Cientistas do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA (NRL) estão conduzindo um estudo com o objetivo de obter uma compreensão mais profunda dos complexos processos de combustão dentro de um motor ramjet de combustível sólido (SFRJ). Esta pesquisa busca solucionar um desafio de longa data no desenvolvimento deste sistema de propulsão: como observar e prever com precisão o ambiente de alta temperatura e alta pressão dentro da câmara de combustão. Os pesquisadores estão aplicando técnicas de diagnóstico óptico para obter dados difíceis de coletar usando métodos de detecção tradicionais.

Este sistema de propulsão utiliza combustível sólido, extraindo oxigênio diretamente do ar para gerar empuxo. O cientista da combustão Dr. Brian Boyco afirmou: "Se você substituir todo o oxidante por oxigênio do ar para queimar o combustível, o alcance poderia aumentar de 200% a 300% com o mesmo tamanho." No entanto, o ambiente extremamente hostil dentro da câmara de combustão torna a medição e a previsão direta de seu desempenho excepcionalmente difíceis. Boyco explicou: "Em um motor ramjet de combustível sólido, não é possível controlar diretamente a vazão mássica como em um sistema líquido. O calor gerado pela combustão impulsiona a vaporização do combustível sólido, portanto, a pressão, a temperatura e o fluxo de ar, por sua vez, afetam o funcionamento do motor."

Para superar esses obstáculos, a equipe de pesquisa empregou uma estratégia que combina métodos avançados de diagnóstico óptico com simulações computacionais de alta fidelidade. O cientista computacional sênior, Dr. David Kessler, destaca: "Essas técnicas de diagnóstico nos fornecem dados inéditos. Elas nos permitem medir substâncias gasosas e temperaturas em ambientes onde as sondas tradicionais não podem operar." Esses novos dados são usados ​​para validar e aprimorar modelos computacionais, mudando o processo de desenvolvimento de uma abordagem baseada em tentativa e erro para uma abordagem mais preditiva.

Atualmente, essa pesquisa sobre sistemas de propulsão permanece em fase laboratorial. A equipe de pesquisa está trabalhando para estender gradualmente o conhecimento adquirido a partir de experimentos em pequena escala e ferramentas validadas para testes em maior escala, mais próximos de aplicações no mundo real, fornecendo, em última análise, uma base tecnológica para o desenvolvimento de aeronaves de longo alcance e alta velocidade mais eficientes.