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¿Qué tan rápida es la velocidad hipersónica, realmente?

octubre 6, 2021

Si necesita velocidad, la próxima frontera es hipersónica. Estados Unidos está actualmente desarrollo de misiles hipersónicos que viajan a más de 6.000 millas por hora. los SR-72 hipersónico se informa que está logrando grandes avances en secreto. Todo es muy impresionante, pero puede ser difícil entender lo abstracto, así que hagamos un poco de matemáticas para llevarlo a casa.

Primero, establezcamos algunos términos. El hipersónico es, obviamente, supersónico con los esteroides. Pero mientras que «supersónico» tiene la clara definición de ser más rápido que la velocidad del sonido (Mach 1), el hipersónico es un poco más difuso. Generalmente, las velocidades hipersónicas son el punto en el que las moléculas de aire que rodean la aeronave comienzan a cambiar rompiéndose (disociación) y / o recogiendo carga eléctrica (ionización). Estas cosas no suceden a una velocidad en particular, por lo que el término «hipersónico» en su lugar se refiere al punto en el que comienzan a afectar significativamente la mecánica del vuelo, generalmente aceptado como Mach 5, o 3836.35 mph en condiciones de 20 grados Celsius. al nivel del mar.

Se han logrado velocidades hipersónicas antes, sobre todo por la Fuerza Aérea de los EE. UU. Y la NASA cuando el piloto de pruebas William J. Knight estableció el récord de vuelo con tripulación más rápido en 1967 cuando pilotó el X-15 de América del Norte a Mach 6.72 (4.520 mph) a una velocidad máxima. altitud de 102,100 pies. En 2004, el NASA X-43A sin tripulación estableció un récord de velocidad a Mach 9.6, o 7,310 mph a una altitud de aproximadamente 110,000 pies.

La velocidad máxima de aviones militares como el SR-72 se estima y, como era de esperar, se clasifica, y los funcionarios solo dicen que podrá alcanzar al menos la velocidad hipersónica mínima de Mach 5, por lo que la usaremos como base. Los dos vuelos récord de la Fuerza Aérea y la NASA se pueden utilizar para extrapolar cómo podrían verse incluso velocidades más altas. Y aunque la velocidad del sonido varía según la altitud y la temperatura, la configuraremos a 660 millas por hora fijas, que es lo que esperaría a una altitud de crucero de 40,000 pies y una temperatura de -70 grados Fahrenheit. Esto es matemática de la servilleta, después de todo.

Entonces, sin más preámbulos, velocidades hipersónicas en términos más prácticos:

  • Dado que la circunferencia de la Tierra es de 24,901 millas, un jet hipersónico podría volar alrededor del mundo en poco más de siete horas y media. El X-15 podría hacerlo en poco más de cinco horas y media, y el X-34A en solo tres horas y 55 minutos. A una velocidad insignificante de Mach 1, tomaría más de un día y medio, alrededor de 37 horas y 45 minutos.
  • El vuelo comercial más largo en los Estados Unidos contiguos es de Miami a Seattle con 2,724 millas o aproximadamente seis horas y 40 minutos en tiempo de vuelo típico. A velocidades hipersónicas, eso toma alrededor de 50 minutos, y solo 37 minutos en un X-15. Mientras tanto, el X-43A podría hacer el viaje en 26 minutos.
  • El vuelo de Dubai a Nueva Zelanda se convirtió recientemente en el vuelo comercial programado sin escalas más largo por distancia con 8.824 millas. El Airbus A380 que tomó el vuelo inaugural aterrizó después de 16 horas y 24 minutos. A velocidades hipersónicas, puede esperar hacer el viaje en dos horas y 40 minutos. El X-15 podría girarlo en unos 30 segundos antes de las dos horas. ¿El X-34A? Una hora y 24 minutos. Ni siquiera el tiempo suficiente para mirar Dunkerque, La película más corta de Christopher Nolan en años.
  • El vuelo de pasajeros más corto del mundo, Westray a Papa Westray en Escocia, dura solo 53 segundos y cubre 1,7 millas. Sí, este ejemplo es ridículamente, casi inútil, irreal y abstracto. PERO—Las velocidades hipersónicas reducen eso a aproximadamente 1,9 segundos, el X-15 a 1,4 segundos y el X-34A a 0,97 segundos.

    Sin duda, este es un ejercicio simple, tonto y teórico, uno que ignora no solo grandes franjas de física (el tiempo que tomaría ponerse al día, de manera más atroz) sino también gigantescas preocupaciones prácticas de ingeniería como la duración máxima de la alta sostenida. velocidad de vuelo y los requisitos de combustible para alcanzar y mantenerse a esas velocidades hipersónicas.

    Aún así, considerando lo profundamente difícil que es imaginar prácticamente cosas moviéndose a velocidades tan ridículamente altas, abstracciones como esta pueden ser una herramienta útil para envolver su mente al menos a la mitad de la magnitud de las velocidades en juego. Probablemente nunca sabrá lo que es viajar en Mach 5, y tal vez ni siquiera pueda imaginarlo adecuadamente, pero al menos esto debería ayudarnos a todos a apreciar la valentía suicida límite que se necesita para saltar detrás del palo de algo. que promete gritar al hipersónico y más allá.

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