El modelo de prueba de flujo de ala barrida, conocido como Swift, con pintura sensible a la presión aplicada, luce un brillo rosa bajo luces ultravioleta mientras se probó durante 2023 en un túnel de viento de la NASA en el Centro de Investigación Langley en Virginia. Crédito: NASA / Dave Bowman
Muchos de nosotros crecimos usando juegos de pintura por número para crear hermosas imágenes en color.
Desde hace años, los ingenieros de la NASA que estudian aviones y diseños de cohetes en túneles de viento han volteado ese pasatiempo infantil, utilizando computadoras para generar imágenes a partir de “números por pintura”: pintura sensible a la presión (PSP), es decir.
Ahora, los avances en el uso de cámaras de alta velocidad, supercomputadoras y PSP aún más sensible han hecho este proceso de números por pintura 10,000 veces más rápido mientras crea imágenes de ingeniería con una resolución 1,000 veces mayor.
Entonces, ¿cuál es la gran diferencia entre la capacidad “vieja” en uso en la NASA durante más de una década y la “nueva”?
“La clave se encuentra agregando una sola palabra frente a PSP, a saber, pintura sensible a la presión ‘inestable’, o UPSP”, dijo E. Lara Lash, un ingeniero aeroespacial del Centro de Investigación AMES de la NASA en el Valle de Silicon de California.
Con PSP, los investigadores de la NASA estudian los efectos a gran escala del aire relativamente suave que fluye sobre las alas y el cuerpo de la aeronave. Ahora con UPSP, pueden ver con más detalle lo que sucede cuando hay más aire turbulento presente, mejor y mejor que nunca.
En algunos casos con la nueva capacidad, los investigadores pueden tener en sus manos los datos del túnel de viento que buscan en 20 minutos. Eso es lo suficientemente rápido como para permitir que los ingenieros ajusten sus pruebas en tiempo real.
Un técnico rocía pintura sensible a presión inestable en la superficie de un pequeño modelo del sistema de lanzamiento espacial en preparación para probar en un túnel de viento de la NASA. Crédito: NASA / Dave Bowman
Por lo general, los investigadores registran datos del túnel de viento y luego lo llevan de regreso a sus laboratorios para descifrar días o semanas después. Si encuentran que necesitan más datos, puede llevar semanas adicionales o incluso meses esperar en la fila para otro giro en el túnel de viento.
“El resultado de estas mejoras proporciona un producto de datos que es inmediatamente útil para ingenieros aerodinámicos, ingenieros estructurales o ingenieros de otras disciplinas”, dijo Lash.
Robert Pearce, administrador asociado de la NASA para Aeronáutica, quien recientemente vio una demostración de datos generados por UPSP en AMES, aclamó la nueva herramienta como un activo nacional que estará disponible para los investigadores de todo el país.
“Es una innovación única de la NASA que no se ofrece en ningún otro lugar”, dijo Pearce. “Nos ayudará a mantener el liderazgo mundial de la NASA en las capacidades del túnel de viento”.
Se prueba un modelo a escala del 4% del cohete del sistema de lanzamiento espacial en 2017 utilizando pintura sensible a la presión inestable dentro del túnel de viento del plan unitario de 11 pies por 11 pies en el Centro de Investigación Ames de la NASA en California. Crédito: NASA / Dominic Hart
Cómo funciona
Con PSP y UPSP, se aplica una pintura única a modelos a escala de aviones o cohetes, que están montados en túneles de viento equipados con tipos específicos de luces y cámaras.
Cuando se ilumina durante las pruebas, el brillo del color de la pintura cambia dependiendo de los niveles de presión que el modelo experimenta como corrientes del aire. Los tonos más oscuros significan una mayor presión; Los tonos más livianos significan la presión más baja.
Las cámaras capturan la intensidad de brillo y una supercomputadora convierte esa información en un conjunto de números que representan valores de presión, que están disponibles para los ingenieros para estudiar y obtener qué verdades pueden sobre la integridad estructural del diseño del vehículo.
“Las fuerzas aerodinámicas pueden vibrar diferentes partes del vehículo a diferentes grados”, dijo Lash. “Las vibraciones podrían dañar lo que lleva el vehículo o incluso puede hacer que el vehículo se separe. Los datos que obtenemos a través de este proceso pueden ayudarnos a prevenir eso”.
Tradicionalmente, las lecturas de presión se toman utilizando sensores conectados a pequeños tubos de plástico colgados a través del interior de un modelo y hurgando a través de pequeños agujeros en lugares clave, como a lo largo de la superficie de un ala o el fuselaje.
Cada punto proporciona una sola lectura de presión. Los ingenieros deben usar modelos matemáticos para estimar los valores de presión entre los sensores individuales.
Con PSP, no hay necesidad de estimar los números. Debido a que la pintura cubre todo el modelo, su brillo visto por las cámaras revela los valores de presión sobre toda la superficie.
Crédito: NASA
Haciéndolo mejor
La introducción, las pruebas y la disponibilidad de UPSP es el resultado de un exitoso esfuerzo de cinco años, que comenzó en 2019, en el que los investigadores se desafiaron significativamente a mejorar significativamente la capacidad de la PSP con sus cámaras y computadoras asociadas.
El deseo del equipo de la NASA era desarrollar y demostrar un mejor proceso de adquirir, procesar y visualizar datos utilizando un túnel de viento y una supercomputadora adecuadamente equipados, luego hacer que la herramienta esté disponible en los túneles de viento de la NASA en todo el país.
El enfoque durante un desafío de capacidad fue en el túnel de viento transónico de 11 pies del Plan Unitario de la NASA, que el equipo conectó con la cercana instalación de supercomputación avanzada de la NASA, ambas ubicadas en Ames.
Dentro del túnel de viento, un modelo a escala del cohete del sistema de lanzamiento espacial de la NASA sirvió como sujeto de prueba principal durante el período de desafío.
Ahora que la agencia ha completado su misión de prueba de vuelo lunar de Artemis, los investigadores pueden igualar los datos grabados en vuelo con los datos del túnel de viento para ver qué tan bien se comparan la realidad y las predicciones.
Con el desafío de capacidad completado oficialmente a fines de 2024, el equipo de UPSP planea implementarlo en otros túneles de viento e interactuar con usuarios potenciales con intereses en aeronáutica o vuelos espaciales.
“Esta es una capacidad de la NASA que tenemos, no solo para su uso dentro de la agencia, sino una que podemos ofrecer a la industria, la academia y otras agencias gubernamentales para entrar e investigar el uso de estas nuevas herramientas”, dijo Lash.
Cita: la NASA avanza Capacidad de investigación de pintura sensible a la presión (2025, 3 de julio) Recuperado el 3 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-NASA-ADVANCES-PRESSUDSSUSIVS-Sensitive-Capability.html
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