Diseño conceptual y preliminar de un motor estatorreactor de combustión supersónica para vehículos de propulsión hipersónica
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Date
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Abstract
En el presente trabajo se desarrolla una revisión histórica de motores estatorreactores de combustión supersónica, los cuales son denominados SCRAMJET por sus siglas en ingles Supersonic Combustion Ramjet, un estado del arte de los avances más significativos en esta nueva tecnología, con el fin de identificar los alcances y ventajas que estos tienen en la industria aeroespacial. Una revisión teórica es hecha para determinar los parámetros de diseño de un motor Scramjet de ignición a velocidad mayor de 5 Mach y una altitud aproximada de 95.000 ft (28,956 km), se realiza un análisis de selección para el combustible a utilizar con las características determinadas. Posteriormente se diseña analíticamente los componentes básicos de un motor Scramjet implementando un sistema de combustión supersónico, distribuido en tres sistemas principales: dispositivo de entrada, cámara de combustión y dispositivo de salida, cuentan con un principio básico de funcionamiento el cual consiste en no utilizar piezas móviles en su ciclo y su geometría interna es comparada con la de un ducto vacío el cual solo es atravesado por aire mezclado con combustible, manteniendo el flujo a velocidades supersónicas a través de todo el proceso de combustión ( de ahí su nombre) y finalmente proporciona velocidades hipersónicas al respectivo vehículo propulsado. Para lograr la ignición de la mezcla aire-combustible es necesario que la velocidad del flujo en el dispositivo de entrada sea mayor a 5 Mach y se mantenga supersónico en la cámara de combustión, para finalmente ser expulsado y teóricamente puede alcanzar velocidades hipersónicas teóricamente entre 12 Mach y 24 Mach.1
Debido al poco conocimiento y difícil acceso a la información científica de estos motores en Colombia, el objetivo de este proyecto de investigación es describir de manera conceptual y preliminar los parámetros de diseño, configuración geométrica, distribución de los sistemas y la selección de combustible de acuerdo a las necesidades del motor, en este caso un motor Scramjet puro con ignición a una velocidad mayor a 5 Mach. Finalmente simular el funcionamiento del motor en un programa computacional de fluidos dinámicos denominado CFD por sus siglas en ingles de computational Fluid Dynamic
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- Ingeniería Aeronáutica [125]