Pode um avião com motores de ar respirável em vôo nivelado atingir velocidade suficiente para fazer uma única órbita?

Não.

Atualmente, o recorde de altitude para um jato é de 37.650m (este é um registro de zoom e subida, não vôo prolongado).

Ralph J resume a questão muito bem, mas deixe-me adicionar alguns dados:

Ramjets são o tipo de mecanismo que parece o mais próximo do que você deseja alcançar. Eles atingem 2km / s A velocidade orbital seria 7km / s . E isso é com uma carga mínima.

Existe um problema inextricável com a omissão do O2:

• Você precisa de um significativo O2 para ter impulso
• Você não pode obter impulso se houver atmosfera (Arraste + aquecimento)

Por fim; para conseguir uma órbita, você precisa de uma queima de circularização, que só pode ser feita fora da atmosfera.

O ponto mais baixo da sua órbita não pode ser maior que a menor queimadura realizada. Usando apenas O2 atmosférico; sua órbita será obrigada a entrar novamente em sua primeira revolução.

(Se você pretende alcançar a velocidade de escape, no entanto, isso não é mais um problema).

Isso tem sido um desejo da comunidade de aviação; de fato, no começo da corrida espacial, o lado da Força Aérea tentou chegar ao espaço usando aviões. Isso levou a uma série de estudos sobre veículos de reentrada e culminou no X-15 programa .

Do outro lado estavam os caras do Exército que receberam ajuda substancial de outro pessoal do Exército (em ambos os lados da cortina de ferro). Ironicamente, esses outros caras do Exército primeiro quiseram oferecer seus foguetes para a Luftwaffe, mas lá foi percebido como irremediavelmente ineficiente.

O principal problema em atingir velocidades acima de Mach 4 com propulsão por respiração é abrandar o ar o suficiente para que ele possa ser aquecido, geralmente por combustão . Diminuir o ar aquecerá, então o truque é desacelerá-lo apenas um pouco para que o aquecimento fique limitado e deixe margem suficiente para a combustão. Infelizmente, há sempre algum ar que é retardado até um ponto final e aquecido ao temperatura do ponto de estagnação , que rapidamente excede os limites de materiais de construção conhecidos acima de Mach 5, portanto é necessário um resfriamento ativo.

Com um combustível criogênico muito calor pode ser absorvido, e há plans para projetar motores que se resfriam e o ar que entra para chegar perto da velocidade orbital. O último passo nesses planos é coberto por um foguete puro, no entanto. A transição da respiração do ar para a propulsão de foguete pura, nesse caso, foi estabelecida em Mach 5,4 e 26 km de altitude.

A embarcação precisará atingir uma velocidade de escape de 11 km / s, acima de 40.000 km / h. A embarcação mais rápida com um motor de respiração aérea, o X-43A , tem voado a 10.617 km / h, então ainda não estamos lá infelizmente.

Scramjets só funcionam a partir de M 4.5, então se você usasse apenas máquinas de criação de ar Teria que começar com um jato de turbina, depois de M 2,5 em diante, um ramjet e, em seguida, um scramjet - e então você tem apenas 25% do caminho de velocidade. No entanto, uma plataforma construída dessa forma seria útil para colocar cargas maiores em órbita do que com motores de foguete. Parece não haver nenhum motor de foguete em fuga no futuro previsível.