Propulsores iônicos: viabilidade do uso na atmosfera

Abstract

Propulsores iônicos, atualmente, são utilizados para propulsionar espaçonaves no vácuo, mas suas aplicações na atmosfera são quase nulas. O conservadorismo presente na indústria aeroespacial faz com que formas de propulsão convencionais sejam mais priorizadas e consequentemente possuem maior desenvolvimento tecnológico, por causa disso, a tecnologia de propulsão iônica na atmosfera é pouco desenvolvida e escassa, mesmo tendo um potencial comprovado por estudos passados. Devido a essa escassez de pesquisas sobre o assunto, este estudo visa obter dados e estudar a aplicabilidade do uso desse tipo de propulsão na atmosfera, como por exemplo a aplicação em aeronaves. Para tal, foi criado um protótipo recatado de um propulsor iônico e estudos sobre sua performance foram desenvolvidos. Propulsores iônico fazem parte de uma categoria de propulsores peculiares na engenharia aeroespacial, já que, ao invés de queimar um combustível inflamável e expelirem os gases da propulsão para o empuxo, fazem uso de uma fonte de alta tensão para ionizar um gás, e, através da mesma fonte elétrica, um campo elétrico acelera tais íons, gerando um empuxo específico, tendo uma eficiência muito maior em relação aos motores de combustão convencionais e não geram gases poluentes. Seu uso é aplicado especificamente no espaço, onde as aeronaves sofrem praticamente nenhum atrito e estão livres da força da gravidade.

Ionic thrusters are currently used to propel spacecraft in a vacuum, but applications in the atmosphere are almost zero. The conservatism present in the aerospace industry means that conventional forms of propulsion are more prioritized and consequently have greater technological development. Because of this, ion propulsion technology in the atmosphere is poorly developed and scarce, even though it has a potential proven by past studies. Due to the lack of research on the subject, this study aims to obtain data and study the applicability of using this type of propulsion in the atmosphere, such as in aircraft. To this end, a modest prototype of an ion thruster was created and studies on its performance were developed. Ionic thrusters are part of a category of peculiar thrusters in aerospace engineering, since, instead of burning a flammable fuel and expelling propulsion gases for thrust, they make use of a high voltage source to ionize a gas, and, through from the same electrical source, an electric field accelerates these ions, generating a specific thrust, having a much greater efficiency compared to conventional combustion engines and not generating polluting gases. Its use is applied specifically in space, where aircraft suffer practically no friction and are free from the force of gravity. This study aims to obtain data and study the applicability of using this type of propulsion in the atmosphere, such as application in aircraft.