Questões de Concurso sobre Subárea: Propulsão Hipersônica

Considere um escoamento não viscoso unidimensional através de um duto, de comprimento L e área constante A, com adição de energia. Se a velocidade na entrada do duto for subsônica, então pode-se afirmar que:

Com relação às propriedades (velocidade, u, massa específica, ρ, temperatura estática, T, e entropia, s) da região 2 em relação à região 3, pode-se afirmar que:

O projeto da região de entrada de um scramjet para compressão do escoamento livre pode ser de três tipos diferentes: externo, misto ou interno. Um dos objetivos que se deseja evitar nesse projeto é um excesso de compressão, uma vez que ele

De acordo com o modelo padrão para a atmosfera terrestre, esta pode ser dividida em cinco camadas principais. Elas são conhecidas, em ordem crescente de altitude, como troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera e exosfera. Além dessas camadas, também é comum definir as regiões limítrofes entre duas camadas consecutivas. Por exemplo, temos a tropopausa entre a troposfera e a estratosfera, a estratopausa entre a estratosfera e a mesosfera, a mesopausa entre a mesosfera e a termosfera e, finalmente, a termopausa entre a termosfera e a exosfera.

O ar pode ser aproximadamente considerado um gás diatômico, uma vez que ele é composto em sua maior parte por N₂ e O₂. O escoamento hipersônico de uma aeronave pelo ar pode fazer com que a temperatura ao redor de sua fuselagem chegue a ordem de 1 000K. As energias cinética e potencial de moléculas diatômicas podem ter modos energéticos translacional, rotacional, vibracional e eletrônico. Quais deles são excitados, totalmente ou parcialmente, em moléculas diatômicas nessas temperaturas?

Assinale a alternativa que representa a distribuição de pressão no tubo de choque para o caso t > 0.

A eficiência líquida ηL de um motor de propulsão aspirada hipersônico, seguindo o modelo de um ciclo fechado de Brayton, depende de dois parâmetros fundamentais: a eficiência térmica ηT e a capacidade de conversão da energia disponível na reação química em energia cinética η_C. Esta relação é dada pela seguinte fórmula:

Considere uma cavidade ressonante de Fabry-Perot formada por dois espelhos planos e paralelos separados por um meio de distância d com índice de refração n. Assuma apenas ondas planas de comprimento de onda λ = λ_o /n propagando entre os espelhos, onde λo é o comprimento de onda no vácuo. A condição para ressonância construtiva ocorre quando a fase acumulada da onda depois de uma viagem de ida e volta entre os espelhos é um múltiplo de 2 π, ou seja, 2 dk = 2 πq, onde k = 2 πn / λo é o número de onda na cavidade e q é um inteiro. Considere uma cavidade composta de arsenieto de gálio (GaAs) com n = 3.6 e, d = 20 μm e uma radiação dentro da porção visível do espectro, ou seja, entre 380 nm e 740 nm. O primeiro comprimento de onda da ressonância dentro da porção visível é

Uma das principais limitações operacionais de um tubo de choque é o número de Mach do escoamento atrás da onda de choque formada. Seu número de Mach não permite que este escoamento seja

Hidrogênio é um combustível muito utilizado em motores de propulsão aspirada hipersônicos devido ao elevado impulso específico que ele gera numa reação química com oxigênio, o que permite números de Mach em voo maiores do que os alcançados com o uso de hidrocarbonetos. Contudo, hidrocarbonetos, principalmente metano e seus derivados como a querosene, ainda são muito populares, principalmente devido à sua baixa densidade. Qual é a outra razão importante para essa popularidade?

Um dos principais parâmetros que controlam o comportamento de camadas-limite laminares e turbulentas é o número de Mach do escoamento hipersônico incidente M_e. Qual é o efeito que um aumento em M_e causa tanto na espessura δ_x da camada-limite quanto na distância x_T em relação ao bordo de ataque a partir da qual a transição para uma camada turbulenta se inicia?

Túneis de vento hipersônicos utilizam bocais De-Laval para acelerar o ar do reservatório onde se encontra estacionário até a seção de testes, que fica logo após a seção divergente do bocal. Para que a temperatura na seção de testes seja mantida constante na medida em que o escoamento é acelerado para números de Mach hipersônicos, a temperatura do ar no reservatório também deve ser aumentada. Desta forma, o número de Mach máximo da seção de testes é limitado pela capacidade dos aquecedores utilizados de aumentar a temperatura do ar no reservatório.

A simulação computacional de escoamentos hipersônicos pode utilizar a onda de choque como condição de contorno ou pode capturar a onda de choque dentro do domínio como parte da solução.