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11 octubre 2017

70 años supersónicos

Aeronaútica | Espacio
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Un fuerte trueno sonó en el cielo del desierto de Mojave el 14 de octubre de 1947, cuando el capitán de la Fuerza Aérea estadounidense General Chuck Yeager superó la velocidad del sonido en un vuelo experimental que marcó uno de los hitos de la historia de la aviación. En 1935, se había creado el término “barrera del sonido”, que parecía implicar un muro físico que no podía ser superado, y se planteó entonces si un hombre podría “romperlo”. La Fuerza Aérea de Estados Unidos lo logró hace 70 años y abrió las puertas a descubrimientos científicos y tecnológicos.

A bordo del Bell X-1 y tras tres intentos fallidos, Yeager alcanzó la velocidad de Mach 1 —la velocidad del sonido, equivalente a 1.225 km/h a nivel del mar a una temperatura de 15ºC—. “Fue una gran satisfacción cumplir la tarea que el viejo coronel Al Boyd —considerado “Padre de las pruebas de vuelo modernas” y “Piloto de Prueba Número Uno del Mundo”— me había asignado”, recuerda Yeager, con 94 años, a OpenMind.

El Bell X-1 en vuelo. / Crédito: U.S. Air Force

El diseño del avión tenía un concepto sencillo: si las balas podían rebasar con creces la velocidad del sonido, la forma del Bell X-1 tenía que ser similar. El motor era un cohete de cuatro cámaras alimentado por combustible líquido, en una cantidad para volar unos pocos minutos. La solución fue colgar el avión de la panza de un bombardero B-29 que lo subió hasta la altitud adecuada. Desde allí, se soltó y empezó el vuelo que pasaría a la historia.

Comportamiento de las ondas sonoras a velocidades subsónicas, sónicas y supersónicas. Crédito: Chabacano

Cuando un objeto viaja por el aire, se ve rodeado de esferas de presión causadas por el desplazamiento que crea en el aire con su movimiento. A medida que se mueve más rápido, comienza a alcanzar esas esferas de presión en una dirección, haciendo que se compriman delante de la aeronave y formando una cámara de aire más denso que el de detrás. Cuando el aparato está a punto de romper la barrera del sonido, el aire de delante se comprime tanto que las esferas de presión comienzan a ser dejadas atrás. “Las ondas de choque generan un salto de presión por encima y debajo de la aeronave, causando el estampido sónico, que es lo que se oye cuando el aparato supera la barrera”, explica Miguel Ángel Barcala, director del departamento de Aeronaves y Vehículos Espaciales de la Escuela Técnica Superior Aeronáutica y del Espacio de la Universidad Politécnica de Madrid.

Un logro que nos llevó al espacio

Y ¿por qué el primer vuelo supersónico fue tan importante? El general Yeager lo resume en una frase: “Sin ese logro, no hubiéramos llegado al espacio”.

El concepto de movimiento supersónico ya existía desde finales del siglo XIX, gracias a Ernst Mach, un físico austríaco que descubrió el llamado “cono de Mach” y que la relación entre la velocidad a la que se desplaza el cuerpo y la velocidad del sonido es un factor físico de gran importancia —número de Mach—. Yeager probó que el ser humano podía desplazarse a esa velocidad. “Eso permitió el lanzamiento de los cohetes que nos llevaron al espacio, para lo que es necesario alcanzar la velocidad de escape de la Tierra”, comenta Barcala.

Chuck Yeager junto al avión experimental Bell X-1. Crédito: U.S. Air Force

El catedrático también señala el salto tecnológico en los materiales aeronáuticos, que tuvieron que adaptarse para soportar las elevadas temperaturas detrás de las ondas de choque cuando un aparato realiza un vuelo supersónico. “Otra consecuencia fue el desarrollo de reactores que pueden suministrar el empuje necesario para volar a esas velocidades, así como el estudio de combustibles o aditivos que pudieran optimizar el funcionamiento de los aviones supersónicos, reduciendo su consumo, disminuyendo la contaminación y suministrando mayores empujes”, añade.

Vuelos supersónicos comerciales

Tras aquel primer vuelo, el optimismo tecnológico de los años 1950 hizo creer que los vuelos supersónicos eran el futuro de la aviación comercial, aunque ya entonces se sabía difícil: las aeronaves supersónicas necesitan motores más potentes y gastan más combustible.  Solo dos proyectos prosperaron, el anglofrancés Concorde y el soviético Túpolev Tu-144. Este último no completó un año de vida comercial, mientras que los 14 aviones comerciales Concorde, con velocidad Mach 2 (dos veces la velocidad del sonido) volaron 27 años.

“No fue un fracaso tecnológico, sino económico”, cuenta Barcala. El Concorde consumía  más de 25.000 litros de queroseno por hora y transportaba hasta 100 pasajeros, mientras que algunos Boeing requieren unos 15.000 litros por hora y pueden llevar más de 500 personas. Además, las restricciones por contaminación supersónica —por el estampido sónico— limitaban los territorios en los que la aeronave podía actuar.

Instituciones como la NASA —que ha realizado con éxito pruebas para reducir el volumen de la explosión sónica e investiga ahora cómo conseguir “vehículos supersónicos prácticos”— y empresas privadas trabajan para recuperar ese tipo de vuelos. La start-up Boom pretende construir aviones más rápidos y más baratos que el Concorde que vuelen a una velocidad de Mach 2.2 (2,6 veces más rápido que las aerolíneas actuales). Esto permitiría viajar de Londres a Nueva York en tres horas y media.

Los aviones comerciales Concorde volaron 27 años. Crédito: Eduard Marmet

Barcala comenta que hay proyectos que quieren ir más lejos y combinar vuelos supersónicos y estratosféricos. “Los desplazamientos serían más rápidos, menos costosos y contaminantes, pero solo eficaces en largas distancias, nunca en vuelos locales o continentales”, matiza.

Joana Oliveira

@joanaoliv

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