A velocidades supersónicas, el aire que fluye sobre la superficie del avión puede alcanzar temperaturas de varios cientos de grados centígrados, lo que hace que las moléculas de la superficie vibren intensamente. Esta intensa vibración debilita los enlaces químicos que mantienen unidas las moléculas, lo que lleva a su eventual ruptura.
A medida que estas moléculas se rompen, entran en un estado altamente reactivo y pueden sufrir diversas reacciones químicas con otras moléculas del aire circundante. Este proceso, conocido como recombinación de superficie, puede conducir a la formación de nuevas especies químicas que pueden no ser estables en condiciones normales.
Algunos de los desafíos específicos que surgen de este fenómeno incluyen:
1. Degradación del material: Las reacciones químicas que ocurren en la superficie de la aeronave pueden degradar los materiales utilizados en su construcción, comprometiendo su resistencia e integridad. Esta degradación puede debilitar los componentes estructurales de la aeronave, lo que podría provocar fallas catastróficas.
2. Pérdida de rendimiento aerodinámico: Las reacciones de la superficie pueden alterar las propiedades aerodinámicas de la superficie de la aeronave, afectando sus características de sustentación y resistencia. Esto puede provocar una reducción de la estabilidad y la maniobrabilidad, lo que dificulta que el piloto controle la aeronave.
3. Formación de gases nocivos: Algunas de las reacciones químicas que tienen lugar durante los vuelos supersónicos pueden liberar gases nocivos, como el óxido nítrico (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2). Estos gases pueden suponer riesgos para la salud tanto de la tripulación como de los pasajeros y contribuir a la contaminación del aire.
4. Generación de plasma: A temperaturas y presiones extremadamente altas, los gases que reaccionan pueden alcanzar un estado de ionización, formando un plasma. Este plasma puede interferir con los sistemas electrónicos de la aeronave, provocando potencialmente fallos de funcionamiento y pérdida de control.
Para abordar estos desafíos, los ingenieros aeroespaciales emplean varias estrategias, como el uso de materiales avanzados resistentes a altas temperaturas y reacciones químicas, el desarrollo de sistemas de protección térmica para gestionar el calor y la optimización del diseño de aeronaves para minimizar los efectos del calentamiento aerodinámico.
