O novo rotor do helicóptero de Marte da NASA quebra a barreira do som e aumenta a sustentação em 30%

Resumo:

Os engenheiros da NASA realizaram recentemente testes no Laboratório de Propulsão a Jato no sul da Califórnia, EUA, e permitiram com sucesso que a ponta do rotor de um helicóptero de nova geração de Marte excedesse brevemente a velocidade do som. Os testes foram realizados em um “simulador espacial de 25 pés” que pode simular a fina e fria atmosfera de dióxido de carbono de Marte, e um total de 137 testes foram concluídos.

A densidade da atmosfera marciana é cerca de 1% da da Terra, tornando difícil para os helicópteros obterem sustentação suficiente. Para melhorar o desempenho do voo, os engenheiros devem girar os rotores em velocidades extremamente altas. Anteriormente, quando o helicóptero Mars "Ingenuity" da NASA realizava sua missão, a velocidade do rotor era limitada a menos de 2.700 rpm para evitar efeitos aerodinâmicos complexos que podem ocorrer após a aproximação da barreira do som e para evitar que fluxos de ar repentinos, como redemoinhos de poeira, empurrassem a ponta do rotor para um estado supersônico.

Este teste utilizou um rotor de três pás desenvolvido pela American Aviation Environmental Corporation. Os engenheiros primeiro extraíram o ar da cabine simulada, depois injetaram dióxido de carbono com pressão próxima ao ambiente marciano e aumentaram gradualmente a velocidade do fluxo de ar e a velocidade do rotor. Quando a velocidade de rotação atinge 3750 rpm, a velocidade da ponta do rotor atinge cerca de Mach 0,98. Posteriormente, a equipe continuou a aumentar o fluxo de ar de barlavento e, finalmente, empurrou a velocidade da ponta do rotor para Mach 1,08.

Os resultados mostram que a rotação supersônica aumenta a sustentação da aeronave em cerca de 30%. Isto significa que se espera que os futuros helicópteros de Marte transportem instrumentos científicos mais pesados, sensores mais avançados e baterias de maior capacidade, permitindo-lhes realizar missões de exploração de longa duração e de baixa altitude, cobrindo um alcance mais amplo.

A equipe de pesquisa também testou um rotor de duas pás projetado para o conceito da missão SkyFall. Como suas pás são um pouco mais longas, uma velocidade de ponta quase supersônica semelhante pode ser obtida quando a velocidade de rotação atinge cerca de 3.570 rpm.

Resultados de testes relevantes foram incorporados aos requisitos de projeto da missão "SkyFall". A missão planeja aproveitar a experiência técnica do "Ingenuity" e entregar três helicópteros Mars de nova geração a Marte já em dezembro de 2028. A campanha de testes é financiada pelo Projeto de Exploração de Marte da NASA e visa melhorar a capacidade de carga útil e o desempenho de voo de futuras aeronaves de Marte.