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Scramjets

De los ramjets a los scramjets

19/07/2002

El pasado 30 de mayo, ingenieros estadounidenses ensayaron en un túnel de viento un nuevo tipo de motor para un misil crucero. Llamado scramjet, utiliza hidrocarburos líquidos como combustible y es capaz de alcanzar una velocidad de Mach 6,5 a una altitud de 90.000 pies. Un vehículo extraordinariamente rápido, más de seis veces la velocidad del sonido, y por tanto dentro de la categoría de los sistemas hipersónicos.

A diferencia de los cohetes y misiles convencionales, que transportan a bordo el combustible y el oxidante necesarios, ya que deberán funcionar fuera de la atmósfera, los motores a reacción sólo necesitan llevar combustible, ya que el oxidante lo toman de la atmósfera (oxígeno). Pero para poder usar el aire deben comprimirlo de tal manera que alcance la temperatura adecuada. Así, los turborreactores usan grandes turbinas que permiten realizar esta función incluso cuando el vehículo aún no va demasiado deprisa.

Cuando el vehículo ha alcanzando una velocidad elevada, el aire puede ser comprimido sin la participación de una turbina. Este tipo de motores, que sólo operan en particulares regímenes de velocidad, se llaman ramjets, y su desventaja reside en que primero hay que acelerar lo suficiente, lo cual se consigue mediante el uso de un motor cohete o de otros vehículos que actúan como nave nodriza.

Los ramjets pueden alcanzar muy altas velocidades, pero el denominado scramjet aún puede ir más lejos. Los scramjets funcionan como un ramjet, pero son capaces de gestionar la dinámica de una combustión cuando el aire se mueve más rápido que el sonido. Así, los ramjets pueden alcanzar Mach 4 dado que el aire interno es "frenado" hasta una velocidad subsónica, mientras que los scramjets pueden superar Mach 5 con dicho aire moviéndose a velocidades supersónicas.

Hasta la fecha, nadie ha probado con éxito un scramjet en vuelo. Pero hay diversas iniciativas que prometen intentarlo en breve. El nuevo motor diseñado por el John´s Hopkins University Applied Physics Laboratory es una de estas iniciativas, bautizada como HyFly. Su desarrollo está patrocinado por la Defense Advance Research Projects Agency y por la Office of Naval Research, que buscan su aplicación en misiles.

Se espera realizar pronto pruebas en vuelo a Mach 6 y con un alcance de 600 millas náuticas. De momento, se han realizado varios ensayos en túneles de viento. Si el prototipo tiene éxito, una versión operativa podrá utilizarse para propulsar misiles crucero (no balísticos) que serán lanzados desde barcos, submarinos y aviones. El calendario de ensayos establece un primer vuelo a Mach 4 en noviembre de 2004 y a Mach 6 un año después.

Lanzado el Hyshot

02/08/2002

Aunque aún están analizando la telemetría, los investigadores de la University of Queensland anuncian el aparente éxito en el despegue del experimento HyShot. El vehículo, acelerado por un cohete sonda desde el Woomera Prohibited Range, ha tratado de conseguir el primer vuelo de un motor scramjet.

El lanzamiento, efectuado el 30 de julio, se desarrolló normalmente. El cohete acelerador Terrier Orion Mk70 partió desde Woomera (Australia) a las 02:05 UTC y siguió la ruta prevista. Durante todo el vuelo, los ingenieros recibieron la telemetría con los datos de la misión.

Pero aunque los signos son positivos, explica Allan Paull, el responsable del proyecto, aún es pronto para decir que el experimento ha sido un éxito completo. De hecho, el scramjet sólo debía operar durante los últimos segundos de un vuelo que duró 10 minutos. Es en esta fase de la trayectoria cuando el vehículo ha alcanzado la velocidad suficiente, tras el apogeo, para desarrollar la combustión adecuada.

Los scramjets, en efecto, son motores ramjet de combustión supersónica. Si el programa HyShot tiene éxito, se abrirían las puertas a los vuelos entre Sydney y Londres en apenas dos horas. El sistema también revolucionará la industria del lanzamiento de pequeñas cargas al espacio, ya que reducirá en gran medida sus costes.

Los scramjets toman el oxígeno de la atmósfera, de modo que pueden acelerar dentro de ella transportando una menor cantidad de propergoles (en especial el oxidante con el que se debe quemar el combustible). A determinada altitud, donde ya no hay oxígeno, pueden ser relevados por un cohete convencional.

El cohete Terrier Orion debía llevar a su carga útil, el scramjet, hasta una velocidad de Mach 7,6. El punto más alto de la trayectoria estaría sobre los 314 km, y el vehículo debía impactar a unos 371 km del punto de despegue.

Los ingenieros de Queensland ya lanzaron un cohete de este tipo hace algunos meses, pero el vuelo (llamado "Hilary") fue un fracaso. La nueva tentativa ha sido bautizada como "Hans".

Los científicos tratarán de localizar al scramjet en la zona de impacto. Para ello lo dotaron de un sistema de localización usado habitualmente para el seguimiento de un curioso marsupial australiano.