USAF testa pod de energia direcionada em túnel de vento
USAF testa pod de energia direcionada em túnel de vento. Seção de Aerodinâmica do Complexo de Desenvolvimento de Engenharia da Arnold AFB (AEDC – Arnold Engineering Development Complex) está ajudando a USAF tornar os sistemas energia dirigida (DE – Directed Energy) uma realidade. Os sistemas DE usam lasers ou microondas de alta energia para degradar ou destruir ameaças e alvos.
“Há um interesse crescente por sistemas de energia direcionada dentro do US DoD [Departamento de Defesa] para muitos propósitos, especialmente para defender nossos sistemas e pessoal”, disse o Dr. Rich Roberts, chefe da Seção de Separação de Armazém de Filiais de Aerodinâmica. “Existem vários sistemas em uso e sendo desenvolvidos em todo o DOD. Integrar os sistemas DE em aeronaves tem benefícios óbvios, mas também cria desafios, especialmente em velocidades mais altas”.
Durante o voo, uma aeronave cria ondas de choque no ar e outros distúrbios de fluxo de “aero-ópticos” que podem afetar a qualidade do feixe e a eficácia de um sistema DE. O teste do túnel de vento permite que os engenheiros de teste visualizem e meçam essas mudanças no fluxo de ar enquanto controlam variáveis como o número de Mach e a pressão da altitude
Um teste DE conduzido recentemente no túnel de vento transônico de 4 pés, ou 4T, é o resultado de aproximadamente oito anos de trabalho. Os engenheiros da AEDC trabalharam com a MZA Associates Corp., por meio de Small Business Innovative Research (SBIR), em projetos de preparação comercial para desenvolver o Sistema de Medição de Isolamento Aero, ou AIMS, para permitir testes DE aero-ópticos nos túneis de vento.
“Simplificando, este sistema transmite um laser para o modelo, usa uma espécie de bancada óptica miniaturizada dentro do modelo e, em seguida, usa fibra óptica para canalizar os dados para um sistema de sensor frontal de onda”, disse Roberts. “A partir daí, podemos analisar dados que nos dizem como o laser foi impactado pelo campo de fluxo do túnel ao redor do modelo”.
A MZA também foi a cliente para o teste recente. A empresa tem trabalhado com a Defense Advanced Research Projects Agency em um projeto de aero-mitigação supersônica com o objetivo de diminuir o impacto do fluxo de alta velocidade sobre uma torre. Um protótipo de uma cerca de mitigação de fluxo foi testado no 4T.
“Estamos observando como esse projeto controla o fluxo de ar sobre a torre para minimizar o impacto do ar em movimento no desempenho do sistema”, disse Roberts. “Também estamos comparando dados de teste de túnel com dados CFD [dinâmica de fluidos computacional] gerados anteriormente para garantir que as simulações representem corretamente os dados reais. Este teste no 4T foi a primeira vez que este sistema foi testado experimentalmente em condições supersônicas, além da primeira vez que o sistema AIMS foi usado no AEDC. O teste correu muito bem, obtendo todos os dados prioritários ao longo de dois dias de teste. Uma análise inicial dos dados mostra uma melhoria significativa na qualidade do feixe usando este novo design de cerca aerodinâmica”.
Com base nessa nova capacidade, a AEDC está trabalhando por meio de um projeto SBIR para desenvolver o Integrated Directed Energy Aero-Optical Surrogate (IDEAS), que é um modelo de subescala de uma aeronave F-15 com a capacidade de testar os pods de laser. O hardware IDEAS está programado para passar por testes de aceitação ainda este ano.
“A capacidade de realizar testes aero-ópticos de sistemas de energia direcionada nos túneis de vento representa uma nova capacidade de teste para AEDC”, disse Roberts. “À medida que mais sistemas DE são desenvolvidos e integrados nas aeronaves, seremos capazes de ajudar nas decisões de projeto, criando envelopes de emprego, definindo saídas de carregamento de armas adjacentes e outras coisas rotineiramente necessárias para escritórios de programa e fabricantes.”