Crean un avión capaz de viajar seis veces más rápido que la velocidad del sonido

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La máquina en cuestión es el X-51A, un avión hipersónico que está diseñado por ingenieros de la Universidad de Purdue, en los Estados Unidos.

Aunque en un estadio temprano, scramjet promete servir, además, para construir aviones espaciales. Los científicos esperan que los vehículos de tecnología scramjet podrán ser comercializados hacia el año 2015, por lo que trabajan en diversos campos para perfeccionar el diseño, midiendo elementos como la velocidad del aire en vuelo o el rozamiento de éste sobre la superficie del avión.

Las pruebas con el X-51A se hicieron en el único túnel de viento o túnel aerodinámico capaz de funcionar con velocidades hipersónicas. En ingeniería, un túnel de viento sirve para estudiar los efectos del movimiento del aire alrededor de objetos sólidos.

Dentro de ese túnel, el objeto estudiado permanece estacionario mientras se fuerza el paso de aire o gas alrededor de él. Sus usos son tan amplios como para abarcar el testeo de los efectos del movimiento del aire en aviones, naves espaciales, misiles, automóviles, edificios o puentes.

Hay que tener en cuenta que la velocidad del sonido varía según el medio en el cual se esté propagando. En el aire (a una temperatura de 20 °C) dicha velocidad es de 340 m/s (1.224 km/h), mientras que si la temperatura es de 0 °C el sonido va a una velocidad de 331 m/s, y si el calor sube en 1 °C la velocidad del sonido aumenta en 0,6 m/s.

Por qué las pruebas

Lo que precisan los ingenieros es información detallada acerca de la manera en que el flujo de aire varía y va de suave a turbulento, a medida que se acelera sobre la superficie del avión. Dicha información resulta esencial para el diseño óptimo de aviones que circulen a velocidades hipersónicas, de casi 6.400 kilómetros por hora.

Básicamente, la investigación de los de Purdue se centró en la parte frontal del avión. Así es como la aeronave X-51A tiene una saliente en forma de cuchara en su parte baja, por donde el aire es precipitado al acceso a la cámara de combustión del motor.

Resulta esencial que el aire entrante en este acceso sea turbulento a velocidades supersónicas para que el motor no se colapse y el avión acabe estrellándose.

Por esta razón, el aire deber ser convertido en turbulencia antes de entrar en el acceso, lo que se logra utilizando una banda de metal levadiza situada cerca de él, que permite que el aire tropiece durante su fluido, y se transforme.

Al mismo tiempo, el flujo de aire sobre la parte alta del vehículo debe ser lo más suave posible para reducir la fricción y el calor. Son las pruebas que se están haciendo ahora las que permitirán definir el diseño de esta parte del avión, en función del calor y de la fricción que puedan acumularse en vuelo.

Para ello, los investigadores utilizaron una pintura sensible a la temperatura con la que midieron hasta qué punto esta parte de la superficie de la nave se calentaría con el rozamiento del aire. La pintura cambiaba de color en función del calor acumulado.

Los científicos esperan que los aviones con scramjet puedan ser usados en 2015. Esta tecnología podría ser usada, por caso, en el diseño de aviones espaciales mucho más baratos que los actuales cohetes espaciales. Esto último, a su vez, permitiría trasladar mercancía de manera orbital.

Y es que el scramjet ofrece unas prestaciones similares a las de un cohete, aunque con la diferencia de que no lleva el oxígeno almacenado en un depósito, sino que lo toma del aire. Esto reduce en gran medida el peso de las aeronaves con respecto a los cohetes espaciales convencionales, en los que el oxígeno supone más del 50% del peso total. Por eso, la tecnología scramjet podría utilizarse en el despegue y en vuelos atmosféricos iniciales.