Para medir el flujo de aire a través de un motor a reacción, los investigadores tradicionalmente colocan sensores donde entra y sale el aire.

Pero la turbulencia dentro del motor sigue siendo un misterio, dijo Vincent Onoja, candidato a doctorado de la Universidad de Cincinnati.Quiere saber qué sucede dentro del motor, específicamente la boquilla personalizada que determina gran parte del rendimiento, el ruido y la eficiencia de un avión.

"Por lo general, miden en la entrada o la salida de la cámara, pero es más difícil medir elflujo de airedentro de la boquilla", dijo.

Las simulaciones por computadora tienen cierta precisión.Y poner cualquier cosa, incluso los sensores más pequeños, dentro de la cámara de la boquilla podría interferir con la dinámica del flujo de aire, dijo.Onoja estudia ingeniería aeroespacial en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UC.

Onoja y el profesor asistente de la UC, Daniel Cuppoletti, idearon un nuevo protocolo experimental que utiliza cámaras de alta velocidad y diagnóstico láser para rastrear el flujo de aire dentro del motor.

"Diseñamos un experimento en el que tendríamos una ventana desde la que se dispara un láser en el interior y podemos observar el flujo de aire utilizando cámaras de alta velocidad", dijo.

Utilizan una técnica llamada velocimetría de imágenes de partículas.Los investigadores inyectan un aerosol en el motor y capturan las partículas individuales a medida que viajan usando un láser y una cámara que puede grabar hasta un millón de fotogramas o imágenes por segundo.En comparación, las cámaras de fotografía deportiva graban sólo 120 imágenes por segundo.

Incluso las mejoras incrementales en los motores pueden ahorrar millones de dólares en combustible y productividad enaviación comercialo mejorar drásticamente el rendimiento de las aeronaves.Asimismo, comprender cómo la turbulencia afecta el ruido del motor puede ayudar a los ingenieros a diseñar aviones más silenciosos.Por tanto, comprender las propiedades del flujo de aire es un asunto muy importante para los ingenieros aeroespaciales.

El proyecto es una colaboración entre la UC, el Instituto de Tecnología de Massachusetts y la Oficina de Investigación Naval de EE. UU.

La UC tiene una larga trayectoria de trabajo con socios de aviación tanto a nivel local como en todo el mundo, dijo Cuppoletti.

"Históricamente, hemos tenido muchas colaboraciones excelentes en propulsión de aviones y tecnología de turbinas de gas con General Electric de Cincinnati y el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU. en Wright-Patterson", dijo.Cuppoletti trabajó en sistemas de propulsión de aviones en Northrop Grumman antes de llegar a la UC.

El estudiante de doctorado Onoja es de Nigeria, donde estudió ingeniería mecánica.Se inspiró para seguir los pasos de su tío, un ingeniero aeroespacial retirado que trabajó en el programa del transbordador espacial de la NASA en Boeing Corp.

"Cada vez que lo visitaba, me mostraba fotografías del transbordador espacial y eso es lo que despertó mi interés eningeniería aeroespacial”, dijo Onoja.

Onoja espera contribuir a la Iniciativa Nuevos Horizontes de Aviación de 10 años de la NASA dedicada a impulsar la tecnología transformadora.

"Están trabajando en la próxima generación de eficiencia y rendimiento mejorados para los aviones", dijo Onoja."Estoy estudiando nuevomotor a reaccióndiseños de boquillas que cumplirían con los objetivos de la NASA de mejorar el rendimiento y al mismo tiempo reducir el ruido y las emisiones".

Onoja aprovechó su experiencia en técnicas de medición avanzadas para conseguir una pasantía en Tesla, donde trabajó con un equipo para diseñar nuevos protocolos experimentales para estudiar la vibración en el Cybertruck del fabricante de automóviles.

Si bien el proyecto del profesor Cuppoletti apenas está comenzando, Onoja dijo que es optimista en cuanto a que sus métodos proporcionarán nuevos conocimientos sobre la dinámica del flujo de aire, lo que podría tener profundos beneficios para la aviación.

"El objetivo clave es mejorar nuestra capacidad para predecir con precisión los flujos de aire en sistemas complejos", dijo Onoja."Podemos utilizar datos experimentales de alta fidelidad para mejorar y validar nuestros modelos computacionales".

Su nuevo sistema y sus modelos informáticos relacionados se pueden utilizar para estudiar el flujo de aire en prácticamente cualquier motor, dijo.

"Mi trabajo servirá como base de comparación", dijo Onoja."Y luego podremos poner ese conocimiento en práctica. Las compañías aeroespaciales como Boeing o GE pueden tomar ese conocimiento y aplicarlo a su propia investigación y diseño".