Se lanza un nuevo proyecto para fabricar cohetes hipersónicos

Un estatorreactor de combustión supersónica en la exposición MAKS-2009. Fuente: archivo

Un estatorreactor de combustión supersónica en la exposición MAKS-2009. Fuente: archivo

La Fundación para las Investigaciones del Futuro (FPI, por sus siglas en ruso) ha comenzado a financiar proyectos para el diseño de nuevos motores de detonación. Si los resultados son satisfactorios, Rusia podría marcar un punto de inflexión en dos sectores: el de la construcción de cohetes espaciales y el de la fabricación de aeronaves hipersónicas.

“Actualmente, los cálculos teóricos nos permiten afirmar que existe una perspectiva de futuro en esta línea de investigación”, anunció a Izvestia el vice director general y presidente del consejo de investigación del FPI Vitali Davydov.

“Esperamos poder ratificar próximamente la viabilidad y la efectividad de este método, así como poder aplicarlo tanto en el diseño de estatorreactores de combustión supersónica como en el de motores cohete”.

Davydov no ha informado de los detalles, aunque según datos aportados por Izvestia el FPI planea destinar a este proyecto cerca de 57 millones de dólares.

Entre los destinatarios de estos fondos para el desarrollo de proyectos de investigación y desarrollo (I + D) en este campo se encuentran los siguientes organismos: NPO Energomash, el Instituto Central de Motores de Aviación (CIAM), KB Soyuz y otros centros de investigación. 

Baratos y potentes

Los motores de combustión interna que se utilizan hoy en día funcionan según el ciclo Brayton, que consiste en la mezcla gradual de combustible y oxidante, la posterior compresión de dicha mezcla, su quema y combustión mediante la expansión de los productos calentados en la combustión.

La reacción se produce a velocidad subsónica. En los motores de detonación, la mezcla de combustible se quema mediante explosión y la reacción se propaga a través de la materia a velocidad supersónica. Al mismo tiempo, se propaga la onda de choque, a lo que sigue una reacción química en la mezcla de combustible que libera una gran cantidad de calor.

“En teoría, los motores de detonación superan la capacidad volumétrica existente en unas 50 ó 60 veces”, explica Pável Bulat, de la empresa petersburguesa KB Dinamika.

“Otra de sus ventajas es su precio. En este momento ya se pueden hacer motores de detonación por pulsos. Y si bien su eficacia energética no es superior a la de los motores existentes, su precio sí que será varias veces inferior. Y es que la presión de distribución del combustible es pequeña, pues la mezcla se comprime mediante una onda de choque. Además, las cámaras de combustión no necesitan refrigeración, puesto que el tiempo de combustión no es muy elevado.

Una fuente del equipo directivo de NPO Energomash ha informado a Izvestia de que el FPI ha asignado a la empresa cerca de 7 millones de dólares para el desarrollo de proyectos relacionados con la combustión por pulsos en un periodo de 3 años:

“Con este dinero debemos diseñar y probar un modelo experimental de una cámara de detonación para un motor cohete de combustible líquido. Pero mientras que los principales países ya se están dedicando a este tema y, según la información que tenemos, los norteamericanos lanzarán su primer misil de crucero con motor de detonación por pulsos dentro de cuatro años, nosotros aún tenemos que trabajar en ello”.

La revolución hipersónica

El dominio de la tecnología de la combustión por pulsos promete un antes y un después en el perfeccionamiento de las aeronaves hipersónicas. Según un interlocutor de Energomash, con los fondos del FPI, el CIAM planea crear un aparato que permita aumentar la velocidad hasta los 8 mach (es decir, 8 veces por encima de la velocidad del sonido).

Si se vuela a una velocidad de 5 mach con un motor convencional, para que el combustible arda se tiene que procurar un flujo subsónico en la cámara de combustión, es decir bajar de 5 mach a 1 mach. Esto produce una elevada carga térmica. Por esta razón, hoy en día los 5 mach y pico se consideran prácticamente el límite de velocidad de vuelo en las aeronaves hipersónicas. Sin embargo, la detonación por pulsos —que supera la barrera del sonido— se propaga a una velocidad de 2,5 a 3 mach. Es decir, que en un vuelo a una velocidad de 5 mach solo se frena hasta los 3 mach. Por lo tanto, la carga térmica resulta menor y se puede aumentar la velocidad con los mismos materiales.

Según una fuente de Roskosmos, con los fondos del FPI, la agencia KB Soyuz se encargará de diseñar un motor pequeño para vehículos aéreos no tripulados. No ha sido posible obtener ninguna declaración de Soyuz.

“Se trata de un cambio importante, una revolución tecnológica”, declara Adréi Ionin, corresponsal de la Academia Rusa del Espacio Tsiolovski. “La obtención de resultados no está garantizada, las opiniones de los expertos difieren unas de otras; hay quien cree que es imposible, mientras que otros lo ven factible. Es un asunto delicado. Quien lo logre cambiará el rumbo de la exploración espacial. Sin duda, se deben financiar algunos proyectos que vayan más allá de la comprensión actual de los principios de la física. Como decía Albert Einstein, 'si tu idea no te parece una locura, lo más probable es que sea errónea'. De modo que siempre que se cuente con un buen equipo de diseñadores y el trasfondo adecuado, la financiación en esta dirección resulta muy conveniente”.

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Artículo publicado originalmente en ruso en Izvestia.