Espacioplano híbrido de China podría reajustar la carrera espacial del siglo 21

Espacioplano híbrido de China podría reajustar la carrera espacial del siglo 21
Despega de una pista de aterrizaje, vuela a una velocidad hipersónica, luego enciende cohetes en órbita
Por Jeffrey Lin y P. W. Singer

Espacioplano hipersónico chino. Esta captura de pantalla de la emisión de la televisión estatal del avión espacial hipersónico muestra una aeronave aerodinámicamente optimizada para acelerar a velocidades supersónicas. El funcionamiento de un avión espacial como este en 2030 colocaría a China adelante en la carrera espacial, y en otras carreras. (CCTV 13)

Mientras que SpaceX está haciendo noticia con sus cohetes recuperables, China anunció que está trabajando en la próxima gran cosa en los vuelos espaciales: un avión espacial hipersónico. 

La Corporación de Ciencia y Tecnología Aeroespacial de China (China Aerospace Science and Technology Corporation - CASTC) está comenzando la investigación avanzada en el sucesor más eficiente y de alta tecnología del retirado transbordador espacial, con motores de ciclo combinado híbrido que puede despegar de la pista de aterrizaje de un aeropuerto y volar en línea recta en órbita. Los motores de ciclo compuesto del espacioplano híbrido usarían motores turboventiladores o turborreactores para el despegue horizontal desde una pista de aterrizaje. Una vez en el aire, el motor cambia a propulsión ramjet y, a medida que aumenta la velocidad, se ajusta en un motor scramjet con el flujo del aire supersónico. En la etapa de scramjet, el avión espacial híbrido entraría en vuelo hipersónico en el 'espacio cercano', la parte de la atmósfera entre 20 kilometros a 100 km sobre el nivel del mar. Finalmente, el avión espacial híbrido utilizaría sus motores de cohete para sacarlo del espacio interior y ponerlo en órbita. 

Las emisiones a través del canal de televisión estatal CCTV, y su servicio en inglés, tuvieron en cuenta que la fácil reutilización del avión espacial de CASTC reduciría exponencialmente los costes del lanzamiento espacial.

Motor de Ciclo Combinado. El motor de ciclo combinado comparte la misma boquilla de entrada y salida tanto para el turborreactor/turboventilador y estatorreactor. En el diagrama superior, las rampas de entrada de aire detrás del estatorreactor clavan el flujo de aire directo en el núcleo del turbo. En el diagrama inferior, las rampas de entrada de aire bloquean gradualmente el flujo de aire al núcleo del turbo, reorientando el aire en el motor de combustión estatorreactor para altos supersónicos (Mach 3,0-Mach 4,0). Los motores de ciclo compuesto chinos como este modelo se pueden combinar con un scramjet (presumiblemente a través de cambiar el estatorreactor) y un motor de cohete por separado para crear un avión espacial hipersónico. (Shinobiyan en cjdby.net)

Skylon. Mientras que el Skylon y el avión espacial hipersónico chino son accionados por motores que aspiran aire de ciclo combinado y motores de cohetes, el Skylon británico utiliza motores a reacción pre-enfriados construidos por Reaction Engines Limited para alcanzar el vuelo hipersónico atmosférico, a diferencia de los scramjets. Ambas aeronaves probablemente hagan el primer vuelo alrededor de mediados de la década de 2020. (Reaction Engines Limited)

Propulsión híbrida. Si bien este clip de CCTV-13 de la nave espacial híbrida parece en su lugar mostrar un cohete espacial convencional, China planea tener un motor de ciclo combinado y el prototipo del motor cohete listo para pruebas en 2021. (CCTV 13)

Zhang Yong, un ingeniero de la CASTC , afirmó que China va a dominar las tecnologías del avión espacial en los próximos tres a cinco años, y un avión espacial a gran escala entraría entonces en servicio en 2030. 

Curiosamente, otro ingeniero de la CCTA, Yang Yang, mencionó que el avión espacial mejoraría "la facilidad de acceso al espacio para personas sin formación", ya que el avión espacial tendría una aceleración más gradual que un cohete de lanzamiento espacial (reduciendo la tensión física de los astronautas durante el despegue) , lo que sugiere que una versión del avión espacial podría ser utilizada para el turismo espacial. 

La obtención de las complejas tecnologías, como el motor estatorreactor/turbo de ciclo combinado, en la línea de tiempo reportada es una meta muy ambiciosa. Sin embargo, China es en realidad un líder mundial en una serie de tecnologías clave para el proyecto. En 2015, el profesor Wang Zhengou fue galardonado con el premio Feng Ru (principal medalla de aeronáutica de China) por su trabajo en el exitoso desarrollo y vuelo de un motor scramjet, convirtiendo a China en el segundo país del mundo, después de Estados Unidos en dominar la tecnología scramjet. La rápida línea de tiempo de investigación de CASTC también sugiere que los informes en 2015 de un vuelo de prueba Mach 4 para un drone banco de pruebas recuperable de un motor estatorreactor de ciclo combinado/turboventilador eran exactos. Y China también tiene el mayor túnel de viento hipersónico del mundo, el JF-12 de Mach 9, que podría ser utilizado para probar fácilmente scramjets hipersónicos y sin costosos vuelos de pruebas potencialmente peligrosos en la altura.

Feng Ru. El profesor Wang Zhenguo fue uno de los nueve ganadores del 2do premio Feng Ru en la conferencia bienal de la CSAA en septiembre de 2015. Su exitoso motor scramjet puede ser el núcleo del motor de ciclo combinado para el avión espacial hipersónico planeado. (CSAA)

El drone faltante. se había rumoreado que China hizo el primer vuelo de un avión no tripulado Mach 4+ de prueba en septiembre de 2015. Lanzado desde una aeronave de transporte H-6, el avión no tripulado encendió su motor turbo-estatorreactor de ciclo combinado para acelerar desde subsónica a altas velocidades supersónicas. Dada la confianza de CASTC en la aplicación de preexistentes experimentos aeronáuticos para construir un prototipo funcional para el año 2021, parece que el vuelo de septiembre de 2015 fue de verdad. (Bai Wei través lt.cjdby.net)

¿El futuro de la PLAAF para 2030? Esta obra de arte CGI "qué pasaría si" de la Internet china muestra lo que podría parecer un avión militar hipersónico; con un fuselaje aerodinámico, una gran toma de aire ventral y relativamente pequeñas alas. (El artista imagina que este bombardero hipersónico podría llevar una carga útil de ocho toneladas). Volando en el espacio cercano (de 20 km a 100 km de altitud), la aeronave hipersónica fácilmente puede esquivar las defensas aéreas existentes (y son generalmente demasiado maniobrables para los sistemas anti-satélites y de defensa antimisiles para que funcionen bien contra ellos). (Www.armystar.com)

Bombardero hipersónico Shadow Dragon. El concepto de bombardero hipersónico Shadow Dragon, de la Facultad de Ingeniería de la PLAAF, ganó un segundo premio en el 4º Concurso Nacional de Diseño del Futuro Avión en el Zhuhai Airshow 2010. Que la PLAAF durante mucho tiempo ha estado haciendo este tipo de esfuerzos públicos de alto perfil para promover la aeronave hipersónica espacial sugiere que tales sistemas están previstos para ser una parte clave del arsenal futuro de China. (Wendell Minnick)

China ya tiene una variedad de avanzados cohetes espaciales de combustibles sólidos y líquidos e incluso la debilidad histórica de China en los motores de turbina puede no ser un problema (el probado turbofan WS-10 es probable que proporcione el suficiente empuje para que el estatorreactor del motor de ciclo combinado despegue). Para CASTC, el mayor desafío puede estar en la integración de todos estos componentes en un único paquete de propulsión, así como en la construcción de un fuselaje ligero y lo suficientemente fuerte como para resistir los rigores del vuelo hipersónico y la reentrada atmosférica. 

Si el proyecto se cumple con éxito dentro del calendario estricto o tuviera efecto por varios años, los resultados serían significativos, y no sólo en el aspecto civil de cualquier carrera espacial. Además de aumentar la velocidad de acceso y la reducción de costos para los lanzamientos espaciales, el ejército chino podría sacar beneficios militares directos de la tecnología del motor de ciclo combinado. Sin el componente del motor de cohete, el motor de ciclo combinado sería un buen ajuste para impulsar a los UAV hipersónicos y los aviones tripulados. Volando en el espacio cercano a velocidades superiores a Mach 5, dicha aeronave podría tener un alcance global, mientras que su velocidad y gran altitud lo harían de manera efectiva inmune a todos los sistemas de defensa aérea existentes (aunque la parte de turbina del motor necesitaría énfasis en la eficiencia del combustible y alto empuje a peso). 

Viniendo a los talones de otros avances espaciales chinos, incluyendo las pruebas con éxito de un cohete sólido de 3 metros de diámetro, y la turbo bomba de combustible para el cohete superpesado LM-9, la actual atención que se presta a un proyecto de tan largo plazo es notable. La transmisión de alto perfil de los avances de China en tecnología espacial sugiere que, además de impulsar el prestigio de China, el gobierno chino está tratando de aumentar la conciencia pública y el apoyo para justificar las inversiones costosas en la próxima generación de tecnologías espaciales como los aviones espaciales híbridos y los cohetes súper pesados ​​"lunares". Conseguir la ventaja de ser el primero en estos hitos aeroespaciales definitivamente dará a China la condición de superpotencia, tanto en la Tierra y en el espacio.



http://www.popsci.com/chinas-hybrid-spaceplane-could-reset-21st-century-space-race?src=SOC&dom=fb

Modificado por orbitaceromendoza