China deja atrás a EEUU con un nuevo récord hipersónico: Mach 33

China acaba de estrenar un túnel de viento con capacidad para alcanzar 33 veces la velocidad del sonido (11,3 kilómetros por segundo). El nuevo sistema es tres veces más potente que el más rápido de la NASA (con una velocidad de Mach 10) y facilitará a los ingenieros chinos experimentar con nuevos diseños de aeronaves hipersónicas y espaciales.

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Jesús Díaz

Según informa el diario hongkonés South China Morning Post, el nuevo túnel de viento está ya totalmente operativo en Sichuan, al sur de China. Su diseño está basado en el tubo de expansión impulsado por pistón creado por el ingeniero aeroespacial australiano Ray Stalker y por su potencia y tamaño es el más grande del mundo en esta categoría.

“[Hemos] construido el mayor túnel de viento de tubo de choque impulsado por pistón libre del mundo con alta entalpía", comentan los investigadores del Instituto de Aerodinámica de Hipervelocidad en un artículo publicado en Acta Aeronautica et Astronautica Sinica del que se ha hecho eco el medio hongkonés. La entalpía es una medida de la cantidad de calor que un sistema intercambia con su entorno.

El equipo asegura que este nuevo túnel puede utilizarse para proyectos de ingeniería que van desde la exploración espacial —como el estudio de la aerodinámica de la cápsula de retorno de su próxima misión a la Luna o cómo afecta a una aeronave la entrada en una atmósfera extraterrestre— al desarrollo de vehículos hipersónicos como los aviones scramjet. El túnel, dicen, proporciona un banco de pruebas en tierra que simula entornos a la segunda velocidad cósmica, la velocidad mínima que necesita un cuerpo para escapar del campo gravitatorio de la Tierra.

Cómo funciona

Un túnel de viento como este es básicamente un tubo por el que circula aire o algún otro gas que sirve para poder estudiar los efectos de la corriente de aire sobre un objeto. Hay cuatro tipos fundamentales de túneles de viento hipersónicos y de alta entalpía: los túneles de choque impulsados por pistón libre, como el nuevo diseño chino, los túneles de viento hipersónico calentados directamente por aire, los túneles de choque calentado por gas ligero y los túneles de choque impulsados por detonación.

Al contrario que otros modelos, el diseño de Stalker no utiliza hidrógeno caliente para impulsar el pistón, sino nitrógeno a alta presión, un gas más barato y seguro de manipular. Cuando el pistón se acelera a velocidades de varios cientos de kilómetros por hora, comprime el aire y atraviesa varias capas de membranas que crean ondas de choque a gran velocidad y temperatura similares a las que experimenta un avión a velocidades hipersónicas.

Este tipo de túneles, aseguran los investigadores chinos, está conectado a un tanque de nitrógeno de alta presión que vibra con el tubo cuando el pistón se mueve, lo que puede reducir la precisión de los resultados de las pruebas en tierra. Para solucionar ese problema, el equipo envolvió el contenedor de nitrógeno sobre el tubo de lanzamiento del pistón. Así no solo consiguieron reducir el tamaño y la complejidad de toda la instalación, sino que también redujeron las vibraciones a una fracción de las de los tubos Stalker estándar.

El tubo tiene un diámetro de 80 centímetros y un pistón de 840 kilos, lo que lo convierte en el más pesado dentro de un túnel de viento. El pistón alcanza una velocidad de 540 kilómetros hora y tiene que soportar, explican sus creadores, una presión de aplastamiento del aire comprimido equivalente a 10.000 veces la fuerza de la gravedad. Los investigadores aseguran que el diseño y los materiales con los que está construido el sistema permiten la "reutilización total" del pistón, lo que reduciría significativamente el coste de funcionamiento del túnel de viento. Además, el tubo va montado sobre un raíl para que pueda absorber el retroceso causado por el lanzamiento del pistón.

El problema de los tubos Stalker, admiten los investigadores, es que la simulación dura apenas una milésima de segundo, un tiempo demasiado corto para algunos estudios —como para analizar las reacciones químicas de las moléculas de aire a alta temperatura o para probar un generador de energía de fluido magnético que puede recoger el calor de la superficie de un avión y convertirlo en electricidad—. Por eso los investigadores aseguran que está nueva instalación funcionará conjuntamente con otros tipos de túneles de viento para proporcionar datos científicos más completos para el programa hipersónico de China. Algo que también hace la NASA con los distintos tipos de túneles de viento en su Langley Research Center.

China va a la cabeza y quiere más

Además de este túnel de viento de Sichuan, China está construyendo uno nuevo en Pekín que, según sus creadores, también será capaz de simular vuelos a velocidades de Mach 30. El nuevo túnel de choque impulsado por detonación lleva el nombre de JF-22 y se estima que estará listo dentro de poco.

Además del JF-22, que fue anunciado hace más de un año, China, según afirma el South China Morning Post, también ha construido grandes túneles hipersónicos para probar aviones de tamaño real. La energía que consumen estos túneles es tan grande que no pueden conectarse a la red eléctrica local por miedo a provocar un apagón, dice el medio hongkonés.

EEUU también tiene varios túneles de viento hipersónicos, como el Hypersonic Tunnel Facility (HTF) del centro de pruebas Neil A. Armstrong de la NASA. Esta infraestructura se construyó originalmente para probar toberas de cohetes térmicos nucleares y puede simular el vuelo hipersónico hasta Mach 7. Similar, aunque más grande en tamaño, es el túnel de alta temperatura (HTT) del Langley Research Center de la NASA, que mide unos dos metros y medio de diámetro, mientras que el LENS-II del CUBRC puede probar vehículos de hasta nueve metros de longitud.

Algunos investigadores chinos piensan que estos nuevos túneles de viento les ponen décadas por delante de EEUU en la carrera hipersónica, en la que está en juego tanto la tecnología aeronáutica, la aeroespacial y la militar. El doctor Chris Combs, profesor adjunto de aerodinámica en la Universidad de Texas en San Antonio, contestó en un hilo de Twitter que este comentario “ignora la presencia de una amplia variedad de instalaciones de décadas de antigüedad en todo el mundo". Combs también afirmó que solo se pueden ver velocidades de Mach 30 "durante el retorno extraterrestre (Luna, Marte, etc.)", lo que significa que "hasta que no empiecen a lanzar misiles desde la Luna, esto no es realmente militar".