La NASA aplica IA para ‘optimizar’ el nuevo motor hipersónico de 3.800 mph que aterrorizará a Putin

Los objetos hipersónicos son aquellos que viajan a más de cinco veces la velocidad del sonido, o 3.806 mph, lo suficientemente rápido como para volar de Londres a Nueva York en menos de una hora. Para los misiles, como los desplegados recientemente por Rusia contra Ucrania o los que están siendo probados por los EE. UU., alcanzar tales velocidades puede permitirles evadir las defensas aéreas y los sistemas de misiles antibalísticos actuales. También los hace más capaces de penetrar estructuras fuertemente protegidas y capaces de destruir objetivos solo por medio de la energía cinética, sin siquiera tener en cuenta una carga útil de explosivos de alta potencia. Sin embargo, la capacidad de viajar y maniobrar a velocidades hipersónicas presenta importantes y variados desafíos de ingeniería.

Cuando un misil o un avión atraviesa la barrera del sonido, comienza a generar una onda de choque que es más caliente, más densa y de mayor presión que el aire circundante.

Y en el régimen hipersónico, la fricción del aire alcanza tales magnitudes que comenzaría a derretir partes de un avión comercial convencional.

Además de todo esto, los ingenieros aeroespaciales deben considerar no solo cómo fluye el aire alrededor de la nave o arma en cuestión, sino también cómo se comporta a medida que se mueve a través de los motores e interactúa con el combustible.

Los motores a reacción convencionales que «respiran aire», como los que se ven en los grandes aviones de pasajeros, atraen y comprimen oxígeno activamente para permitirles quemar combustible mientras vuelan, por ejemplo, a través de las aspas de los ventiladores giratorios.

Sin embargo, por encima de tres veces la velocidad del sonido, esto se vuelve innecesario, ya que el paso del chorro o arma a través del aire lo logra por sí mismo.

Los llamados motores ramjet y scramjet que aprovechan este principio pueden lograr niveles de eficiencia de combustible que, en comparación, los cohetes no pueden.

Sin embargo, los modelos de dinámica de fluidos necesarios para desarrollar tales motores mediante la predicción de cómo responderán a las fuerzas de fluidos a su alrededor y dentro de ellos son inherentemente espinosos.

El ingeniero mecánico Dr. Sibendu Som del Centro de Investigación Avanzada de Propulsión y Energía del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU., dijo: “Las interacciones químicas y de turbulencia son muy complejas en estos motores.

«Los científicos han necesitado desarrollar modelos de combustión avanzados y códigos de dinámica de fluidos computacionales para describir con precisión y eficiencia la física de la combustión».

La NASA, por ejemplo, ha desarrollado un código de dinámica de fluidos computacional hipersónico denominado VULCAN-CFD, llamado así por el dios romano del fuego, que simula cómo se comporta la combustión en los flujos de aire turbulentos de los motores a velocidades subsónicas, supersónicas e hipersónicas.

El software funciona mediante la representación de combustible en llamas en tablas multidimensionales masivas, donde cada entrada almacena una instantánea única y unidimensional de la llama denominada «flamelets».

Sin embargo, el desafío con el enfoque es que el gran tamaño de estos conjuntos de datos significa que requieren una enorme cantidad de memoria de computadora para procesar.

LEER MÁS: Putin promete usar ‘armas de características sin precedentes’

El Dr. Sinan Demir, miembro del equipo de Argonne, dijo: «Trabajar con la NASA nos dio la oportunidad de integrar nuestros desarrollos novedosos en un código de dinámica de fluidos computacional de última generación».

Esto, agregó, ayudará a “mejorar aún más los desarrollos para un diseño y optimización más eficientes de los jets hipersónicos”.

El Dr. Demir agregó: «La asociación entre Argonne y la NASA es valiosa porque nuestros modelos y software se pueden aplicar de manera efectiva a los suyos».

«Es una forma de hacer simulaciones de dinámica de fluidos computacional de propulsión de alta velocidad de manera diferente».

Los hallazgos completos del estudio se presentaron en el Foro y Exposición SciTech del Instituto Estadounidense de Aeronáutica y Astronáutica a principios de este año.