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BOLETIN OBSERVACION TECNOLOGICA 54

tecnologías emergentes La revolución de las armas hipersónicas Autor: OT AMBP, SDGPLATIN. Palabras clave: velocidad hipersónica, estatorreactores. Metas tecnológicas relacionadas: MT 1.1.2; MT 1.2.1. La tecnología hipersónica ha revolucionado el paradigma de los sistemas de defensa antiaérea y antimisil. Aunque ya existen misiles y aviones no tripulados que superan 5 veces la velocidad del sonido (Mach 5 o 6.125 Km/h), en la actualidad hay prototipos de sistemas que alcanzan velocidades muy superiores de hasta incluso 15 Mach equivalente a unos 5 km por segundo, de modo que aunque se intuía que aún era una tecnología que tardaría algún tiempo en madurar, ya se ha alcanzado un TRL 6-7 y todo indica que los primeros planeadores hipersónicos que alcancen estas velocidades estarán disponibles a principios de la próxima década y de hecho ya se especula que para el año 2030 existirán los primeros drones hipersónicos. A partir de Mach 5 (hipersónico) cambia radicalmente la física de fluidos y el comportamiento aerodinámico, el flujo de aire se disocia generando una dinámica de vuelo completamente diferente y los elementos de control habituales a velocidades menores no son efectivos. El diseño geométrico y el cálculo aerodinámico son totalmente diferentes y plantean retos sobre todo en la transición de flujo laminar a turbulento entre otros principios físicos. Además, las altas velocidades generan enormes pérdidas por rozamiento, lo que somete al vehículo a elevadas cargas térmicas que requieren medidas específicas de protección y estabilidad térmica para paliar sus efectos, basadas en soluciones complejas de aislamiento térmico e incluso en la refrigeración de las estructuras. Por ello se investiga sobre nuevos materiales avanzados y aleaciones especiales más adecuadas para estas aplicaciones, campo en el que ha habido importantes avances durante los últimos años y que han permitido el desarrollo de nuevos prototipos. La velocidad hipersónica también requiere perfeccionar los sistemas de propulsión, para lo que principalmente se emplean los estatorreactores scramjet ya utilizados a velocidades supersónicas. Los estatorreactores no precisan de compresores o turbinas para incrementar la presión en la cámara de combustión, pero a velocidad hipersónica requieren de diseños específicos que permitan conducir el flujo de aire a diferentes velocidades, lo que añade aún una mayor complejidad. Ello obliga a diseñar este tipo de motores para su funcionamiento a partir de una velocidad crítica que les permite entrar en régimen de vuelo, lo que obliga a hacer uso de sistemas de propulsión adicional hasta alcanzar esa velocidad denominada también velocidad de corte. Por ende, todos estos inconvenientes se agravan aún más a medida que se incrementa la velocidad. Así, a medida que aumenta la velocidad, aumenta el rozamiento y con él la inestabilidad térmica, aumenta la compresión y la eficiencia del motor se reduce considerablemente, lo que obliga a buscar soluciones cada vez más innovadoras que permitan modular el efecto del flujo de entrada mediante materiales avanzados y complejas medidas de control. Por tanto, estos sistemas plantean importantes retos tecnológicos en el campo de la aerotermodinámica que requieren un gran esfuerzo en investigación para el desarrollo de nuevos modelos, ya que los modelos disponibles previamente para simulación son poco aproximados. Para perfeccionarlos se requieren ensayos específicos que en esta tecnología precisan de instalaciones muy costosas, específicas para efectuar ensayos a flujo hipersónico. Debido a todas estas connotaciones están siendo abordados exclusivamente por los países con más capacidad financiera en materia de I+D en el ámbito de Defensa. No obstante, esta tecnología ha estado captando cada vez mayor atención a nivel mundial y de hecho, a nivel multinacional, el panel AVT (Applied VehicleTechnology) de la STO (Sciencie and Technology Organization) de la OTAN desarrolla varias actividades al respecto desde el año 2011. Es obvio que a esta vertiginosa velocidad la probabilidad de detección de estos sistemas, por los sistemas de defensa antiaérea y antimisil se reduce enormemente y con ello el tiempo disponible para identificar al objetivo y efectuar cualquier acción defensiva. Pero además, estos vehículos disponen de una extrema maniobrabilidad que les permite evadir contramedidas y realizar trayectorias impredecibles e incluso tienen la capacidad de volar a baja cota lo que reduce aún más su detectabilidad. Debido a estas características, a algunos de estos sistemas de armas se les conoce como planeadores hipersónicos. Es evidente que esta capacidad de alcanzar un objetivo en cualquier parte del mundo con una elevada precisión en apenas unos minutos y con una elevada probabilidad de éxito ante los sistemas de defensa convencionales, cambia el paradigma de las operaciones militares. No obstante, el desarrollo de misiles de largo alcance es sólo una de sus aplicaciones, ya que esta tecnología es también aplicable a los propios sistemas de defensa antiaérea y antimisil pero además para misiones de reconocimiento, inteligencia, etc. Fig. 1. Ejemplo de modelo de simulación de vehículo hipersónico a partir de componentes combinados desarrollado por la Universidad de Michigan. (Fuente: http://gust.engin.umich.edu/research/hyper_flexible.html). Boletín de Observación Tecnológica en Defensa n.º 54. Segundo trimestre 2017 15


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