uma tecnologia na qual uma nave espacial pode re-entrar na atmosfera terrestre sem sofrer danos. SHEFEX tem uma forma angular e afiada, sua estrutura consiste de superfícies planas, que são mais fáceis de fabricar e, portanto, são menos caras do que as formas usuais arredondadas. As arestas afiadas são também aerodinamicamente vantajosa. Investigadores desenvolveram DLR vários sistemas de protecção térmica para controlar as temperaturas elevadas que as arestas são submetidos a durante a reentrada.

A nave espacial SHEFEX I, foi lançada em 27 de outubro de 2005, possibilitando aos pesquisadores  coletar dados durante o vôo pela primeira vez. Esse vôo durou 20 segundos e o SHEFEX I reentrou a uma velocidade de Mach sete. SHEFEX II alcançou uma velocidade de 11.000 quilómetros por hora - cerca de 11 vezes a velocidade do som - quando re-entrou na atmosfera. Chegou a uma altitude de aproximadamente 180 quilômetros.

Seis institutos do DLR envolvidos no projeto

O projeto SHEFEX é uma colaboração entre seis institutos do DLR. O Instituto DLR da Aerodinâmica e Tecnologia de Fluxo realizarou numerosos testes em túnel de vento, computado o campo de fluxo de reentrada e equipou o foguete com sensores para medir temperatura, pressão e estresse térmico. O Instituto DLR para Estruturas e Design construiu a nave e foi responsável por projetar e produzir os sistemas de proteção térmica de cerâmica, em um desses sistemas, nitrogênio flui através de uma telha porosa, para refrigeração da nave durante a reentrada. No coração do sistema de controlo canard, desenvolvido por investigadores no Instituto DLR de Sistemas de Voo em Braunschweig, são superfícies de controle - os canards - sobre a secção da frente do veículo de pesquisa, que pode ser usado para controlar activamente o veículo. O Instituto de Investigação de Materiais fabricados os azulejos e do Instituto de Sistemas Espaciais desenvolveu uma plataforma de navegação para determinar a localização da nave durante o vôo. MoRaBa DLR da base de foguetes móvel operou o veículo de lançamento de dois estágios, controlados a nave espacial e recebendo os dados enviados pelo SHEFEX durante o vôo.

No caminho para o desenvolvimento de uma nave espacial

Um navio de salvamento e uma aeronave estão no seu caminho para o local de pouso para recuperar a nave espacial. Se a recuperação for bem sucedida, os investigadores receberão uma grande quantidade de dados adicionais. "O vôo de SHEFEX II é um passo para o desenvolvimento de uma nave espacial que resiste a temperaturas mais altas, enquanto viaja mais rápido e por um longo período", diz Weihs. Mais de 300 sensores medindo temperatura e pressão, entre outras coisas, foram usadas durante o voo. "Nós temos uma riqueza de dados, que serão utilizados para os próximos anos." SHEFEX III poderia ser lançado em 2016, que será mais parecido com um avião espacial e voar através da atmosfera por cerca de 15 minutos. O objetivo desta pesquisa é permitir que experimentos em microgravidade que duram vários dias possam voltar para a Terra de uma maneira segura.

Fonte : DLR

Comentário:

Caro leitor como você pode ver nossos foguetes feitos com muito suor pelo pessoal IAE vem sendo utilizados pelos alemães! É incrível como aqui no Brasil a mídia brasileira não divulga isso! Aposto que se tivesse acontecido um fracasso na missão era primeira capa do jornal!

Mas enfim bola para frente porque ainda temos um grande caminho a percorrer!

Gafanhotos migratórios em um túnel de vento ajudam os cientistas a criarem máquinas voadoras

Feixes de Laser deixam as partículas visíveis 

Os insetos são capazes de realizar feitos magistrais durante o voo. Sempre que presenciam gafanhotos ou mariposas  voando  longas distâncias, pairando sobre flores, os engenheiros de aerodinâmica só podem maravilhar-se. É por isso que os pesquisadores do Centro Aeroespacial Alemão estão trabalhando em um novo empreendimento de colaboração com a Universidade de Oxford e a empresa de metrologia óptica LaVision GmbH, em um projeto que envolve a análise das características de vôo de gafanhotos e mariposas em um túnel de vento.

A tecnologia de medição mais recente permite aos cientistas ver a turbulência slipstream por trás dessas criaturas em três dimensões e com uma resolução sem precedentes. Este conhecimento está trazendo aos engenheiros mais perto do ponto onde eles poderão construir aviões em miniatura que voam como insetos.

Esta pesquisa está sendo realizado no túnel de vento de um metro no DLR Gottingen. "DLR e LaVision tem uma posição de liderança no domínio da metrologia óptica, e estamos trazendo alguns temas de investigação extraordinários com a gente", explica Richard Bomphrey do Departamento de Zoologia da Universidade de Oxford como ele descreve a colaboração anglo-alemão. Oxford é um dos principais centros de investigação para o estudo dos insectos.

Imitando a natureza

O problema com a concepção e construção de pequenas máquinas voadoras é que não se pode simplesmente continuar a reduzir o tamanho dos modelos de aeronaves existentes. Estas aeronaves usam dispositivos distintos para a propulsão e sustentação - os motores e as asas - e isso ocupa espaço.

"A natureza tem resolvido o problema de como construir miniaturas de máquinas voadoras", afirma Bomphrey - o bater das asas combina a propulsão e sustentação. Para imitar esse exemplo da natureza, uma compreensão mais detalhada dos diferentes aspectos funcionais das asas dos insetos precisa ser adquirida.Gafanhotos são capazes, por exemplo, cobrirem longas distâncias enquanto consomem muito pouca energia.

Os zangões são transportadores de carga excelentes e podem transportar seu próprio peso em pólen.Traças, por outro lado, possuem capacidade de manobra surpreendente e pode passar flores acima, para recolher o néctar.

A chave para compreender as características de vôo de insetos está no cálculo preciso das velocidades de fluxo de ar por trás de suas asas.Para estabelecer isso, essas criaturas são colocados em um túnel de vento para lhes permitir apresentar as características mais naturais possíveis ao voarem.

Para fazer isso, os pesquisadores exploraram uma ação reflexa; assim que gafanhotos deixam de sentir o chão sob seus pés e se encontram diante de um vento contrário, eles começam a voar. Os gafanhotos e traças são fixados a pequenas hastes com uma gota de cola e são depois soprados em 11 e sete quilómetros por hora, respectivamente. Esta cola é removido dos insectos após a conclusão dos testes, sem prejudicar-los.

Representação tridimensional

Em seguida, introduziu partículas extremamente pequenasno ar, e essas seguem o fluxo de ar com precisão. O movimento dessas partículas pequenas podem ser visualizadas através de um feixe de luz de laser pulsado ", explica Andreas Schroder, do Instituto DLR de aerodinâmica e tecnologia de fluxo. Esta forma de metrologia é conhecido como velocimetria de imagem de partículas e foi desenvolvido em Gottingen.

Uma área cinco centímetros de altura e 22 centímetros de comprimento por trás do gafanhoto é iluminada com as mais recentes técnicas de metrologia. Oito câmeras de alta performance iram 230 imagens de diferentes ângulos de visão ao longo de um intervalo de 23 segundos.

"A resolução é de 100 microns - isto é, 0,1 milímetros", diz Dirk Michaelis da  LaVision. Processamento do computador dessas imagens gera uma representação em 3D das velocidades de fluxo de ar por trás do inseto. A sequência completa do voo, a partir da elevação e abaixamento das asas através de seu retorno à posição de partida é reconstruída.

"Esta é a primeira vez que este foi realizado, e ele nos proporcionou conhecimentos importantes, não previamente obtidas, sobre as características de vôo de insetos", afirma Bomphrey.

Mini-aviões para operações de desastres

Se esse trabalho de investigação eventualmente culminar na produção de pequenos insetos de máquinas voadoras, essas teriam muitas aplicações. Por exemplo, eles poderiam ser usados ​​na indústria de condutas de acompanhamento e para a detecção automática de vazamentos, e também pode prestar assistência durante os desastres.

Bomphrey sugere: "Os dispositivos deste tipo teria sido capaz de entrar nos prédios de reatores em Fukushima após o incidente, sem risco para a saúde humana." Outras aplicações potenciais poderiam incluir tomadas de câmera incomuns de jogos de futebol, ou a coleta de dados meteorológicos completos.

Os pesquisadores acreditam que pode demorar cerca de 20 anos para os insetos artificiais para entrarem em uso generalizado.

Fonte: SpaceDaily