Inventan una pieza clave para hacer viables los aviones hipersónicos

Los aviones hipersónicos son unas aeronaves capaces de volar a 5 veces la velocidad del sonido y hacer el trayecto entre Londres y Nueva York en solo 90 minutos. Hay ya varios proyectos en marcha para desarrollarlos, pero todavía tienen por delante grandes obstáculos técnicos que superar. Uno de ellos es solucionar el sobrecalentamiento que sufren estos aparatos cuando vuelan a velocidades que pueden alcanzar los 6.174 km/h. Un grupo de científicos australianos acaba de presentar una pequeña pieza que puede acabar con este problema.

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El equipo de investigadores de la Universidad RMIT de Melbourne, en Australia, ha desarrollado un nuevo catalizador, que según ellos puede ayudar a disipar el calor en los aviones hipersónicos. Los resultados de este descubrimiento tan prometedor se han publicado recientemente en la revista científica Chemical Communications.

Los catalizadores son unos compuestos que ayudan a acelerar las reacciones químicas sin que ellos mismos se vean afectados. El catalizador desarrollado por el equipo de la RMIT puede, según ellos, mezclarse con el combustible para ayudar a propulsar los aviones hipersónicos y, a la vez, servir como sistema de enfriamiento.

Según el doctor Selvakannan Periasamy, investigador principal del estudio, controlar la altísima temperatura que van acumulando los aviones hipersónicos cuando alcanzan la velocidad de Mach 5 —cinco veces la velocidad del sonido — es uno de los mayores retos en el desarrollo de esta tecnología.

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Otra de las investigadoras del equipo, la estudiante de doctorado Roxanne Hubesch, comenta que el uso de combustible como refrigerante es una de las soluciones más prometedores para el problema del sobrecalentamiento.

"Los combustibles que pueden absorber el calor mientras propulsan un avión son un objetivo clave para los científicos, pero esta idea se basa en reacciones químicas que consumen calor y necesitan catalizadores muy eficientes", afirma Hubesch. "Además, los inversores de calor en los que el combustible entra en contacto con los catalizadores deben ser lo más pequeño posible, debido a las estrechas limitaciones de volumen y peso en los aviones hipersónicos".

El equipo imprimió en 3D unos pequeños intercambiadores de calor hechos de aleaciones metálicas y los recubrió con zeolitas, unos minerales sintéticos microporosos. Luego, para probar la eficacia de su catalizador, reprodujeron en el laboratorio las altas temperaturas y la presión a las que se ve sometido el combustible en un vuelo hipersónico.

Cuando estas estructuras se calientan, parte del metal entra en la zeolita y da comienzo la reacción catalítica capaz de regular la temperatura del combustible.

"Nuestros catalizadores impresos en 3D son como reactores químicos en miniatura y lo que los hace tan increíblemente eficaces es esa mezcla de metal y minerales sintéticos", explica Hubesch. "Es una nueva y emocionante dirección para la catálisis, pero necesitamos más investigación para entender completamente este proceso e identificar la mejor combinación de aleaciones metálicas para obtener el mayor impacto".

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El equipo comenta que van a seguir optimizando estos catalizadores mientras buscan maneras de ampliar sus aplicaciones prácticas. En sus planes está utilizarlos para controlar la contaminación de los vehículos y usarlos en dispositivos que mejoran la calidad del aire en interiores, algo que nos vendría de perlas para mantener a raya a los virus que se transmiten por las vías aéreas como el COVID-19.

"Nuestras pruebas en el laboratorio demuestran que los catalizadores impresos en 3D que hemos desarrollado son muy prometedores para alimentar el futuro de los vuelos hipersónicos", afirma Periasamy. "Son potentes, eficientes y ofrecen una interesante solución potencial para la gestión de la temperatura en la aviación y en otros ámbitos".