Contents
Velocidad de la barrera del sonido
El primer avión supersónico, que imitaba la forma de una bala de ametralladora, demostró que era posible romper la barrera del sonido. Pero, dado que esa revolucionaria innovación fue un fracaso comercial, ¿será alguna vez económicamente viable el viaje supersónico?
Cuando la aviación estaba aún en pañales, la gente imaginaba viajar de Londres a Nueva York, de Los Ángeles a Tokio o de Madrid a Boston en sólo tres horas, algo que sería posible con aviones capaces de volar más rápido que el sonido. El primer vuelo supersónico de la historia tuvo lugar el 14 de octubre de 1947, una hazaña que nos llevó a un territorio casi inexplorado por la ciencia, más allá de lo teórico. Pero ese sueño tecnológico hecho realidad se esfumó en pocas décadas. Y a pesar de los muchos avances logrados en la industria aeronáutica, aún quedan grandes retos por delante para que los vuelos supersónicos de pasajeros vuelvan a ser una realidad.
En 1903, los hermanos Wright consiguieron hacer volar un avión por primera vez. Su máquina voladora permaneció en el aire durante 12 segundos y aterrizó tras una distancia de 37 metros. En los años siguientes, se construyeron aviones capaces de volar distancias más largas. En aquella época, la velocidad de los aviones era demasiado lenta para considerar siquiera la posibilidad de viajar más rápido que el sonido.
El boom sónico explicado
La velocidad del sonido es la velocidad a la que las vibraciones sonoras se mueven a través de un medio. En el aire a nivel del mar, esta velocidad es de unos 340,29 m/s (1.225 km/h). La velocidad del sonido varía con la temperatura del aire, pero es casi completamente independiente de la densidad. Romper la barrera del sonido fue uno de los principales objetivos de la aviación durante sus primeros 50 años, hasta que finalmente lo consiguió el 14 de octubre de 1947 el aviador Chuck Yeager volando en un Bell XS-1, actualmente expuesto en el Museo Nacional del Aire y del Espacio.
El primer objeto autopropulsado que rompió la barrera del sonido fueron los misiles alemanes V-2 lanzados durante la Segunda Guerra Mundial. En 1944, estos misiles viajaban regularmente a cuatro veces la velocidad del sonido (Mach 4) durante el descenso. Cuando los misiles, los aviones o cualquier otro objeto veloz rompen la barrera del sonido, provocan un estampido sónico, un fuerte boom causado por el choque de las ondas de presión alrededor del objeto. Así, cuando estos misiles fueron lanzados en masa, el aire se llenó del ruido de los estampidos sónicos.
Cuando un objeto viaja por el aire, se ve rodeado de esferas de presión, causadas por el desplazamiento que crea en el aire debido a su movimiento. A medida que un objeto se mueve más y más rápido, empieza a alcanzar estas esferas de presión en una dirección, haciendo que se compriman delante de la nave. Al medirlo, se observa que el aire es mucho más denso que el aire típico, mientras que el aire detrás de la nave es más fino. Cuando la nave está rompiendo la barrera del sonido, moviéndose a más de 761 mph, el aire de delante se comprime tanto que las esferas de presión empiezan a quedar detrás del avión. No pueden expandirse por delante del avión más rápido de lo que se generan.
Cómo se rompe la barrera del sonido
Hace 75 años, el 14 de octubre de 1947, el Bell X-1 Glamorous Glennis, pilotado por el capitán de las Fuerzas Aéreas estadounidenses Charles E. “Chuck” Yeager, se convirtió en el primer avión que voló más rápido que la velocidad del sonido (Mach 1). El avión experimental construido a propósito alcanzó los 1.127 kilómetros (700 millas) por hora (Mach 1,06). Lanzado desde el compartimento de bombas de un bombardero Boeing B-29, tras un ascenso de 30 minutos hasta los 6.000 metros de altura sobre el lago Rogers Dry Lake, en el desierto del sur de California, el X-1 utilizó su motor cohete para ascender hasta su altitud de prueba de 42.000 metros y comenzó su recorrido de prueba. Los primeros intentos se habían enfrentado a graves sacudidas aerodinámicas cuando el X-1 se acercaba a la velocidad del sonido, lo que amenazaba el éxito del programa. Esta vez el vuelo se desarrolló sin problemas. Los ingenieros habían mejorado recientemente el estabilizador ajustable de la aeronave, lo que permitió a Yeager realizar cambios incrementales instantáneos en el ángulo de ataque que suavizaron el flujo de aire a medida que la aeronave se acercaba a la velocidad del sonido, manteniendo la eficacia del elevador.
El avión atraviesa la barrera del sonido
El 14 de octubre de 1946, un pequeño avión, casi tipo cohete, llamado Bell X-1 fue lanzado desde un gran B-29. El capitán Chuck Yeager encendió el motor del X-1 y fue acelerado hasta superar la barrera del sonido, convirtiéndose en el primer hombre en viajar más rápido que la velocidad del sonido. La velocidad a la que viaja el sonido se conoce como la barrera del sonido. La velocidad de una onda sonora varía en realidad con la temperatura y la densidad del aire, aumentando aproximadamente 0,6 m/s por cada grado centígrado de aumento de la temperatura. A 68° F la velocidad del sonido es de unos 343 m/s o 767 mph a nivel del mar. ¿Por qué se llama a esta velocidad la barrera del sonido?
Un avión produce un sonido que se irradia desde el avión en todas las direcciones. Las ondas que se propagan delante del avión se agolpan por el movimiento del avión. Cuando el avión se acerca a la velocidad del sonido, las “ondas” de presión sonora se amontonan unas sobre otras comprimiendo el aire. El aire que se encuentra delante del avión ejerce una fuerza sobre éste que impide su movimiento. A medida que el avión se acerca a la velocidad del sonido, se aproxima a esta barrera de presión invisible creada por las ondas sonoras justo delante del avión. El aire comprimido delante del avión ejerce una fuerza mucho mayor que la habitual sobre el avión. En ese momento se produce un aumento notable de la resistencia aerodinámica del avión, de ahí la noción de romper la “barrera del sonido”. Cuando un avión supera la velocidad del sonido se dice que es supersónico. A menudo se habla de velocidades supersónicas en términos de número de Mach. El número Mach es la velocidad del objeto dividida por la velocidad del sonido. Así, Mach 3 significa tres veces la velocidad del sonido.
