Los aviones hipersónicos vuelan a cinco veces la velocidad del sonido o más rápido
A medida que aumenta la velocidad, también aumenta el efecto del calentamiento aerodinámico
La carrera hipersónica entre China y Estados Unidos es una realidad. Desde hace años que estas dos potencias están haciendo grandes esfuerzos para desarrollar una nueva aeronave capaz de volar a más de cinco veces la velocidad del sonido. Estos proyectos, sin embargo, se enfrentan a enormes desafíos: desde la construcción de motores lo suficientemente potentes hasta materiales capaces de resistir el intenso calentamiento aerodinámico.
Uno de los ejemplos más claros de calentamiento aerodinámico es el del reingreso de naves espaciales. Estos vehículos suelen superar Mach 30 y están equipados con un escudo térmico para superar esta etapa del vuelo. Algo similar ocurre con los aviones que vuelan a velocidad hipersónica (Mach 5). Un grupo de investigadores chinos asegura haber desarrollado un material cerámico de gran resistencia y con generosas propiedades térmicas.
Un nuevo material para impulsar los vuelos hipersónicos
El avance llega desde la Universidad Tecnológica del Sur de China y se trata de un material cerámico poroso denominado 9PHEB que tiene un diseño estructural novedoso que promete superar las limitaciones de los materiales cerámicos que se encuentran disponibles en la actualidad. El mismo es capaz de mantener su estructura estable frente a 1.000 grados Celsius y resistir una compresión 337 millones de pascales (MPa) a temperatura ambiente.
La resistencia de 9PHEB, no obstante, mantiene estupendos valores incluso en escenarios de aumento de temperatura. En las pruebas de laboratorio, los científicos llegaron a la conclusión de que el material cerámico es capaz de conservar el 98,5% de la resistencia estándar a temperatura ambiente, pero siendo sometido a 1.500 grados Celsius. A nivel de daño, 9PHEB mantuvo su integridad hasta que se superó el umbral de los 2.000 grados Celsius.
En un artículo publicado en la revista Advanced Materiales, los autores del estudio señalan que las temperaturas elevadas no tuvieron un impacto significativo en el volumen o las dimensiones del material. Tras alcanzar los 2.000 grados Celsius, solo se había reducido un 2,4%. Esto ha sido posible, explican, a la novedosa estructura basada en el concepto de alta entropía que mezcla cinco o más elementos para obtener un cerámico poroso.
Los poros, por lo general, ayudan a aumentar las propiedades térmicas del cerámico, pero reducen su resistencia. Esto presenta grandes desafíos a la hora de crear piezas para aplicaciones aeroespaciales, pues se debe mantener un equilibrio. La llegada de 9PHEB viene a cambiar este escenario al permitir destacadas propiedades térmicas sin perder resistencia. La gran pregunta ahora es si este concepto será útil más allá del laboratorio.
Imágenes: National Air and Space Museum
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