Aeronaves que ayudan a la NASA a desarrollar tecnología de vuelo hipersónico

El avión de combate YF-12 fue fundamental para ayudar a los ingenieros de la NASA a superar el problema del estancamiento del motor y las fuertes vibraciones al volar a velocidades supersónicas.

El caza YF-12 puede volar tres veces más rápido que la velocidad del sonido. Foto: Wikipedia — El caza YF-12 puede volar tres veces más rápido que la velocidad del sonido. Foto: *Wikipedia*

El Centro de Investigación Lewis de la NASA en Cleveland utilizó el caza YF-12 para desarrollar tecnología de vuelo supersónico, según Interesting Engineering . El centro, líder en la investigación de propulsión aeronáutica desde la década de 1940, buscaba mejorar la tecnología para vuelos supersónicos más largos y rápidos.

El Bell X-1, propulsado por cohetes, hizo historia en octubre de 1947 al convertirse en el primer avión en volar a una velocidad superior a la del sonido, abriendo las puertas al vuelo supersónico. Muchos aviones militares siguieron al Bell X-1, pero ninguno se acercó al Blackbird de Lockheed Martin. Los elegantes aviones furtivos, como el A-12, el interceptor YF-12 y el avión de reconocimiento SR-71, fueron los primeros en alcanzar velocidades de crucero supersónicas durante largos periodos. Podían volar a tres veces la velocidad del sonido a altitudes superiores a los 24.000 metros. Sin embargo, modernizar la tecnología para los grandes aviones de transporte es un desafío, en gran medida porque se necesitan más datos para revelar cómo funcionan los sistemas de propulsión durante el vuelo supersónico.

Para abordar problemas no detectados en el diseño y las pruebas del Blackbird, y para avanzar en una tecnología clave conocida como la entrada de mezcla de compresión supersónica, el ejército prestó dos YF-12, dados de baja en 1969, al Centro de Investigación de Vuelo Dryden de la NASA (actualmente Armstrong). Esto formó parte de un proyecto conjunto de la NASA y la USAF para comparar los datos de vuelo del YF-12 con los datos del túnel de viento de los centros de investigación Ames, Langley y Lewis de la NASA.

El equipo de Lewis ha estado investigando tomas de aire supersónicas en túneles de viento desde principios de la década de 1950 y probando toberas supersónicas en interceptores Delta Dart. En el nuevo proyecto, Lewis es responsable de probar las tomas de aire del YF-12 a escala real en un túnel de viento supersónico de 10 x 10 y de analizar el motor Pratt & Whitney J58 de 144.567 Newton de empuje en el Laboratorio de Sistemas de Propulsión (PSL).

La entrada de compresión mixta permite que el motor funcione como turbofán a bajas velocidades y como estatorreactor a altas. Es muy eficiente, pero susceptible a la turbulencia, lo que a menudo causa una condición llamada "desarranques". Los desarranques son cambios repentinos en el flujo de aire que generan una enorme resistencia, lo que puede provocar la pérdida del motor o sacudidas violentas en la aeronave.

Los investigadores de Lewis probaron una entrada del SR-71 accidentado en un túnel de viento de 10 x 10 en noviembre de 1971. Al año siguiente, recopilaron datos aerodinámicos en diversas condiciones dentro del túnel. También probaron un nuevo sistema de control de entrada desarrollado por los ingenieros de Lewis, Bobby Sanders y Glenn Mitchell, que utilizaba múltiples válvulas mecánicas para evitar el desarranque. Era la primera vez que el sistema se probaba con hardware a escala real. El equipo también probó las interacciones entre la estructura, las entradas, los motores y los sistemas de control en condiciones normales y turbulentas.

En el verano de 1973, un motor J-58 a escala real se convirtió en el primer componente en probarse en la segunda cámara de presión del PSL en Lewis. Al año siguiente, los investigadores recopilaron datos en condiciones normales y variables. Las pruebas del PSL también midieron los gases de escape del motor para evaluar las emisiones a gran altitud del vuelo supersónico.

El programa YF-12 también demostró que los modelos a pequeña escala podían utilizarse para diseñar entradas supersónicas a escala real. Los datos de vuelo se emplearon para comprender mejor los efectos de los modelos a pequeña escala y los túneles en los datos. Más importante aún, el programa Lewis condujo al desarrollo de un sistema de control digital que mejoró la respuesta de las entradas supersónicas a las perturbaciones del flujo, eliminando prácticamente los reinicios de los motores. Muchas de las ideas del programa se utilizaron en el diseño del avión SR-71 a principios de la década de 1980 y contribuyeron a los esfuerzos de la NASA en el desarrollo de aviones supersónicos de pasajeros durante décadas.

El programa YF-12 finalizó en 1979, cuando la NASA centró su atención en otras prioridades de la aviación. Para entonces, los YF-12 habían realizado casi 300 vuelos de investigación, completando un año de pruebas terrestres en el túnel de viento de la NASA.

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