El Instituto de Investigación del Suroeste (SwRI) ha completado una expansión significativa de su instalación High Energy Annex Test (HEAT) en San Antonio, Texas, que permite simular por primera vez en un entorno controlado de laboratorio las condiciones extremas experimentadas durante vuelos hipersónicos y supersónicos, según reportó Interesting Engineering.
Los vehículos hipersónicos viajan a velocidades de Mach 5 o superiores, lo que equivale a aproximadamente 6.126 kilómetros por hora al nivel del mar, y están expuestos a temperaturas superiores a 760 grados Celsius mientras operan en aire enrarecido y de baja presión a grandes altitudes. Recrear estas condiciones en tierra ha sido históricamente uno de los mayores desafíos en el desarrollo de propulsión hipersónica, requiriendo flujo de aire de alta velocidad estable y control preciso de presión y temperatura.
Austin Jones, ingeniero investigador y líder del proyecto en SwRI, explicó que "las pruebas en vuelo real de alta velocidad son costosas y riesgosas, por lo que las pruebas simuladas precisas son importantes". La instalación HEAT ahora soporta pruebas de scramjets (motores de combustión supersónica), ramjets (motores de admisión de aire), pequeñas turbinas de gas y propulsores de cohete en un entorno de laboratorio controlado.
Para lograr estas capacidades, los ingenieros de SwRI instalaron un sistema eyector que genera las condiciones de baja presión necesarias para pruebas realistas de motores. El sistema funciona utilizando aire de alta presión para producir un chorro de rápido movimiento que extrae aire circundante a través de una boquilla, reduciendo la presión aguas abajo y creando un vacío. Jones detalló que "simular un sistema aislador de scramjet requiere flujo supersónico muy caliente a través de un conducto. Para lograr eso, añadimos el eyector y utilizamos un sistema existente de aire calentado eléctricamente de alta presión aguas arriba".
La instalación mejorada puede ahora recrear condiciones de alta altitud con presiones tan bajas como 2,5 libras por pulgada cuadrada (psi), lo que permite soportar una amplia gama de pruebas de propulsión supersónica. El equipo de investigación ya ha demostrado temperaturas de hasta 760 grados Celsius mientras generaba exitosamente condiciones de aislador de scramjet equivalentes a velocidades de vuelo aproximadamente de Mach 4.
Jones señaló que "las nuevas capacidades de la instalación nos permiten simular estas condiciones extremas en un entorno de laboratorio mientras permitimos que se incorporen ajustes y mejoras antes de las pruebas en el mundo real". El proyecto sigue en curso mientras los ingenieros continúan expandiendo las capacidades de la instalación para soportar futuras investigaciones hipersónicas.
SwRI indicó que el proyecto busca abordar una brecha crítica en el desarrollo de vehículos hipersónicos. Las mejoras permiten pruebas controladas de scramjets, ramjets, pequeñas turbinas de gas y propulsores de cohete, con el objetivo de reducir significativamente el tiempo de desarrollo, disminuir costos y mejorar el desempeño de sistemas de propulsión de alta velocidad avanzada antes de que avancen a demostraciones de vuelo.
Esta capacidad de prueba simulada representa un avance importante para la industria aeroespacial y de defensa estadounidense, permitiendo que los desarrolladores de tecnología hipersónica realicen iteraciones rápidas y económicas en el diseño de motores antes de invertir en costosos programas de vuelo de prueba. La instalación HEAT se posiciona como un recurso crítico para mantener la ventaja tecnológica estadounidense en propulsión hipersónica, un campo de importancia estratégica creciente para aplicaciones militares y potencialmente civiles.