Del Fluido Ideal al Plasma - Aerobib

ALTAÓAS ENREPOSOp aPfiESlQNBAJAPRESIÓNI -DISTANCIAANTES DE DISPARAREXPANSIÓNH -SUPERFICIE DE SEPARACIÓNCORRIENTEP oDESPUÉS DE DISPARARFig. 19.—Tubo de choque.sayo se opera con dos números deMach: uno, M 0 , generalmente alto,que es el que corresponde a laonda inicial; y otro, M e , correspondientea la corriente de arrastredetrás de la onda, que es el quecuenta en el ensayo alrededor delmodelo. Este último es mucho menorque el anterior, pues aun cuandola velocidad de arrastre del airedetrás de la onda se aproxima a lade ésta, sin embargo, puesto que elaire está mucho más caliente, suvelocidad del sonido es mayor y,por consiguiente, el número deMach que la corresponde es muchomenor. La relación entre ambosnúmeros de Mach se muestraen la figura 20, para un gas idealUNIFORME —ONDA OE CHOQUEREPOSO— M„con calor específico constante, endonde M e tiene un límite máximopróximo a 2, y para el aire a dospresiones distintas, en donde se veque pueden alcanzarse valores deM e mucho mayores, especialmentea presiones reducidas, a causa deldescenso de temperatura producidopor la disociación.Por otra parte, el sistema es susceptiblede desarrollo para alcanzarnúmeros de Mach M e muchomayores, adaptando al tubo unatobera de expansión en la cámarade ensayos, análoga a la empleadaen los túneles intermitentes, con loque se combinan las ventajas deambos sistemas.Asimismo, el tubo de choqueP bsirve para el estudio de fenómenoscomo los de relajación antes citados,o de la cinética de algunosprocesos físícoquímicos, en condicionesventajosas, puesto que permitesituar muy rápidamente unamezcla determinada en las condicionesuniformes de presión y temperaturaque se desee estudiar yseguir su evolución posterior.VIII. Volviendo por un momentoa los problemas de la Aerotermoquímicaa que antes se ha hechoalusión, la figura 21 ilustrauno de ellos, en que se combinancuestiones de Aerodinámica y Combustión,que se influyen mutuamente.Se trata de estudiar las reaccionesquímicas que se producen enla tobera de expansión de un cohetey su influencia en las característicasde funcionamiento de éste. Suponiendoque la longitud de la cámarade combustión es suficientepara que en ella se alcance el equilibriotermodinámico de los productosde combustión, correspondientea la presión p c ya la temperaturaT,. de la cámara, en la toberade expansión cambian una y otrade modo continuo, por lo quedicho equilibrio debe desplazarsehacia el que corresponde, en cadapunto, a los valores de T y p enél. Por otra parte, dichos cambiosse producen muy rápidamente, ypuesto que el desplazamiento delequilibrio exige un cierto tiempopara poder efectuarse, determinadopor la cinética del proceso, no esseguro que el tiempo disponiblesea suficiente, por lo que no puedegarantizarse un equilibrio local entodos los puntos. Lo que sí es cierto,como se decía al hablar de lastransformaciones detrás de unaonda de choque, es que la solucióndeberá hallarse comprendida, encada caso, entre la que correspondaa ese supuesto equilibrio local, yla que resulte de la "congelación"en el estado de la cámara, de todaslas transformaciones químicas queresulten del desplazamiento delequilibrio, suponiendo que la expansiónse realiza en un gas decomposición constante. Ello significaque, por ejemplo, la distribuciónreal de temperaturas de la toberadeberá hallarse comprendida16 INGENIERÍA AERONÁUTICA Y ASTRONÁUTICA