Un nuevo motor hipersónico chino duplica la velocidad de sus aviones a Mach 6

Un equipo de científicos de la Universidad Beihang de Pekín, China, ha desarrollado una nueva tecnología que casi duplica la velocidad de los motores hipersónicos tradicionales. Los investigadores creen que su innovadora combustión secundaria puede ser clave para el futuro de las armas y aviones hipersónicos y reforzar el liderazgo de China en este sector.

A diferencia de los motores hipersónicos tradicionales, que necesitan aire fresco para reaccionar con el combustible y funcionar, los investigadores chinos han aplicado también magnesio para aprovechar los gases residuales del sistema. La reacción explosiva del magnesio aumenta radicalmente el empuje y, por tanto, la velocidad, haciendo que casi se multiplique por dos.

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"El magnesio no necesita oxígeno atmosférico", escriben el equipo en un artículo publicado el mes pasado en la revista Acta Aeronautica et Astronautica Sinica del que ha informado el South China Morning Post.

Una vuelta de tuerca a los motores hipersónicos

Un scramjet, también conocido como estatorreactor de combustión supersónica, es un tipo de motor a reacción diseñado específicamente para alcanzar velocidades hipersónicas (superiores a Mach 5, es decir, por encima de los 6.125 km/h). A diferencia de los motores a reacción tradicionales, los scramjets no tienen componentes móviles giratorios, lo que reduce la complejidad mecánica y limita el riesgo de sufrir averías.

A este tipo de propulsores se les conoce como motores de reacción de respiración aérea porque funcionan utilizando oxígeno atmosférico como el oxidante que permite la combustión, por lo que no necesitan transportar sus propios oxidantes como hacen los cohetes espaciales, por ejemplo. El aire entrante se comprime gracias a las ondas de choque y se mezcla con el combustible (normalmente queroseno) haciendo que se queme. Los gases calientes resultantes se aceleran y salen por la tobera generando empuje para el aparato.

Sin embargo, explican los investigadores, los scramjets tienen limitaciones a velocidades extremas: la energía del queroseno se estabiliza y el encendido durante el despegue a baja velocidad se vuelve errático.

Por eso, los científicos chinos han probado a añadir magnesio, un metal que reacciona con los gases residuales que ya se encuentran en el interior del motor y crea una explosión que libera energía. De esta manera se puede aprovechar el vapor de agua residual y el dióxido de carbono del queroseno quemado que antes se desechaban y usarlos como oxidantes para encender partículas de magnesio.

Unos resultados impresionantes

Los investigadores realizaron pruebas en tierra utilizando queroseno RP-3, muy usado en los aviones comerciales chinos. Al añadir la inyección de magnesio en un 13% de la masa de escape, los investigadores vieron que se aumentó el empuje en un 86,6% y la eficiencia de la combustión alcanzó el 65,1%.

El empuje específico del motor pasó de 613 Newton-segundo por kilogramo a 1.126 Newton-segundo por kilogramo. El equipo atribuye este enorme salto en a la rápida reacción exotérmica del magnesio, sobre todo con el vapor de agua.

Sin embargo, no todo son buenas noticias. Las turbulencias a velocidades supersónicas pueden provocar una dispersión desigual del magnesio, haciendo que la segunda combustión pierda eficacia. Además, los cristales de óxido de magnesio son afilados y comprometen la durabilidad del motor. Por lo que haría falta utilizar materiales resistentes a la erosión para evitar los daños. Aunque el equipo se mantiene optimista y cree que todos estos problemas se irán resolviendo en las diversas pruebas de vuelo.

La carrera de las armas hipersónicas

El Ejército estadounidense lleva tiempo preocupado con quedarse atrás en esta nueva carrera con China. Lo que más les inquieta es una nueva arma hipersónica desarrollada por Pekín que según ellos “superó los límites de la física”. Los expertos militares norteamericanos aseguran que China no solo lanzó un vehículo hipersónico capaz de maniobrar a cinco veces la velocidad del sonido, sino que, además, este mismo vehículo lanzó a su vez un misil hipersónico en pleno vuelo. Esto es algo inaudito e inexplicable, afirman esas fuentes.

El Pentágono, sin embargo, no tiene ningún tipo de misil hipersónico operativo por el momento. Una de las claves de la ventaja de China en esta carrera de velocidad está en sus túneles de viento. Pekín ha invertido enormes sumas de dinero en la construcción de una infraestructura de túneles destinada a hacer la competencia a las grandes potencias aeronáuticas mundiales.

El diseño aerodinámico es un factor clave que puede determinar el éxito o el fracaso de un proyecto de vehículo hipersónico. Por eso, China ha realizado una potente inversión en investigación y desarrollo en este campo que le ha convertido en líder mundial y le ha permitido realizar numerosos vuelos de prueba.

Pekín cuenta con los túneles hipersónicos más rápidos que existen, capaces de alcanzar velocidades de Mach 33 (11,3 kilómetros por segundo), lo que permite a sus ingenieros experimentar con nuevos diseños de aeronaves hipersónicas y espaciales.

El empeño de China y EEUU por armarse con misiles hipersónicos se explica por un posible escenario de conflicto a propósito de Taiwán, pero que también afectaría a todo el Mar del Sur de China. Estos misiles de gran alcance y extremadamente rápidos son supuestamente imparables, aunque los Ejércitos ya están trabajando en escudos capaces de detenerlos.