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Los ingenieros acaban de encender un motor de detonación giratorio 'imposible' por primera vez

Los ingenieros acaban de encender un motor de detonación giratorio 'imposible' por primera vez

Lo imposible acaba de ser posible: un equipo de investigadores que trabaja con la Fuerza Aérea de los EE. UU. Acaba de construir y probar con éxito un modelo experimental de un motor de detonación giratorio, que utiliza explosiones giratorias dentro de un canal circular para generar un empuje súper eficiente.

Esta es una noticia increíblemente importante, ya que este tipo de motores requieren mucho menos combustible que los motores de combustión interna habituales que se utilizan actualmente para impulsar cohetes. Este podría ser el futuro de llevar nuestras naves al espacio: una forma más eficiente y mucho más ligera.

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Combustión frente a detonación

Aquí está la cuestión: la combustión es un proceso relativamente lento y controlado y es el resultado de la reacción entre el combustible y el oxígeno a altas temperaturas. Los motores que utilizan combustión son una tecnología que conocemos desde hace mucho tiempo.

Sin embargo, iniciada por ingenieros en la década de 1950, la detonación es una tecnología bastante nueva. Libera más energía de una masa de combustible significativamente menor que la combustión, que es la razón por la que los científicos de cohetes han estado trabajando en la idea de un cohete de detonación giratorio como una forma de reducir el peso y agregar empuje. Es rápido, caótico y no somos tan buenos para predecirlo, por lo que ha sido difícil de lograr y mantener.

¡Funciona!

Ahora, un equipo de ingenieros de la Universidad de Florida Central, que trabaja con el Programa de motores de cohetes de detonación giratoria en el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea, parece haberlo calculado.

Su modelo de laboratorio de trabajo es un banco de pruebas de cobre de 3 pulgadas que utiliza una mezcla de hidrógeno y oxígeno como combustible.

Kareem Ahmad, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la UCF, dice: "El estudio presenta, por primera vez, evidencia experimental de una detonación segura y funcional de un propulsor de hidrógeno y oxígeno en un motor de cohete de detonación giratoria. La detonación es sostenida. continuamente hasta que se corta el combustible. Hemos probado hasta 200 lbf, pero el empuje aumenta linealmente con el flujo másico del propulsor ".

El secreto fue una puesta a punto

Para lograr esta hazaña revolucionaria, los investigadores necesitaban una puesta a punto.

El equipo creó un cuidadoso equilibrio de hidrógeno y oxígeno, que probaron en su pequeño motor de cohete de detonación giratoria de 3 pulgadas, remodelado después de uno diseñado por el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU.

Según Ahmed, "Tenemos que ajustar los tamaños de los chorros que liberan los propulsores para mejorar la mezcla de una mezcla local de hidrógeno y oxígeno. Por lo tanto, cuando se produce la explosión giratoria para esta nueva mezcla, todavía se mantiene. Porque si tienes la mezcla de la composición está ligeramente apagada, tenderá a deflagrarse o arder lentamente en lugar de detonar ".

Funcionó. Para demostrarlo, el equipo inyectó un trazador de metano en el hidrógeno y utilizó una cámara para capturar las ondas de detonación.

Según el equipo, estas imágenes muestran detonaciones co-rotativas continuas de cinco ondas que se mueven en sentido antihorario.

Puedes ver este video del cohete disparando a continuación.

Resultados innovadores crearon una ola entre la comunidad

Según William Hargus, líder del Programa de motores de cohetes de detonación giratoria del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea, los resultados han creado una nueva ola entre la comunidad de investigación internacional. "Varios proyectos ahora están reexaminando la combustión por detonación de hidrógeno dentro de los motores de cohetes de detonación rotativos debido a estos resultados".

Esta es una noticia tan emocionante. El diseño del motor está siendo evaluado como un posible reemplazo para el cohete RL-10 de Aerojet Rocketdyne, según New Atlas. "La Fuerza Aérea de los Estados Unidos tiene como objetivo una prueba de vuelo de lanzamiento de cohetes para 2025 y estamos contribuyendo a lograr ese objetivo". dice Ahmed.

Los motores de detonación rotativos podrían aligerar la carga útil de los cohetes, reducir los costos del lanzamiento del cohete y, además, podría resultar en una reducción del 25% en el uso de combustible en los barcos de la Armada de los EE. UU.

El equipo ha publicado el estudio en la revista Combustión y llama.


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