- NASA está realizando nuevas pruebas para mejorar la comprensión de la formación de hielo por gotas superenfriadas de gran tamaño.
- El diámetro de las gotas superenfriadas de gran tamaño puede alcanzar 2,000 微米, a diferencia de las nubes de hielo tradicionales.
- La nueva sonda puede medir el tamaño de las gotas en tiempo real, mejorando la precisión de los datos.
- Esta prueba proporcionará apoyo para el diseño de la próxima generación de aviones comerciales.
Entre las nubes ordinarias y la lluvia existe un peligro que los ingenieros aeronáuticos han tenido dificultad para considerar plenamente desde el accidente de un avión de pasajeros en 1994 年. El Glenn Research Center de la NASA está llevando a cabo una serie de nuevas pruebas para mejorar la comprensión de la industria sobre este peligro y las herramientas para diseñar aviones capaces de resistirlo. Esta amenaza se denomina “formación de hielo por gotas superenfriadas de gran tamaño”, y se produce cuando un avión atraviesa nubes que contienen gotas anormalmente grandes. La temperatura de estas gotas está muy por debajo de 華氏 32 度, pero no se congelan porque carecen del polvo u otras partículas diminutas necesarias para la cristalización.
Una vez que estas gotas impactan la superficie del avión, se congelan rápidamente.
La peligrosidad de las gotas superenfriadas de gran tamaño
La importancia del tamaño radica en que la mayoría de los aviones están diseñados y certificados para nubes de hielo estándar, cuyas gotas tienen un diámetro de aproximadamente 2 至 100 微米. Como referencia, el cabello humano tiene unos 70 微米 de ancho. Estas condiciones ya se comprenden bien y los ingenieros aeronáuticos disponen de herramientas maduras para modelarlas. Las gotas superenfriadas de gran tamaño pertenecen a una categoría distinta; su diámetro puede alcanzar 2,000 微米, un tamaño más comúnmente asociado a la lluvia helada en superficie. Su masa y su impulso les permiten atravesar el borde de ataque de las alas y los estabilizadores, adentrándose en zonas más posteriores del avión donde los sistemas tradicionales de protección contra el hielo no funcionan.
Esto significa que las medidas de protección diseñadas para condiciones de hielo estándar pueden dejar expuestas a ciertas partes del avión cuando hay gotas grandes.
Pruebas y aplicación de la nueva sonda
La prueba que está llevando a cabo la NASA se realiza en el túnel de investigación de hielo del Glenn Research Center en Cleveland. Los investigadores de la NASA utilizan una nueva sonda destinada a proporcionar mediciones en tiempo real del tamaño de las gotas en la nube generada artificialmente dentro del túnel. Estas nuevas sondas pueden detectar gotas con un diámetro superior a 45 微米 y realizar un análisis en tiempo real de su tamaño. Los investigadores combinarán estos resultados con los de otra sonda que mide gotas inferiores a 45 微米, para obtener una imagen completa de todo el rango de tamaños de gotas en una nube de hielo real.
La NASA describe el proceso de validación cruzada de la nueva sonda con una técnica antigua y de gran intensidad laboral, que consiste en el postprocesamiento de datos de imágenes del tamaño de las gotas tras la ejecución de la prueba. Esta comparación permitirá a la agencia confirmar la precisión de la nueva sonda al capturar el extremo de mayor tamaño del rango de tamaños de gotas, que es precisamente donde las herramientas de ingeniería utilizadas por la industria enfrentan la mayor incertidumbre.
Esta actividad de prueba constituye un hito del proyecto de demostración de vuelo subsónico, que forma parte del programa de sistemas aeronáuticos integrados de la NASA, adscrito a la Dirección de Misiones de Investigación y Tecnología. La NASA indica que el análisis detallado de los datos recopilados está en curso y se compartirá con la comunidad aeroespacial una vez finalizado. El problema fundamental radica en que los modelos de ingeniería que la industria emplea para diseñar aviones han sido ampliamente validados en condiciones típicas de hielo, pero presentan dudas al capturar la física de las gotas superenfriadas de gran tamaño. Un sistema de medición mejor calibrado en el túnel implica modelos informáticos mejor calibrados, lo que proporcionará a los fabricantes que desarrollan la próxima generación de aviones comerciales herramientas de diseño más fiables y respaldará a los organismos reguladores que establecen los estándares de certificación que deben cumplir dichos aviones.
Pruebas clave para mejorar la seguridad aérea
El fenómeno de formación de hielo por gotas superenfriadas de gran tamaño representa una amenaza significativa para la seguridad aérea, especialmente cuando los aviones vuelan a través de nubes que contienen gotas anormalmente grandes. Las nuevas pruebas de la NASA no solo mejoran la comprensión de este peligro, sino que también aumentan la eficacia de los sistemas de protección contra el hielo existentes. Gracias a las mediciones en tiempo real de la nueva sonda, los investigadores pueden captar con mayor precisión el tamaño de las gotas, lo cual es fundamental para diseñar aviones capaces de resistir este tipo de riesgos. Los resultados de esta investigación ayudarán a la industria aeronáutica a desarrollar aeronaves más seguras en el futuro y proporcionarán a los organismos reguladores los datos necesarios para elevar los estándares globales de seguridad aérea.