Imagen de video de alta velocidad del cuerpo de vuelo cónico lanzado desde una pistola de gas ligero de dos etapas que viaja a 5.1 km / s (Mach 14.8, 11, 400 mph). El material arrancado del objeto volador está tan caliente que brilla, permitiendo que el objeto sea fotografiado en vuelo. Crédito:Southwest Research Institute
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-Armada-NASA-Fuerza Aérea (JANNAF) de 2019 describe una serie de pruebas realizadas en la sede de SwRI en San Antonio que aclaran las condiciones que una futura aeronave puede experimentar viajando más rápido que 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, el autor principal del estudio. "Algunos puntos detrás de la onda de choque creada por el vehículo están más calientes que la superficie del sol. Esencialmente, está volando a través de este extraño entorno químico que hace que todo lo que viaja a través de él se caliente, derretirse y reaccionar químicamente con el aire ".
Porque ese entorno es tan único, recrear condiciones de vuelo realistas para probar vehículos para vuelos hipersónicos es un desafío. Los túneles de viento pueden coincidir con algunas de las condiciones, pero no reproduzca los efectos químicos que experimentaría un vehículo hipersónico en el entorno de vuelo real. Mueschke y sus colegas utilizaron el sistema de cañón de gas ligero de dos etapas de SwRI para simular condiciones de vuelo hipersónico.
El sistema de armas 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.
La pistola de gas ligero de dos etapas en la sede de San Antonio del Southwest Research Institute fue fundamental en un nuevo estudio que se centró en las condiciones del vuelo hipersónico. Crédito:Southwest Research Institute
Los ingenieros de SwRI utilizaron el sistema de cañones para propulsar objetos a velocidades de Mach 10 a 15 para estudiar cómo las condiciones de vuelo hipersónico afectarían una variedad de materiales y geometrías.
"El objetivo aquí es examinar cómo reaccionan estos proyectiles aerodinámicamente inestables a este entorno 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 hipersónico 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 al mismo tiempo que proporciona un entorno de vuelo acústico y químicamente prístino.
El estudio, coautor de Mueschke, describe la serie de pruebas. El demostró que al hacer volar pequeños objetos de diferentes formas a través de diferentes altitudes de vuelo equivalentes, pueden observar el calentamiento intenso y la pérdida de material del vehículo que se produce en los vehículos de tamaño completo debido a las turbulentas transiciones de la capa límite y las complejas interacciones de las ondas de choque.
"No solo estamos demostrando una capacidad de investigación novedosa, ", Dijo Mueschke." Esta investigación nos ayudará a abordar los problemas materiales asociados con el vuelo hipersónico, el primer paso hacia la tecnología del mañana ".
