Cuando la velocidad de vuelo supera Mach 5, los aviones hipersónicos encontrarán altas temperaturas superiores a los 2200°C (4000°F). ¿Cómo proteger el avión de los efectos de las altas temperaturas? El Centro de Investigación de Tecnología RTX cree que la respuesta es hacerlos sudar.
Se espera que los vuelos hipersónicos revolucionen la industria de la aviación sin precedentes desde que se rompió la barrera del sonido en 1947. Sin embargo, pasar de velocidades supersónicas a hipersónicas ha demostrado ser más desafiante que pasar de velocidades subsónicas a supersónicas.
Uno de los mayores desafíos es la enorme cantidad de calor que genera un avión que viaja a más de cinco veces la velocidad del sonido. A estas temperaturas, todos los materiales, excepto los más exóticos, se derretirán o quedarán inutilizables. Esto significa que las líneas diseñadas y mecanizadas con precisión de un vehículo hipersónico, especialmente el borde de ataque, pueden redondearse y deformarse rápidamente, cambiando completamente la aerodinámica del vehículo.
La forma obvia de evitar esto es enfriar el revestimiento del avión. Desafortunadamente, para los sistemas tradicionales, esto significa mayor peso y complejidad, lo que a los ingenieros no les gusta especialmente.
Como alternativa, RTX, en virtud de un contrato DARPA, está estudiando la posibilidad de utilizar el mismo mecanismo que utilizamos para enfriar (sudar) para enfriar los vehículos hipersónicos.
La idea es instalar una red de microcanales en el borde de ataque de un vehículo hipersónico que entregaría líquido a la superficie de la piel de manera similar a las glándulas sudoríparas humanas. Cuando el líquido llega a la superficie de la piel, se evapora, quitando calor. De esta forma, el avión mantiene suficiente capacidad de refrigeración para mantener su rendimiento aerodinámico.
Según John Sharon, líder del equipo del proyecto en el Centro de Investigación de Tecnología RTX, utilizaron modelos predictivos y tecnología avanzada de microfabricación para crear un objeto de prueba en forma de cuña del tamaño de una tarjeta de crédito. Primero se coloca sobre un quemador descrito como una gran "antorcha de pudín de crema" y luego se utiliza un arco eléctrico para calentar y expandir el gas a altas temperaturas y altas velocidades que simulan más fielmente las condiciones de vuelo hipersónico.
El siguiente paso será mejorar la tecnología, reducir el tamaño de los canales de sudor y ampliar el objeto de prueba a la escala de un vehículo hipersónico a gran escala. Si la tecnología tiene éxito, también podría aplicarse a otros problemas, como la protección de las palas de las turbinas de gas.
"Cuando vuelas a más de cinco veces la velocidad del sonido, la temperatura aumenta muy rápidamente en una fracción de segundo", dijo Sharon. "Los miembros del equipo involucrados en el modelado hicieron un gran trabajo al estimar cuánto tiempo sobrevivirían las muestras de prueba".