En profundidad
Figura2. Cámara de combustión
pleja de gases y partículas de las plu-mas
de motor cohete, las cuales son
ópticamente activas, radiando en una
banda ancha del espectro electromag-nético,
todo ello asociado con tem-peraturas
y velocidades elevadas, así
como entornos de ensayo muy agresi-vos
en motores cohete reales. Por ello,
existen pocos estudios sobre estas
técnicas que permitan la determina-ción
del campo de temperaturas en
este tipo de flujos en modelos reales.
El estudio que presenta en este
trabajo, se enmarca en el proyec-to
PLUMEX (Retos-Colaboración
RTC-
2017-6137-8), el cual está siendo
desarrollado en el consorcio formado
por Expal Systems S.A., INTA – Cam-pus
La Marañosa y el Departamento
de Mecánica de Fluidos y Propulsión
Aeroespacial de la Universidad Politéc-nica
de Madrid (UPM). Este proyecto
tiene como objetivo principal desarro-llar
nuevas tecnologías de simulación
y caracterización de chorros de gases
en las plataformas aéreas y terrestres
de lanzamiento para su aplicación en
vehículos de alta dinámica tanto de
uso civil como militar. La consecución
de este objetivo general permitirá de-sarrollar
nuevas herramientas y tecno-logías
de análisis capaces de disminuir
los efectos de los chorros sobre la
plataforma de lanzamiento, así como,
optimizar el proceso de combustión a
alta rotación para aumentar el alcance
de los proyectiles con tecnología base
bleed (sistema que emplea alguna arti-llería
para incrementar su alcance me-diante
la disminución de la resistencia
aerodinámica de base que se consigue
al rellenar de gases la zona trasera del
proyectil).
Dentro de este objetivo general, se
encuentra el desarrollo de metodo-logías
fiables de caracterización tér-mica
mediante técnicas ópticas no
intrusivas de plumas de motor cohete
basadas en termografía infrarroja.
El problema de estas técnicas para
obtener temperaturas reales, a partir
de las temperaturas aparentes obte-nidas
por los sensores que recogen
la radiación infrarroja radica, funda-mentalmente,
en una determinación
espacial precisa de la emisividad de
la pluma. Dado que la composición
de gases y partículas de la pluma, y
evidentemente la temperatura, son in-cógnitas
y además, función de la po-sición
radial y longitudinal en la pluma
debido a las capas de mezcla con la
atmosfera que rodea el chorro.
En el presente trabajo se propone
una metodología que permite obtener
el campo de temperaturas reales en
la pluma a partir de la medida de la
radiación infrarroja, así como resul-tados
de los ensayos preliminares
obtenidos en las plumas generadas
en una cámara de combustión de un
aerorreactor y por las unidades base
bleed, desarrollados y suministrados
por Expal Systems S.A. para la reali-zación
de los ensayos.
Método de estimación de
emisividad
Todo cuerpo por encima cero grados
Kelvin emite energía en forma de ra-diación
térmica. Idealmente, se defi-ne
como cuerpo negro aquel objeto
capaz de absorber toda la radiación
incidente, independientemente de la
longitud de onda de dicha radiación.
La emisión de radiación de un cuerpo
negro queda determinada por la ley
de Planck, que es función de la tem-peratura
del cuerpo.
En general, la mayoría de los materiales
no se comportan como un cuerpo ne-
Figura 3. Termopares
24 Boletín de Observación Tecnológica en Defensa n.º 65. Segundo trimestre 2020