Cuando el combustible sobrante se convierte en una poderosa ojiva.

Un nuevo proyecto podría aumentar el poder destructivo de los misiles crucero sin tener que cambiar o modificar su ojiva.

El misil Tomahawk, lanzado desde submarinos, barcos o aviones, es la punta de lanza de la defensa aérea contra los enemigos. Más de un centenar fueron lanzados durante la primera ronda contra Libia en el 2011. Si bien el diseño básico ha existido durante décadas, se utilizaban ya en 1991 durante la Guerra del Golfo, el misil Tomahawk ha sufrido numerosas mejoras en los últimos años. Este nuevo tweak podría mejorar el poder destructivo de esta sorprendente hacha de guerra. Todo es cuestión de explosiones de combustible-aire.

Misil Tomahawk tec data
Características técnicas de Misil Tomahawk

Los explosivos tales como el TNT no requieren ningún oxígeno para comenzar la reacción, la molécula simplemente se rompe, liberando la energía. Por el contrario, una explosión de aire-combustible es una forma de combustión en la que el combustible se combina con el oxígeno en el aire y por ende se quema más rápidamente. Como cualquier entendido le dirá, la mezcla de aire-combustible es de suma importancia para una combustión eficiente.

Vaporizado

Hace once años, experimente una demostración en primera persona, del efecto de una explosión combustible y aire. Mi esposa y yo nos despertamos a las 6:02 am una mañana de domingo por el ruido en las tejas del techo, como si algo inmenso acababa de aterrizar en la casa. Junto con otros miles de londinenses, no descubrimos la causa hasta que llegó la noticia más tarde esa mañana. Se había producido un incendio y una explosión en una bodega de almacenamiento de petróleo en Buncefield, a más de 20 millas de distancia. La onda de choque que nos despertó había registrado 2,4 grados en la escala de Richter y fue escuchada hasta en Bélgica. Sorprendentemente nadie murió, aunque varios resultaron heridos.

Destrucccion reportake tomahawk
Incendio y explosión en una bodega de almacenamiento de petróleo en Buncefield año 2005

Las explosiones aéreas de combustible no son poco comunes, pero la que aconteció en Buncefield fue excepcionalmente poderosa, mucho más poderosa que los expertos habían predicho. Eso es debido a que los vapores de combustible de alguna manera se habían mezclado con el aire.

El incidente en Buncefield había desconcertado a los investigadores debido a que la nube  60.000 galones de petróleo no debería haber causado una explosión de este tipo. Normalmente, el vapor se quema en lugar de explotar, dando ese sonido característico “whoomph”, pero Buncefield mostró todos los signos de una onda de presión enorme. Coches, incluyendo un nuevo Porsche, habían sido aplastados. La quema de vapor produce un escape como un motor a reacción, y cuando el frente de la llama llegó a los árboles que rodeaban al recinto, esta se aceleró a gran velocidad. Las ramas y ramitas irregulares convirtieron el flujo de aire suave en turbulento, de modo que la nube de vapor con aire se quemó mucho más rápido y con mucha mayor fuerza.

La misma ciencia que me despertó en 2005 está siendo aprovechada para que el hacha de guerra sea aun más mortal. En este caso, los diseñadores de armas están convirtiendo al combustible no utilizado en una segunda ojiva de guerra, a través de la mezcla controlada con el aire.

En los Misiles suele haber combustible sobrante cuando llegan al objetivo. Algunos misiles tienen una espoleta para encender ese combustible después del impacto; en otros casos, puede quemarse de todos modos. Por ejemplo, cuando un misil Exocet golpeó al destructor británico HMS Sheffield, durante la Guerra de Malvinas de 1982, la ojiva explosiva no detono, pero el ardiente propulsor del cohete comenzó un incendio que destruyeron la nave de todos modos. Y, por supuesto, no podemos olvidar la importancia de la quema de combustible en los ataques del 9/11.

Los misiles cruceros Tomahawk son algo diferentes, ya que utiliza una turbina impulsada por un combustible líquido conocido como JP-10. El combustible de aviación normal, JP-5 o A queroseno Jet, produce alrededor de 125,000 BTU por galón, 10 por ciento más que la gasolina. El JP-10, también llamado exo-tetrahidrodiciclopentadieno, agrega a este número otro 10 por ciento. Es el mejor en todo, pero cuesta alrededor de US$ 25 dólares por galón.

El Misil Tomahawk Bloque III está cargado con más de mil libras de JP-10, lo que le da una autonomía de más de 800 millas. Así que, si el objetivo está a sólo 400 millas de distancia, el misil puede tener unas quinientas libras de combustible que queda sin quemarse en el momento del impacto. Ese sobrante podría hacer una gran explosión. Un cálculo aproximado indica que el contenido total de energía de ese combustible de jet es varias veces mayor que la ojiva explosiva del Tomahawk (aproximadamente mil libras de explosivo plástico PBXN-107). Sin embargo, la creación de una explosión, significaría convertir todo el combustible en una nube de vapor y detonarla de manera eficiente. Y ahí está el truco. Hacer eso de manera controlada no es para nada sencillo.

Una bola de fuego compuesta de combustible y aire

Los explosivos a base de  combustible-aire ya se utilizan como armas. Los rusos, en particular, tienen una serie de armas “termobáricas” de combustible-aire, que hacen explosiones tremendamente destructivas,  estas incluyen el tanque montado con lanzacohetes  TOS-1 , el cual podría destruir ocho cuadras de una ciudad con una sola salva. Las armas termobáricas de los estadounidenses se basan principalmente en combustible sólido en polvo, por lo que para ellos las explosiones líquidas son un desafío diferente.

Blaine Asay, es ex funcionario de Los Alamos National Laboratory, científico experto en Energética de Investigación de Materiales e Ingeniería con sede en Atchison, Kansas. En virtud de un contrato con la Fuerza Aérea de Estados Unidos, Asay, experto en el campo, está desarrollando un sistema para implosionar el depósito de combustible de un misil para generar una nube de vapor y encenderlo en una bola de fuego que se quema rápidamente.

Esto es todo un reto, ya que la mezcla aire-combustible tiene que ser justa. La ingeniería precisa no se puede hacer por ensayo y error, pero requiere de un modelado por ordenador con un paquete llamado ALE3D (este funciona en base a un código 3D Lagrange-euleriano y un código Multi-Physics 2D para crear y representar el modelo) , este software permite la simulación de las complejas reacciones de alta velocidad  en tres dimensiones del espacio .

Asay dice que no está en libertad de discutir todos los detalles, pero publicó resultados que muestran que el equipo logró crear una nube de JP-10 que ardía en 30 milisegundos. En la siguiente fase, los investigadores utilizarán los resultados anteriores para mejorar la velocidad de incineración en un factor de 100, con el objetivo de lograr una detonación en la que se queme casi todo el combustible.

Misil Tomahawk submarina
Misil Tomahawk lanzado desde un Submarino Nuclear

Si su investigación tiene éxito, entonces un simple, incluso barato complemento podría hacer que los misiles de crucero existentes sean mucho más poderosos. La misma tecnología también permitiría crear una nueva generación de misiles pequeños, de combustible líquido o drones de ataque en armas de gran alcance. Algunos de ellos ni siquiera podría tener ojivas en el sentido usual, sino más bien, sería simplemente llevar un depósito de combustible de doble uso. Incluso los Drones Scouts, que no van armados, podrían ser provistos de un dispositivo de aire-combustible y podrían ser utilizados como misiles si se encuentran con un objetivo importante. A medida que la comprensión de la mezcla de combustible y aire crece y nuestra capacidad de modelar sea cada vez mejor, estos dispositivos tendrán una carga cada vez más poderosa.

 

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