Como a tecnologia de voo hipersônico está saindo dos laboratórios e chegando aos céus.

Imagine poder voar de uma parte do mundo para outra em uma hora, em vez de levar um dia inteiro. Não seria emocionante? 

Embora possa parecer um sonho distante, está perto de se tornar realidade em um futuro não muito distante, conforme um novo estudo aproxima os voos hipersônicos mais uma vez.

Publicado na Nature Communications, o estudo detalha... a avanço na compreensão da turbulência hipersônica¹ que.  poderia transformar as viagens de longa distância. 

No que toca à hipersônico vôos, da design da aeronave é crítico para Está sucesso. Para projetar um veículo de alta velocidade como esse, é importante prever com precisão o arrasto aerodinâmico e a transferência de calor, o que exige uma compreensão física da turbulência nessas velocidades extremas.

Para chegar a essa compreensão, pesquisadores da universidade privada de pesquisa Stevens Institute of Technology realizaram testes com criptônio, utilizando lasers, que sugeriram que a turbulência em velocidades hipersônicas se comporta mais como um fluxo de ar mais lento do que o esperado. 

Com os resultados mostrando que a turbulência em velocidades extremas pode não diferir muito disso Em velocidades mais baixas, isso poderia simplificar e simplificar o projeto de veículos hipersônicos e acelerar o progresso para tornar as viagens ultrarrápidas uma realidade.

E se de fato deixarem o reino da ficção científica e se tornarem realidade, os voos hipersônicos poderão mudar completamente as viagens globais. Rotas de longa distância que atualmente levam de 10 a 20 horas de voo podem transformar-se em breves deslocamentos que pode Leva apenas uma hora. 

“Isso realmente encolhe o planeta”, disse o coautor do estudo, Nicholaus Parziale, da Departamento de Engenharia Mecânica, Instituto de Tecnologia Stevens, Hoboken, NJ, EUA. “Isso tornará as viagens mais rápidas, fáceis e agradáveis.”

O foco da pesquisa de Parziale é tornar o voo hipersônico uma realidade. Isso significa um voo através da atmosfera abaixo de altitudes de cerca de 90 km (56 milhas) a uma velocidade superior a cinco vezes a velocidade do som. é referido até Mach 5.

Mach 1 é simplesmente a velocidade do som, ou seja, 761 milhas por hora. Os pesquisadores estão tentando fazer com que os aviões Vôo at tanto quanto Mach 10 para reduzir drasticamente o tempoMas, é claro, em velocidades tão altas, o ar não se comporta ao redor da aeronave da mesma forma que em velocidades baixas.

Cientificamente, em baixas velocidades, abaixo de Mach 1, existe um fluxo incompressível. Esta Isso significa que a densidade do ar permanece quase constante e o projeto do avião é simples.

Mas isso muda em velocidades mais altas, onde ocorre fluxo compressível, e isso acontece porque o gás pode ser comprimido. O que isto significa is que devido a variações de pressão e temperatura, da A densidade do ar muda significativamente, e essa compressão afeta a forma como uma aeronave voa.

"A compressibilidade afeta a forma como o fluxo de ar circula ao redor da fuselagem, e isso pode alterar fatores como sustentação, arrasto e empuxo necessários para decolar ou permanecer no ar", todos elementos essenciais para o projeto da aeronave.

Em velocidades Mach baixas, os engenheiros têm um bom entendimento de como esse fluxo de ar interage com os aviões e os afeta. Mas o mesmo não se pode dizer de velocidades Mach mais altas.

Existe, no entanto, a hipótese de Morkovin. A hipótese é fundamental para a nossa compreensão da turbulência compressível supersônica e hipersônica. De acordo com a hipótese, “podemos esperar com segurança que a dinâmica essencial desses fluxos de cisalhamento supersônicos siga o padrão incompressível”.

Formulada há mais de meio século por Mark Morkovin, a hipótese sugere que, a Mach 5 ou 6, o comportamento da turbulência não difere muito do observado em velocidades mais baixas. Embora a densidade e a temperatura do ar variem mais em fluxos mais rápidos, a hipótese afirma que o movimento básico "agitado" da turbulência permanece o mesmo. Permanece praticamente igual. 

Basicamente, a hipótese de Morkovin significa que a forma como o ar turbulento se move em baixas e altas velocidades não é tão diferente. Se a hipótese estiver correta, significa que não precisamos de uma maneira completamente nova de entender a turbulência nessas velocidades mais altas. Podemos usar os mesmos conceitos que já conhecemos. usar para fluxos mais lentos.” 

- Parcial

Esta Isso também significa que não há necessidade de abordagens de projeto significativamente diferentes, simplificando assim os aviões hipersônicos.

Até o momento, porém, não havia evidências experimentais suficientes para sustentar a hipótese. Assim, Parziale e sua equipe aceitaram o desafio e passaram mais de uma década construindo a estrutura. para o mesmo.

Em seu estudo intitulado "Quantidades Turbulentas Hipersônicas em Apoio à Hipótese de Morkovin", sua equipe utilizou o criptônio, um gás nobre incolor, insípido, inodoro e o mais leve, que ocorre apenas em quantidades mínimas na atmosfera.

Utilizando lasers, a equipe de Parziale ionizou o criptônio pela primeira vez. O gás foi introduzido no fluxo de ar dentro de um túnel de vento, fazendo com que seus átomos se movessem temporariamente. formam uma linha brilhante. Embora inicialmente reta, a linha fluorescente de criptônio se curvou e se torceu ao se mover pelo ar do túnel de vento. A equipe usou câmeras de altíssima resolução para capturar seu movimento.

“À medida que essa linha se move com o gás, podemos ver ondulações e estruturas no fluxo, e a partir disso, podemos aprender muito sobre turbulência”, disse Parziale. “E o que descobrimos foi que, a Mach 6, o comportamento da turbulência é muito semelhante ao do fluxo incompressível.”

De acordo com o estudo, seus dados experimentais corroboram a hipótese de Morkovin, que é fundamental para nossa compreensão da turbulência compressível hipersônica e supersônica.

Embora a hipótese de Morkovin não esteja totalmente confirmada, trata-se de uma conquista. Ao sugerir que os aviões não precisam de uma abordagem de projeto completamente nova para voar em velocidades hipersônicas, ela simplifica as coisas e nos aproxima significativamente do voo hipersônico.

“Hoje, precisamos usar computadores para projetar um avião, e os recursos computacionais necessários para projetar um avião que voe a Mach 6, simulando todos os detalhes minúsculos e precisos, seriam impossíveis”, disse Parziale. “A hipótese de Morkovin nos permite fazer suposições simplificadoras para que as demandas computacionais para projetar veículos hipersônicos se tornem mais viáveis.”

Segundo Parziale, que tem recebeu o Prêmio Presidencial de Início de Carreira para Cientistas e Engenheiros por Sua pesquisa sobre a mecânica dos fluidos que afeta o voo em alta velocidade, cujas descobertas podem ajudar a transformar o transporte espacial. Ele disse:

“Se conseguirmos construir aviões que voem em velocidade hipersônica, também poderemos enviá-los para o espaço, em vez de lançar foguetes, o que facilitaria o transporte de e para a órbita terrestre baixa. Isso revolucionará o transporte não só na Terra, mas também em órbita baixa.”

A corrida para desbloquear o voo hipersônico, a mobilidade e a defesa.

Embora o voo hipersônico ainda não seja uma realidade, o primeiro jato supersônico de passageiros realizou seu voo comercial inaugural em 1976. O Concorde, um projeto conjunto do Reino Unido e da França, foi o avião comercial supersônico capaz de voar mais rápido que a velocidade do som. Era conhecido por seu luxo e velocidade, operando rotas transatlânticas e reduzindo o tempo de voo pela metade. 

Mas, logo após 50,000 voos, foi aposentado em 2003, após um acidente fatal, baixo número de passageiros e altos custos de manutenção. Este capítulo inicial da aviação de alta velocidade estabeleceu tanto o potencial quanto as limitações para os esforços futuros.

Embora o Concorde tenha fracassado, ele mostrou que era possível atravessar o Atlântico em poucas horas, e agora as organizações estão focadas em aumentando eficiência de combustível e projeto de aeronaves que pode alcançar altas velocidades. Uma nova geração de jatos também está trabalhando para cumprir a promessa do voo hipersônico.

Enquanto aviões comerciais estão localizadas ainda para alcançar Velocidades extremas; aviões militares já estão voando a cerca de três vezes a velocidade do som. aka Mach 3. Entretanto, muitos voos hipersônicos já foram testados., em velocidades muito maior que Mach 5 or até Mach 10.

Esses marcos remontam aos primeiros objetos capazes de movimento hipersônico. O primeiro um fabricado para O voo hipersônico foi realizado pelo foguete Bumper, que, em caminho duplo em 1949, atingiu uma velocidade de aproximadamente Mach 6. No entanto, não sobreviveu à reentrada.

Para sustentar e controlar tais velocidades em aeronaves, novas soluções de propulsão tornaram-se essenciais.

Uma tecnologia fundamental para o voo hipersônico tem sido o scramjet. Um ramjet de combustão supersônica, ou scramjet, é um Variante de um motor a jato ramjet, que realiza a combustão em fluxo de ar supersônico, tornando-o mais eficiente para voos hipersônicos do que um ramjet tradicional.

O scramjet é um tipo avançado de motor a jato que utiliza ar para comprimir a aeronave, operando a Mach 5 ou mais. Ele não possui partes móveis e usa o movimento de avanço da aeronave para comprimir o ar para a combustão.  

Antes dos scramjets, os ramjets ofereciam o caminho mais eficiente para atingir velocidades entre Mach 3 e Mach 5, servindo como o estágio inferior de muitos sistemas hipersônicos. Entre ramjet e scramjet São motores ramjet de modo duplo que permitem voos de Mach 3 a Mach 8. num motor.

Existem também os motores de ciclo combinado turbo-baseados (TBCC), que são um híbrido de um turbojato tradicional e um ramjet/scramjet. Enquanto os turbojatos podem operar até Mach 2 ou Mach 3, para velocidades mais altas, eles fazem a transição para o modo ramjet/scramjet.

Outros tipos de motores incluem motores turbo-foguete a ar (ATR), que usam oxigênio atmosférico para queimar combustível, motores de detonação rotativa (RDEs), que usam uma onda de detonação rotativa contínua para combustão, e motores de ciclo combinado da Reaction Engines (SABRE), que são híbridos de motor a jato e foguete com um pré-resfriador que resfria o ar hipersônico de entrada até a temperatura ambiente.
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Essas inovações abriram caminho para conceitos comerciais ambiciosos. Por exemplo, o A-HyM Hypersonic Air Master prevê uma aeronave comercial operando a Mach 7.3. Este conceito futurista de jato é um exemplo disso. é projetado para um avião comercial que permitisse uma viagem de Londres a Los Angeles para ser completado Em apenas 90 minutos. Estima-se que tenha capacidade para cerca de 170 passageiros.

Seu sistema de motor combinaria tecnologias de motor de detonação oblíqua (ODE), ramjet e turbojato em uma configuração de ciclo combinado. Além disso, ele ser alimentado por uma motor a hidrogénioAlém disso, A-HyM teria um titânio e estrutura de fibra de carbono, e para lidar com as preocupações relativas ao ruído, incorporará um Sistema de Mitigação de Estrondo Sônico.

Uma explosão sônica é um ruído estrondoso causado por um objeto. viajando mais rápido que a velocidade do som. Não é apenas um único "estrondo", mas sim um som contínuo emitido.d, desde que o objeto esteja voando em velocidades supersônicas. 

Existe também o conceito de espaçonave hipersônica reutilizável chamada Stargazer, proposto pela Venus Aerospace, que visa velocidades em torno de Mach 9, um alcance da ordem de 5,000 quilômetros e altitudes de cruzeiro bem acima de 100,000 metros — posicionando-a como uma plataforma ultrarrápida para viagens globais.

Recentemente, o co-fundador da Lockheed Martin (LMT ) A Ventures adquiriu uma participação estratégica na startup de propulsão de foguetes em meio à crescente competição para acelerar o desenvolvimento de mísseis hipersônicos.

A Venus Aerospace desenvolveu um sistema de propulsão, um motor de foguete de detonação rotativa (RDRE, na sigla em inglês), que utiliza uma onda de choque de detonação em rotação contínua para gerar empuxo, e concluiu seu teste de voo de um RDRE com 2,000 libras de empuxo no início deste ano. O financiamento, cujo valor não foi divulgado, ajudará a empresa a aprimorar suas “capacidades de produção em larga escala e implantação do motor”.

Assim, as empresas aeroespaciais privadas estão acelerando em direção a hipersônicos reutilizáveis plataformas, mas elas não estão sozinhas; agências governamentais em todo o mundo também estão. Investir em pesquisa hipersônica avançada.

Engenheiros da NASA estão trabalhando com o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea (AFRL) e a Organização de Ciência e Tecnologia de Defesa da Austrália (DSTO) em um programa chamado Hypersonic International Flight Research Experimentation Program (HIFiRE), que testará um motor ramjet/scramjet de modo duplo para atingir a velocidade alvo de Mach 8. 

O governo australiano comprometeu-se recentemente com um investimento de capital de 10 milhões de dólares. para dentro A empresa aeroespacial local Hypersonix Launch Systems (HLS) está desenvolvendo uma aeronave que seria voar a mais de Mach 12 e precisarão ser alimentado por combustível de hidrogênio. Seu motor scramjet patenteado is chamado “ESPARTANO”, e isso É reutilizável e impresso em 3D.

No mês passado, GE Aeroespacial (GE ) O ATLAS, um demonstrador movido pelo novo ramjet de combustível sólido da empresa, foi testado em voo no âmbito do programa Título III da Lei de Produção de Defesa do Departamento de Defesa dos EUA.

A Agência Espacial Europeia (ESA) também lançou um programa de pesquisa. chamado A INVICTUS desenvolverá suas próprias tecnologias de voo hipersônico. O projeto demonstrará tecnologias essenciais para voos hipersônicos sustentados e será um veículo totalmente reutilizável, capaz de voar a Mach 5.

Investindo em tecnologia de voo hipersônico

A Lockheed Martin Corporation é uma empresa aeroespacial e de segurança que projeta, fabrica, integra e oferece suporte a sistemas de tecnologia avançada. Ela opera através de:

• Aeronáutica
• Mísseis e Controle de Fogo (MFC)
• Sistemas Rotativos e de Missão (RMS)
• Segmentos espaciais

a empresa dedica-se principalmente ao desenvolvimento de aeronaves militares, sistemas de defesa antimísseis aéreos, marítimos e terrestres, helicópteros militares e comerciais, tripulados e não tripulado Veículos terrestres, satélites, sistemas de transporte espacial e soluções de gerenciamento de energia.

Em parceria com a NASA, a Lockheed Martin desenvolveu o X-59. para abordar especificamente o problema do estrondo sônico.

Com uma fuselagem alongada, o design do X-59 visa redistribuir a onda de choque ao romper a barreira do som. Isso reduziu o ruído percebido no solo para cerca de 75 decibéis, produzindo apenas um "baque" sônico, que é "aproximadamente tão alto quanto o fechamento de uma porta de carro".

No final do mês passado, o X-59 voou pela primeira vez, partindo das instalações da Skunk Works em Palmdale até o Centro de Pesquisa de Voo Armstrong da NASA, o que a Lockheed Martin descreve como um "impulso" que comprova que "o futuro da aviação pode ser mais rápido e silencioso do que nunca".

Tem menos de 30 metros de comprimento, uma envergadura de cerca de 100 metros e uma altura de aproximadamente 55,000 metros. Sua altitude de cruzeiro é de cerca de 1.4 metros e pode atingir Mach 14. velocidades de 925 mph.

"O X-59 será usado para coletar dados sobre a resposta da comunidade a respeito da aceitabilidade de um estrondo sônico baixo, gerado pelo design exclusivo da aeronave. Os dados ajudarão a NASA a fornecer aos órgãos reguladores as informações necessárias para estabelecer um padrão aceitável de ruído supersônico comercial, a fim de suspender a proibição de voos supersônicos comerciais sobre terra.“Diz a empresa.”Essa inovação abriria as portas para um mercado global totalmente novo para os fabricantes de aeronaves, permitindo que os passageiros viajassem para qualquer lugar do mundo na metade do tempo que leva hoje."

A empresa não só desenvolveu o X-59 com a NASA, como também está trabalhando no SR-72, com uma meta operacional de aproximadamente Mach 6. Embora não seja muito é conhecido Sobre este sucessor conceitual do SR-71 Blackbird, o SR-72 destina-se a missões de inteligência, vigilância e reconhecimento. é comumente referido para ser chamado de “Filho do Melro”.

Este está posicionado como uma aeronave hipersônica que poderia entrar em serviço na década de 2030.

Com uma capitalização de mercado de US$ 109 bilhões, as ações da Lockheed Martin estão sendo negociadas atualmente a US$ 470.78. Está Intervalo de 52 semanas ser $410.11 e $ 546.00. Tem um EPS (TTM) de 17.95 e um P/L (TTM) de 26.22.

Lockheed país tem rendimento de dividendos of 2.93%. No início do mês passado, autorizou o pagamento de dividendos referentes ao quarto trimestre. pagamento de US$ 3.45 por ação, um aumento de 5% em relação ao valor anterior. trimestral dividendo pagamento. A empresa também devolveu US$ 1.8 bilhão em dinheiro aos seus acionistas no terceiro trimestre de 2024 por meio de dividendos e recompra de ações, que foram aumentadas em US$ 2 bilhões, totalizando US$ 9 bilhões.

Nesse período, a empresa registrou vendas de US$ 18.6 bilhões e lucro líquido de US$ 1.6 bilhão, ou US$ 6.95 por ação. Seu fluxo de caixa operacional foi de US$ 3.7 bilhões, enquanto o fluxo de caixa livre foi de US$ 3.3 bilhões. 

A Lockheed também anunciou uma carteira de encomendas recorde de US$ 179 bilhões, o que, segundo o CEO Jim Taiclet, “reforça a confiança que nossos clientes depositam em nós e sustenta as perspectivas de crescimento de longo prazo da nossa empresa”. Ele também observou que, como resultado da “demanda sem precedentes, estamos aumentando significativamente a capacidade de produção em uma ampla gama de nossas linhas de negócios”.

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Conclusão

O voo hipersônico deixou de ser uma fronteira distante e se tornou um desafio de engenharia que pode ser testado. que está ficando próximo a tornando-se a A realidade se traduz em avanços nos sistemas de propulsão, investimento global em veículos reutilizáveis ​​de alta velocidade e novos experimentos que validam hipóteses de décadas atrás.

Referências

1. Segall, BA, Keenoy, TC, Kokinakos, JC, Langhorn, JD, Hameed, A., Shekhtman, D., & Parziale, NJ “Quantidades turbulentas hipersônicas em apoio à hipótese de Morkovin.” Natureza das Comunicações 16Artigo 9584 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-65398-4