Las instalaciones de calentamiento por arco de alta entalpía del complejo de desarrollo de ingeniería Arnold ofrecen simulaciones de pruebas aerotérmicas en tierra de vuelo hipersónico en una amplia gama de velocidades y altitudes de presión en apoyo del desarrollo de materiales y estructuras. La instalación está compuesta por tres calentadores de arco : HEAT-H1, HEAT-H2 y Heat-H3, que pueden calentar el aire hasta 13 000 grados Rankine mediante una descarga de arco eléctrico de corriente continua de alto voltaje controlada . [1] La unidad de prueba es propiedad de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos y está operada por National Aerospace Solutions.
La unidad de prueba HEAT-H1 es una instalación de calentamiento por arco de rendimiento avanzado que proporciona condiciones de prueba de alta presión y alta entalpía para la calificación de materiales de protección térmica, puntas de nariz y aberturas y estructuras electromagnéticas para misiles hipersónicos, sistemas de acceso espacial y vehículos de reentrada. La unidad de prueba utiliza un calentador de arco segmentado con 200 segmentos aislados eléctricamente que forman la cámara de distribución del calentador. La construcción segmentada única, con el ánodo y el cátodo en extremos opuestos de la cámara de distribución, permite que el arco se mantenga a una longitud fija para optimizar la eficiencia del calentador, la entalpía total a alta presión y la uniformidad del flujo. Las condiciones de funcionamiento normales para el calentador son aproximadamente 20.000 voltios y 1.200 amperios , lo que proporciona presiones de cámara de calentamiento de hasta 120 ATM a altas entalpías de estancamiento.
La celda de prueba H1 está equipada con un sistema de inyección rotatorio programable de múltiples puntales capaz de colocar de uno a siete modelos de prueba en secuencia en el chorro libre de prueba durante tiempos de permanencia preestablecidos. Hay sondas de calibración transitoria de varias configuraciones disponibles para definir las condiciones de flujo de calor y presión dentro del chorro de prueba.
La unidad de prueba HEAT-H2 es un túnel aerotérmico calentado por arco que proporciona un flujo de alta entalpía a altos números de Mach y presiones dinámicas que simulan un vuelo hipersónico a altitudes de presión de hasta 120 atm. H2 utiliza un calentador de arco tipo N-4 Huels para generar aire a alta temperatura y alta presión para su expansión a través de una boquilla hipersónica en la celda de prueba evacuada.
La combinación del controlador del calentador de arco, varias combinaciones de boquilla/garganta, la celda de prueba evacuada y el extractor permiten flujos de alta entalpía a números de Mach de 5 a 9. La dirección y distribución del aire inyectado se pueden seleccionar para optimizar la distribución de entalpía a lo largo del flujo para cumplir con los requisitos de prueba específicos. Los tiempos de ejecución de 20 minutos o más están disponibles en HEAT-H2 para condiciones de operación seleccionadas.
La unidad de prueba HEAT-H3 se desarrolló para proporcionar una gran instalación de arco de alta presión con el tamaño y el rendimiento suficientes para probar muestras y estructuras de misiles y de reentrada a gran escala. H3 es una ampliación geométrica del 50 por ciento de H1, con 12 módulos. La unidad de prueba está diseñada para funcionar a más del doble del nivel de potencia y el flujo másico disponibles de H1, con una presión operativa de hasta 150 atm.