DARPA desenvolve motor que permite voo hipersônico desde a decolagem sem uso de foguetes descartáveis

A DARPA desenvolve o programa Advanced Full Range Engine (AFRE), que busca solucionar um dos principais gargalos da engenharia aeronáutica: a criação de um sistema de propulsão capaz de operar desde a decolagem até o voo hipersônico, superando a marca de Mach 5 (aproximadamente 5.300 km/h). O projeto visa eliminar a dependência de foguetes descartáveis para impulsionar aeronaves até a faixa hipersônica, permitindo que um único motor realize todo o trajeto.

A solução técnica proposta é a arquitetura Turbine-Based Combined Cycle (TBCC). Esse sistema integra um motor a turbina, eficiente para baixas velocidades e decolagens, a um ramjet de modo duplo, destinado a altas velocidades. Enquanto turbinas convencionais perdem eficiência entre Mach 2 e 3, motores como ramjets e scramjets exigem que o veículo já esteja em alta velocidade para comprimir o ar e gerar combustão, o que impede que operem a partir do repouso.

O funcionamento do AFRE prevê que a aeronave utilize a turbina no início do voo e, conforme a aceleração aumenta, ocorra uma transição interna. Nesse processo, os componentes da turbina são desligados gradualmente enquanto o modo ramjet ou scramjet é ativado. No regime hipersônico, a combustão ocorre com o fluxo de ar em velocidade supersônica, sem desaceleração completa, o que amplia a eficiência energética.

Essa transição é o ponto mais crítico do projeto, pois envolve mudanças bruscas de pressão, temperatura e dinâmica de fluxo, podendo causar instabilidade de combustão, perda de empuxo ou falhas estruturais. Para mitigar esses riscos, a DARPA investe em novos sistemas de controle, arquitetura integrada e materiais avançados. O enfrentamento do calor extremo é prioridade, já que o atrito com o ar acima de Mach 5 pode elevar a temperatura da superfície a mais de 1.000 °C. A agência utiliza cerâmicas de alta performance, ligas metálicas e técnicas de gerenciamento térmico para dissipar o calor e evitar a fadiga térmica.

Embora veículos experimentais como o X-43 da NASA e o X-51 Waverider tenham comprovado a viabilidade do scramjet, eles não operavam desde a decolagem. O AFRE pretende transformar esse conceito em um sistema operacional e reutilizável, reduzindo os custos operacionais ao extinguir o uso de estágios descartáveis.

O impacto dessa tecnologia abrange as esferas civil e militar. No transporte global, trajetos intercontinentais seriam drasticamente reduzidos, como um voo entre Nova York e Tóquio em menos de 3 horas. Na defesa, a capacidade de lançar aeronaves reutilizáveis permitiria respostas rápidas e missões de reconhecimento global com alta dificuldade de interceptação por sistemas tradicionais.

Apesar da competição tecnológica entre Estados Unidos, China, Rússia e Japão, a versatilidade do sistema TBCC diferencia o projeto AFRE. Contudo, a implementação real ainda depende de superar barreiras de certificação, segurança e infraestrutura, além de anos de testes para validar a transição do laboratório para o uso operacional.