Combustible desarrollado por la Fuerza Aérea para el SR-71 y YF-12. Mantiene estabilidad térmica, baja presión de vapor y seguridad operativa a gran altitud.
Origen, finalidad y selección del JP-7 para la serie SR-71 Blackbird
El JP-7 nació como respuesta a requisitos del programa SR-71 Blackbird que exigían un queroseno de baja volatilidad capaz de conservar propiedades en calor aerodinámico severo. La Fuerza Aérea de Estados Unidos impulsó su creación en los años cincuenta para vuelos por encima de Mach 3, según documentos de Defensa y la NASA. El gobierno lo seleccionó para el SR-71 y el YF-12 con el fin de garantizar seguridad y rendimiento en misiones de vigilancia.
La necesidad se originó por regímenes de temperatura en el fuselaje del SR-71 que alcanzaban entre 462 y 622 grados Fahrenheit. Ingenieros formularon el carburante con fracciones de queroseno altamente refinadas y con aromáticos por debajo del 5 por ciento en volumen, con valores típicos inferiores al 3 por ciento. Pratt & Whitney redactó una especificación para un carburante experimental llamado PF-1, que sirvió como precursor antes de las normas definitivas.
En 1970, la especificación militar MIL-T-38219 fijó parámetros definitivos para el JP-7 y reemplazó al PF-1. La norma se adaptó a exigencias del avión, con baja presión de vapor para evitar pérdidas por ebullición en altitudes elevadas y con excelente estabilidad térmica oxidativa, que amplió la vida del combustor. Estas condiciones aseguraron desempeño sostenido y minimizaron riesgos en operaciones a gran altitud con perfiles de misión prolongados.
Durante su servicio en el SR-71, el JP-7 ofreció resistencia a condiciones extremas de temperatura y altitud. La baja volatilidad redujo riesgos de vaporización y fugas en sistemas presurizados del combustible. El uso se limitó al SR-71 y a variantes como el YF-12 por necesidades específicas de seguridad, estabilidad y rango operativo. La combinación entre formulación y especificación militar permitió vuelos sostenidos a gran altura con velocidades superiores a Mach 3 sin degradación crítica del carburante.
Puntos clave de especificaciones y composición del JP-7
- Aromáticos por debajo del 5 por ciento en volumen, con valores típicos menores del 3 por ciento.
- Parafinas y cicloalcanos con distribución aproximada: 45 %, 35 % y 15 %.
- Aditivo PWA-536 entre 200 y 250 partes por millón en peso.
- Azufre total hasta 0,1 por ciento en masa y mercaptanos por debajo de 0,001 por ciento.
Composición alifática, aditivos críticos y límites de impurezas del JP-7
El JP-7 se compone de hidrocarburos alifáticos con parafinas lineales y ramificadas cerca del 45 por ciento en volumen, monocicloparafinas alrededor del 35 por ciento y dicicloparafinas cerca del 15 por ciento. Entre los componentes identificados figuran n-decano 2,5 por ciento, n-undecano 9,2 por ciento, n-dodecano 11,7 por ciento, n-tridecano 9,9 por ciento, n-tetradecano 5,8 por ciento y n-pentadecano 1,5 por ciento, además de trazas de alquilbencenos por debajo del 1 por ciento en área.
Los aditivos incorporados abarcan inhibidores de oxidación, desactivadores de metales con concentraciones hasta 5,7 miligramos por litro e inhibidores de formación de hielo entre 0,10 y 0,15 por ciento en volumen. El aditivo de lubricidad PWA-536 en rangos de 200 a 250 partes por millón en peso compensó propiedades lubricantes deficientes del carburante base y previno desgaste en bombas del combustible del motor, lo que sostuvo confiabilidad del sistema propulsivo.
El contenido de azufre total se fijó en 0,1 por ciento en masa como máximo, con mercaptanos por debajo del 0,001 por ciento. El hidrógeno alcanzó al menos 14,40 por ciento en peso, lo que aseguró una combustión limpia con bajo residuo visible. Estas restricciones químicas mantuvieron estabilidad frente a oxidación y redujeron la formación de gomas. La combinación de fracciones refinadas y límites estrictos permitió cumplir objetivos de seguridad y desempeño del programa SR-71.
La evolución normativa avanzó hacia MIL-DTL-38219D, que exigió pruebas rigurosas como ASTM D 3241 para estabilidad térmica oxidativa. La calificación del depósito en el tubo no superó 3 y la caída de presión se limitó a 25 milímetros de mercurio. Los contaminantes quedaron controlados con goma existente inferior a 5 miligramos por 100 mililitros y materia particulada menor a 0,3 miligramos por litro, mientras el índice de separación de agua alcanzó al menos 85 y la interfaz con agua no superó 1b.
Propiedades térmicas, pruebas de estabilidad y operación en el SR-71
Las propiedades físicas incluyeron punto de congelación máximo de -43,3 grados Celsius y viscosidad por debajo de 8 centistokes a -20 grados Celsius. El rango de destilación se extendió desde 182 grados Celsius como inicio de ebullición hasta 288 grados Celsius como final máximo, con recuperaciones del 10 por ciento desde 196 y del 90 por ciento hasta 260. La densidad a 15 grados Celsius quedó entre 0,779 y 0,806 kilogramos por litro.
La presión de vapor a 149 grados Celsius no excedió 20,7 kilopascales, lo que redujo riesgos de vaporización en altitud. El punto de inflamación se fijó en 60 grados Celsius como mínimo, con promedios de 70 por método Tag de copa cerrada. La temperatura de autoignición alcanzó 241 grados Celsius a una atmósfera. El calor neto de combustión superó 43,5 megajulios por kilogramo, equivalente al menos a 18.400 unidades térmicas británicas por libra, con punto de humo mínimo de 25 milímetros.
En el SR-71, el JP-7 cumplió doble función: actuó como propulsor y funcionó como refrigerante al absorber calor del fuselaje y de los sistemas antes de ingresar al motor J58. La ignición requirió trietilborano de naturaleza pirofórica por dificultad de encendido del carburante. La compatibilidad con materiales del avión, incluido el titanio del fuselaje, resultó de controles estrictos de depósitos y contaminantes definidos por la especificación correspondiente.
Las evaluaciones específicas incluyeron coker de investigación con reservorio a 149 grados Celsius, salida de precalentador a 260 grados Celsius y filtro a 316 grados Celsius, con flujo de 2,7 kilogramos por hora durante cinco horas. El límite de aumento de presión se estableció en 10.000 pascales y el código de depósito en el precalentador no superó 3. Los parámetros de prueba verificaron estabilidad térmica y minimizaron formación de depósitos en conductos del sistema.