Los ingenieros del Southwest Research Institute están avanzando en lo que los investigadores saben sobre el vuelo hipersónico. Un nuevo estudio presentado en la Reunión de Propulsión Conjunta Ejército-Marina-NASA-Fuerza Aérea JANNAF de 2019 describe una serie de pruebas realizadas en la sede de SwRI en San Antonio que aclaran elcondiciones que un futuro avión puede experimentar viajando a más de 10 veces la velocidad del sonido.
"La velocidad hipersónica se define como más rápida que cinco veces la velocidad del sonido o mayor que Mach 5. Cuando algo vuela tan rápido, el aire se descompondrá químicamente alrededor de la nave", dijo el Dr. Nicholas J. Mueschke de SwRI, del estudioautor principal. "Algunos puntos detrás de la onda de choque creada por el vehículo son más calientes que la superficie del sol. Esencialmente, está volando a través de este extraño ambiente químico que hace que todo lo que viaja a través de él se caliente, se derrita y reaccione químicamente con el aire."
Debido a que ese entorno es tan único, recrear condiciones de vuelo realistas para probar vehículos con vuelo hipersónico es un desafío. Los túneles de viento pueden igualar algunas de las condiciones, pero no replican los efectos químicos que un vehículo hipersónico experimentaría en el vuelo realMueschke y sus colegas utilizaron el sistema de pistola de gas ligero de dos etapas de SwRI para simular condiciones de vuelo hipersónicas.
El sistema de pistola está diseñado para generar velocidades muy altas de hasta 7 kilómetros por segundo 15,660 mph. El sistema en sí tiene 22 metros 72 pies de largo y se usa tradicionalmente para estudiar balística.
Los ingenieros de SwRI usaron el sistema de pistola para propulsar objetos a velocidades de Mach 10 a 15 para estudiar cómo las condiciones de vuelo hipersónicas afectarían una variedad de materiales y geometrías.
"El objetivo aquí es examinar cómo reaccionan estos proyectiles aerodinámicamente inestables a este ambiente químico extremadamente intenso", dijo Mueschke.
Mueschke y sus colegas están trabajando para comprender cómo los vuelos de estos proyectiles más pequeños replican las verdaderas condiciones de vuelo hipersónicas que experimentan los vehículos a gran escala. Esto se puede lograr porque el rango de vuelo de la pistola de gas ligero puede imitar una amplia gama de altitudes de vuelo mientrastambién proporciona un entorno de vuelo acústico y químicamente prístino.
El estudio, en coautoría de Mueschke, describe la serie de pruebas. Se demostró que al volar pequeños objetos de diferentes formas a través de diferentes altitudes de vuelo equivalentes, pueden observar el intenso calentamiento y la pérdida de material del vehículo que ocurre en vehículos de tamaño completodebido a las transiciones turbulentas de la capa límite y las complejas interacciones de ondas de choque.
"No solo estamos demostrando una capacidad de investigación novedosa", dijo Mueschke. "Esta investigación nos ayudará a abordar problemas materiales asociados con el vuelo hipersónico, el primer paso hacia la tecnología del mañana".
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Materiales proporcionado por Instituto de Investigación del Sudoeste . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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