lunes, 3 de diciembre de 2012

Pruebas Exitosas con Motor SABRE de SKYLON


La compañía Reaction Engines Ltd. anunció el pasado 27 de noviembre la finalización de una serie crítica e pruebas del sistema de enfriamiento de su propulsor SABRE. El SABRE es tipo radical de propulsor híbrido jet/cohete el cual es capaz de impulsar una nave espacial hasta colocarla en órbita o hacer volar una aeronave en la atmósfera a una velocidad de Mach 5 (6115 km/h). Este diseño ha sido concebido por la compañía para su nave espacial SKYLON y su derivado de vuelo comercial, la aeronave hipersónica LAPCAT A2.

La empresa ha llevado a cabo sus propias pruebas a inicios de este año en sus instalaciones en Oxfordshire, UK. Estas evaluaciones fueron efectuadas bajo la supervisión de la Agencia Espacial Europea (ESA) en representación de la Agencia Espacial del Reino Unido con el fin de brindar validación oficial a la tecnología. De acuerdo a un comunicado de prensa de Reaction Engine, los objetivos de las pruebas del sistema de preenfriamiento han sido cumplidos exitosamente y la ESA está satisfecha de que las pruebas demostraran la tecnología requerida para el desarrollo del motor SABRE.

El SKYLON en sí mismo es un diseño radical por derecho propio. Esta planeado para convertirse en una nave espacial de una sola etapa capaz de despegar y aterrizar en cualquier pista de aeropuerto convencional. A diferencia de la mayoría de las aeronaves hipersónicas, el SKYLON podrá despegar y alcanzar velocidades hipersónicas empleando el poder de su propulsor SABRE, sin la necesidad de emplear una nave madre o cohetes impulsores. El motor es bastante simple en términos termodinámicos, pero extremadamente complejo en cuanto a su ingeniería. Está diseñado para extremadamente ligero, con una cobertura en el caso de algunos componentes, más delgada que un cabello humano.

Los cohetes convencionales requieren de instalaciones de lanzamiento especiales y necesitan llevar el oxígeno necesario para quemar el combustible. Esto añade peso y reduce la carga que puede ser llevada a órbita. Si el cohete es una nave espacial diseñada para regresar a la Tierra, la carga es aún menor. El motor SABRE de SKYLON reduce la necesidad de transportar tanto oxígeno al utilizar aire como un jet para quemar su combustible durante buena parte del ascenso.

SABRE es básicamente un motor cohete que usa un compresor preenfriado durante parte del ascenso. Actúa como un jet que utiliza el aire atmosférico hasta que alcanza Mach 5 y una altura de 25 kilómetros. Para ese entonces, ha recorrido un 20 por ciento de la distancia hacia el espacio exterior. Para el 80 por ciento restante, SABRE se convierte en un cohete puro que utiliza su reserva interna de oxígeno líquido en lugar de aire para alcanzar una velocidad de Mach 25 (30600 km/h) y llegar a órbita.

Dado que debe realizar todo el trabajo, desde el despegue en tierra hasta alcanzar la velocidad de escape, el motor SABRE no solo debe ser capaz de cambiar de modalidad jet a cohete, también debe tener la capacidad de reconfigurar su geometría en vuelo para acomodarse a las condiciones cambiantes de temperatura y calor del flujo de aire que impacta a altas velocidades. Solo imaginen enfrentar vientos 25 veces más fuertes que un huracán categoría 5, lo cual nos da una idea del problema que enfrentan los ingenieros.

El SABRE requiere que el aire entrante sea comprimido a unas 140 atmósferas. Esta compresión hace que el aire esté tan caliente que puede derretir cualquier material conocido, por lo cual el aire entrante debe ser preenfriado hasta que sea casi líquido. Motores experimentales previos emplearon el combustible de hidrógeno criogénico para enfriar los intercambiadores de calor, pero esto ocasiona el desperdicio de combustible y otros problemas como volver los metales quebradizos.

SABRE soluciona esto empleando un sistema de enfriamiento de ciclo cerrado a base de helio. Este sistema está diseñado para reducir la temperatura del flujo de aire entrante de 1000 grados Celsius a 150 grados Celsius en menos de una centésima de segundo sin que se produzcan fallos por bloqueos debido al frío. El diseño desperdicia menos hidrógeno lo que mantiene el ciclo de helio enfriado y evita daños en los materiales, por lo cual pueden utilizarse más materiales resistentes al calor. Una vez que el aire es enfriado, un turbo compresor "relativamente convencional" que emplea tecnología de motores jet puede usarse para comprimir el aire hasta la presión.

Reaction Engines aún está a varios años de poder construir el revolucionario motor y el SKYLON está aún más lejos en el futuro, sin embargo la compañía se mantiene optimista y actualmente está buscando fondos adicionales para continuar el desarrollo.






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