Un investigador de la Universidad de Florida Central y su equipo han desarrollado un nuevo sistema avanzado de propulsión de cohetes que alguna vez se pensó que era imposible.
El sistema, conocido como un motor de cohete de detonación giratoria, permitirá que los cohetes de la etapa superior para las misiones espaciales se vuelvan más ligeros, viajen más lejos y se quemen de manera más limpia.
El resultado se publicó este mes en la revista Combustión y llama .
"El estudio presenta, por primera vez, evidencia experimental de una detonación propulsora de hidrógeno y oxígeno segura y funcional en un motor de cohete de detonación giratoria", dijo Kareem Ahmed, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la UCF que dirigió elinvestigación.
Las detonaciones rotatorias son continuas, explosiones de Mach 5 que giran alrededor del interior de un motor de cohete, y las explosiones se mantienen alimentando hidrógeno y oxígeno con el propulsor en el sistema en las cantidades correctas.
Este sistema mejora la eficiencia del motor del cohete para que se genere más potencia mientras se usa menos combustible que las energías tradicionales del cohete, aligerando así la carga del cohete y reduciendo sus costos y emisiones.
Las explosiones de Mach 5 crean explosiones de energía que viajan de 4.500 a 5.600 millas por hora, que es más de cinco veces la velocidad del sonido. Están contenidas dentro de un cuerpo de motor duradero construido de cobre y latón.
La tecnología se ha estudiado desde la década de 1960, pero no tuvo éxito debido a los propulsores químicos utilizados o las formas en que se mezclaron.
El grupo de Ahmed lo hizo funcionar equilibrando cuidadosamente la velocidad de los propulsores, hidrógeno y oxígeno, liberados en el motor.
"Tenemos que ajustar los tamaños de los chorros que liberan los propulsores para mejorar la mezcla de una mezcla local de hidrógeno y oxígeno", dijo Ahmed. "Entonces, cuando la explosión giratoria se produce para esta mezcla fresca, todavía se mantiene. PorqueSi tiene la mezcla de composición ligeramente desvanecida, tenderá a deflagrarse o quemarse lentamente en lugar de detonar ".
El equipo de Ahmed también tuvo que capturar evidencia de su hallazgo. Lo hicieron inyectando un marcador en el flujo de combustible de hidrógeno y cuantificando las ondas de detonación usando una cámara de alta velocidad.
"Necesita que el trazador vea realmente esa explosión que está ocurriendo dentro y rastree su movimiento", dijo. "Desarrollar este método para caracterizar la dinámica de la onda de detonación es otra contribución de este artículo".
William Hargus, director del Programa de motores de cohetes de detonación giratoria del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea, es coautor del estudio y comenzó a trabajar con Ahmed en el proyecto el verano pasado.
"Como un espectroscopista de propulsión avanzado, reconocí algunos de los desafíos únicos en la observación de estructuras de detonación de hidrógeno", dijo Hargus. "Después de consultar con el profesor Ahmed, pudimos formular un aparato experimental ligeramente modificado que aumentó significativamenteintensidad de señal relevante "
"Estos resultados de investigación ya están teniendo repercusiones en toda la comunidad internacional de investigación", dijo Hargus. "Varios proyectos ahora están reexaminando la combustión de detonación de hidrógeno dentro de los motores de cohetes de detonación rotativos debido a estos resultados. Estoy muy orgulloso de estar asociado con estoinvestigación de alta calidad "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Florida Central . Original escrito por Robert H Wells. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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