Todo se complica por encima de la velocidad del sonido, y se complica aún más por encima de cinco veces esa velocidad.
02, Aeroespacial
Por encima de la velocidad del sonido, el aire deja de apartarse a tiempo, y hay que reconstruir todas las suposiciones que hacían fácil el vuelo subsónico.
Lo aeroespacial es donde la atmósfera deja de colaborar. Las ondas de choque se adhieren a los bordes de ataque, el aire se calienta hasta disociarse, las estructuras tienen que ser ligeras y sobrevivir a cargas que solo verán una vez. Es el campo con menos margen, y precisamente por eso produce la ingeniería más interesante.
Lo que cree casi todo el mundo
“El estampido sónico se produce una sola vez, en el momento en que un avión rompe la barrera del sonido.”
Lo que está pasando de verdad
El estampido es continuo. Un avión supersónico arrastra un cono de choque detrás todo el tiempo, y oyes un estallido una sola vez porque el cono te barre una sola vez.
Máquinas que lo muestran
- Bell X-1Alas rectas, motor cohete y el primer avión que atravesó la barrera y volvió.
- SR-71 BlackbirdTitanio, tomas de aire con cono de choque y un crucero tan caliente que la estructura se diseñó holgada.
- ConcordeUn delta ojival que generaba su propia sustentación por vórtices a baja velocidad, para poder siquiera aterrizar.
- X-15Llegó al borde del espacio en un cohete y volvió sobre un ala: el puente entre los dos campos.
Cómo llegó hasta aquí
- 1947Mach 1, en vuelo niveladoEl Bell X-1, con forma de bala porque una bala era lo único que se sabía que iba tan rápido y seguía apuntando en la dirección correcta.
- 1952La regla del áreaRichard Whitcomb descubrió que la resistencia transónica depende de cómo cambia toda la sección transversal a lo largo del cuerpo, y por eso los aviones rápidos tienen cintura.
- 1964Mach 3, sostenidoEl SR-71 volaba en crucero donde la estructura se calentaba tanto que se dilataba varios centímetros en vuelo, así que se construyó para gotear en tierra.
- 1976Pasajeros supersónicosEl Concorde llevó pasajeros a Mach 2 durante 27 años y fue derrotado por la economía y el ruido, no por la ingeniería.
- 2004Hipersónica con respiración de aireEl X-43A de la NASA llegó casi a Mach 10 con un estatorreactor supersónico: combustión en un flujo que nunca se frena a subsónico.
Qué puedes aprender aquí
Las páginas temáticas se están escribiendo; estas son las cinco primeras
- 01
Lo que se rompe a Mach 1
¿Qué es la barrera del sonido?
Formación de ondas de choque, resistencia de onda, y por qué el avión que la atravesó primero parecía una bala.
- 02
El problema del calor a Mach 9
¿Por qué se calientan tanto los vehículos rápidos?
Temperatura de remanso, efectos de gas real, y la diferencia entre refrigeración ablativa, radiativa y activa.
- 03
Cómo funcionan de verdad los motores cohete
¿Cómo funciona un motor cohete?
Presión de cámara, relación de expansión, y por qué una tobera diseñada para el nivel del mar es la tobera equivocada para el espacio.
- 04
Lo bastante ligero para volar, lo bastante fuerte para sobrevivir
¿Por qué las alas de los aviones son tan finas?
Trayectorias de carga, factores de seguridad y la razón por la que un ala se dobla varios metros en un ensayo, y está hecha para ello.
- 05
Demostrarlo antes de volarlo
¿Cómo se prueba el hardware aeroespacial?
Túneles de viento, mesas vibratorias, pruebas de encendido y la campaña que convierte un análisis en evidencia.
Adónde lleva esto
Todo en Mach 9 está conectado en ambos sentidos. Un concepto lleva a las personas cuyo trabajo es ese, y un trabajo lleva de vuelta a lo que necesitarías aprender.
- CarreraIngeniero aeroespacialDiseña y prueba los vehículos que vuelan por la atmósfera y el vacío.
- CarreraIngeniero de propulsiónDesarrolla motores y las campañas de ensayos que demuestran que sobreviven.
- CarreraAerodinamicistaAverigua cómo se comportará el aire alrededor de una forma antes de que nadie se comprometa a construirla.
- CarreraIngeniero de sistemas de protección térmicaDiseña el material que se interpone entre un vehículo y el calor de ir rápido.
Steve Jurvetson, CC BY 2.0Interactive storyAtrapar un cohete de 71 metros en el aireSpaceX dejó de aterrizar su propulsor sobre patas y empezó a atraparlo en el aire. Por qué eso es aún más difícil de lo que parece.
Eva Folsom, CC BY-SA 4.0ExplainerUn avión hipersónico que vuela, aterriza y vuelve a volarStratolaunch afirma que su vehículo Talon-A ya ha superado Mach 5 más de diez veces, con la misma estructura revisada y vuelta a volar, en un programa de pruebas que antes suponía construir un vehículo nuevo para cada vuelo.
