Resumen

Para superar la resistencia aerodinámica a velocidad hipersónica, los vehículos de vuelo hipersónico requieren un alto nivel de integración entre el fuselaje y el sistema de propulsión. El sistema de propulsión basado en un motor scramjet necesita una estrecha interacción entre su aerodinámica y su estabilidad. Las toberas de los vehículos hipersónicos, que son las responsables de generar la mayor parte del empuje, suelen estar fusionadas con la carrocería posterior del vehículo, lo que influye en la eficacia del empuje y en la estabilidad del vehículo. Las toberas de rampa de expansión simple (SERN) producen el empuje necesario para el vuelo hipersónico y son el objeto de análisis de este trabajo. La expansión del flujo dentro de una tobera es naturalmente un fenómeno 3D; sin embargo, el uso de paredes laterales controla la expansión aproximándola a un flujo 2D confinado. Un estudio experimental del rendimiento de la tobera utiliza tradicionalmente las condiciones de estancamiento y la relación de área de la sección divergente del túnel para aproximar las condiciones de salida de la cámara de combustión. En este trabajo, se instala un vehículo hipersónico completo basado en la propulsión scramjet en la sección de pruebas de un túnel de choque hipersónico. Por lo tanto, las condiciones de entrada del SERN son las condiciones reales de la salida de la cámara de combustión. El rendimiento de un SERN se evalúa experimentalmente en condiciones reales obtenidas desde la salida de la cámara de combustión. Para cuantificar el rendimiento del SERN se investigan y evalúan parámetros como el empuje, el coeficiente de empuje axial Cfx y la sustentación L. El empuje generado se determinó a partir de mediciones de presión estática y de pitot, considerando la instalación de paredes laterales para aproximar el flujo 2D. Las mediciones obtenidas mediante un rastrillo muestran que el flujo a la salida de la tobera no es simétrico. Las mediciones de Pitot y de presión en el interior de la cámara de combustión muestran una condición de flujo no uniforme, como era de esperar, debido a la compresión de las paredes laterales y a la capa límite. El empuje axial total de la tobera obtenido con la pared lateral es ligeramente mayor que sin ella. Las mediciones de la presión estática en la línea central de la tobera muestran que el tiempo de residencia del flujo en la sección de expansión es suficientemente corto y que el flujo de la región central de la tobera no se ve alterado por la expansión lateral cuando la configuración de la tobera no incluye paredes laterales.

• Materias:Aerodinámica Ingeniería aeroespacial Satélites Satélite artificial Meteorología
• Subjects:Aerodynamics Aerospace engineering Satellites Artificial satellites Meteorology
• Palabras claves:pared lateral, sistema de propulsión, salida de la cámara de combustión, condiciones reales, coeficiente de empuje axial, nivel de integración, compresión de la pared lateral, condiciones de salida de la cámara de combustión, uso de la boquilla lateral, rampa de expansión
• Keywords:side wall, propulsion system, combustor exit, real conditions, axial thrust coefficient, level of integration, side wall compression, combustor exit conditions, use of side, expansion ramp nozzle