Sistema de propulsión para vuelo hipersónico

Los investigadores desarrollaron un sistema de propulsión que podría allanar el camino para vuelos hipersónicos, como viajar de Nueva York a Los Ángeles en menos de 30 minutos. Desarrollaron una forma de estabilizar la detonación necesaria para la propulsión hipersónica mediante la creación de una cámara de reacción hipersónica especial para motores a reacción.

Hay un esfuerzo cada vez mayor para desarrollar sistemas de propulsión robustos para vuelos hipersónicos y supersónicos que permitirían volar a través de la atmósfera a velocidades muy altas y también permitirían una entrada y salida eficientes de las atmósferas planetarias. La estabilización de una detonación, la forma más poderosa de reacción intensa y liberación de energía, tiene el potencial de hacer avanzar los sistemas hipersónicos de propulsión y energía.

El sistema podría permitir viajes aéreos a velocidades de Mach 6 a 17, que es más de 4600 a 13 000 millas por hora. La tecnología aprovecha el poder de una onda de detonación oblicua que se formó utilizando una rampa en ángulo dentro de la cámara de reacción para crear una onda de choque que induce la detonación para la propulsión. A diferencia de las ondas de detonación giratorias que giran, las ondas de detonación oblicuas son estacionarias y estabilizadas.

La tecnología mejora la eficiencia del motor de propulsión a chorro para que se genere más energía usando menos combustible que los motores de propulsión tradicionales, aligerando así la carga de combustible y reduciendo los costos y las emisiones. Además de viajes aéreos más rápidos, la tecnología también podría usarse en cohetes para misiones espaciales, haciéndolos más livianos, viajan más lejos y se queman de manera más limpia.

Los sistemas de propulsión por detonación se han estudiado durante más de medio siglo, pero no han tenido éxito debido a los propulsores químicos utilizados o las formas en que se mezclaron. El trabajo anterior del equipo de investigación superó este problema equilibrando cuidadosamente la velocidad de los propulsores hidrógeno y oxígeno liberados en el motor para crear la primera evidencia experimental de una detonación giratoria.

La corta duración de la detonación, que a menudo ocurre solo en microsegundos o milisegundos, los hace difíciles de estudiar y poco prácticos para su uso. Los investigadores, sin embargo, pudieron mantener la duración de una onda de detonación durante tres segundos mediante la creación de una nueva cámara de reacción hipersónica, conocida como instalación de reacción hipersónica de alta entalpía (HyperREACT). La instalación contiene una cámara con una rampa de ángulo de 30 grados cerca de la cámara de mezcla de propulsor que estabiliza la onda de detonación oblicua.

Los próximos pasos para la investigación son la adición de nuevas herramientas de diagnóstico y medición para obtener una comprensión más profunda de los fenómenos. El equipo seguirá explorando más configuraciones experimentales para determinar con más detalle los criterios con los que se puede estabilizar una onda de detonación oblicua. Si tiene éxito en el avance de esta tecnología, la propulsión hipersónica basada en detonaciones podría implementarse en los viajes espaciales y atmosféricos humanos en las próximas décadas.