El vuelo supersónico se hizo realidad en octubre de 1947, cuando el avión cohete Bell X-1 rompió la barrera del sonido. El Centro de Investigación Lewis de la NASA en Cleveland (ahora, NASA Glenn), que había servido como líder de aeropropulsión de la agencia desde que se estableció en la década de 1940, posteriormente ayudó a la NASA a avanzar en la tecnología necesaria para hacer posibles vuelos supersónicos más largos.
Una gran cantidad de aviones militares capaces de alcanzar velocidades supersónicas siguieron al Bell X-1. En la década de 1960, la familia de Blackbirds de Lockheed (el A-12 original, el interceptor YF-12 y el vehículo de reconocimiento SR-71) se convirtió en el primer avión del mundo capaz de navegar a velocidades supersónicas durante períodos prolongados. Sin embargo, la expansión de esta capacidad a aviones de transporte más grandes fue difícil, en gran parte debido a la falta de datos recopilados sobre los sistemas de propulsión durante vuelos supersónicos más largos.
Para resolver problemas que no se encontraron durante las pruebas de la fase de diseño de estos aviones y para avanzar en tecnología crucial, como la entrada supersónica de compresión mixta, el ejército prestó dos YF-12 retirados al Centro de Investigación de Vuelo Dryden (hoy, NASA Armstrong) en 1969 como parte de un esfuerzo de colaboración entre la NASA y la Fuerza Aérea. Planeaban comparar los datos de los vuelos del YF-12 con los datos recopilados en los túneles de viento de los Centros de Investigación Ames, Langley y Lewis de la NASA.
Los investigadores de Lewis habían estudiado las entradas supersónicas en túneles de viento desde principios de la década de 1950 y estaban en medio de una extensa evaluación de toberas y entradas supersónicas utilizando un F-106 Delta Dart. En este nuevo esfuerzo, Lewis fue responsable de probar una entrada YF-12 a escala real en el túnel de viento supersónico 10×10 del centro y analizar un motor Pratt & Whitney J58 de 32.500 libras de empuje en el Laboratorio de Sistemas de Propulsión (PSL).
Aunque las entradas de compresión mixta, que permitían que los motores funcionaran como turborreactores a velocidades subsónicas y como estatorreactores a números de Mach más altos, eran altamente eficientes, su diseño dejaba a los motores vulnerables a las perturbaciones del flujo que a menudo causaban "desarranques". Los arranques producían una resistencia instantánea que podía detener el motor o hacer que la aeronave se balanceara o guiñara rápidamente. Los investigadores de Lewis probaron una entrada real de un SR-71 estrellado, que instalaron en el 10×10 en noviembre de 1971.
Durante el año siguiente, los investigadores recopilaron datos aerodinámicos en diferentes condiciones en el túnel de viento. También probaron un nuevo sistema de control de entrada patentado por los ingenieros de Lewis Bobby Sanders y Glenn Mitchell que utilizaba válvulas mecánicas para proteger la aeronave contra los arranques. Fue la primera vez que el sistema se probó en una pieza de hardware a gran escala.
Los investigadores también estudiaron las relaciones entre el fuselaje, la entrada, el motor y el sistema de control durante condiciones normales de vuelo y cuando se experimentan perturbaciones de flujo realistas.
En el verano de 1973, un motor J-58 a escala real se convirtió en el primer hardware probado en la nueva cámara de altitud PSL de Lewis. Durante el año siguiente, los investigadores capturaron datos en condiciones normales y mientras usaban pantallas de entrada de malla para simular las distorsiones del flujo de aire en vuelo.
Las pruebas PSL también midieron las emisiones del motor como parte de un esfuerzo mayor para determinar los niveles de emisiones a gran altitud de los posibles transportes supersónicos.
Si bien el programa YF-12 finalizó en 1979 cuando las prioridades aeronáuticas de la agencia cambiaron, ya se había completado un año de pruebas en tierra en los túneles de viento de la NASA y los YF-12 habían completado casi 300 vuelos de investigación. El programa se había ampliado para incluir el desarrollo de instrumentación de alta temperatura, mapeo de presión y flujo del fuselaje, cargas térmicas y el sistema de control de entrada.
Los ingenieros de la NASA demostraron que los modelos a pequeña escala podían utilizarse con éxito para diseñar entradas supersónicas a gran escala, mientras que los datos de vuelo se utilizaron para comprender mejor el efecto de los modelos a pequeña escala y la interferencia de los túneles en los datos. Quizás lo más importante es que el programa de Lewis condujo a un sistema de control digital que mejoró la respuesta de la entrada supersónica a las perturbaciones del flujo, lo que casi eliminó los reinicios del motor.
Muchos de los conceptos del programa se integraron en el diseño del SR-71 a principios de la década de 1980 y han contribuido a los continuos esfuerzos de la NASA a lo largo de las décadas para lograr un avión de transporte supersónico.
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