Así es el primer motor propulsado por combustible capaz de alcanzar los 20.000 km/h

Los expertos llevan más de medio siglo intentando aprovechar la potencia bruta de la detonación (la forma más potente de combustión). El problema no es la potencia, sino el freno: cómo detener la explosión en el momento deseado. Los motores de detonación por pulsos, por ejemplo, crean una serie de explosiones repetidas de forma similar a un chorro de pulsos.

También existen los motores de detonación rotativa, en los que las ondas de choque de una detonación se ajustan para provocar más detonaciones dentro de un canal en forma de anillo. Y luego existe el motor de detonación de onda estacionaria, u oblicua (ODE) cuyo objetivo es producir una detonación continua que sea estable y fija en el espacio, lo que lo convierte en un sistema de propulsión controlable y muy eficiente, capaz de generar significativamente más energía y utiliza menos combustible. Lo interesante es que puede alcanzar una velocidad de Mach 16, unos 20.000 km/h.

Ahora, un equipo de científicos chinos ha desarrollado el primer motor ODE del mundo propulsado por combustible de aviación estándar y ha sido probado con éxito, lo que marca un potencial punto de inflexión en la propulsión hipersónica que podría redefinir los límites de los viajes aéreos y espaciales.

En una serie de experimentos en el túnel de choque JF-12 de Beijing, que simula condiciones de vuelo Mach en altitudes de más de 40 km, expertos de la Academia China de Ciencias (CAS) lograron ondas de detonación oblicuas sostenidas utilizando combustible para aviones RP-3.

Los resultados, publicados en Journal of Experiments in Fluid Mechanics, sugieren tasas de combustión 1.000 veces más rápidas que los motores estatorreactores tradicionales (aquellos que utilizan la compresión de aire causada por el movimiento de la nave), con una capacidad operativa entre Mach 6 y Mach 16, una velocidad a la que fallan los motores convencionales que respiran aire.

A diferencia de los estatorreactores, que requieren cámaras de combustión voluminosas y tienen problemas con los riesgos de extinción a altas velocidades de Mach, el ODE aprovecha las ondas de choque como aliadas. Al colocar estratégicamente una protuberancia de 5 mm en la pared de la cámara de combustión, los responsables del estudio descubrieron que podían inducir “diamantes de detonación” autosostenibles (explosiones ultrarrápidas alimentadas por ondas de choque) que completaban la combustión en microsegundos.

“La onda de choque comprime y enciende la mezcla de combustible y aire con tanta violencia que crea un frente de explosión que se refuerza a sí mismo”, afirma el líder del estudio, Han Xin, del Instituto de Mecánica de la CAS.

A Mach 9, las pruebas revelaron picos de presión en los puntos de detonación que alcanzaron 20 veces los niveles ambientales, lo que sugiere que el motor era capaz de generar un empuje considerable en una región de velocidad donde la mayoría de los estatorreactores de combustión de alta velocidad apenas podían respirar.

A diferencia de los estatorreactores de combustión superrápida, que requieren cámaras de combustión voluminosas y tienen problemas con los riesgos de extinción a altas velocidades de Mach, el ODE aprovecha las ondas de choque como aliadas. Esto no significa que en breve tendremos vuelos intercontinentales que duren menos de una hora, pero sí que el camino a ello ahora parece mucho más asfaltado.