Testy obrotowego silnika detonacyjnego w Marshall Space Flight Center
Paweł Rożyński
O nowym silniku poinformował chiński dziennik „South China Morning Post”. Przy tej prędkości loty międzykontynentalne powinny być wielokrotnie krótsze i znacznie tańsze niż obecnie. Silnik zaprojektował Zhang Yining i jego zespół z Pekińskiego Instytutu Maszyn Energetycznych (we współpracy z jednostką 93160 Armii Ludowo-Wyzwoleńczej) i niewiele o nim wiadomo poza projektem opublikowanym w recenzowanym czasopiśmie „Chinese Journal of Propulsion Technology”.
Rewolucyjny silnik detonacyjny
Silnik działa w dwóch trybach. Pierwszy to tryb poniżej 7 Mach, który działa jako silnik detonacyjny z ciągłym wirowaniem (RDE). Powietrze z zewnątrz miesza się z paliwem i ulega zapłonowi, co powoduje powstanie fali uderzeniowej. Rozchodzi się ona w komorze pierścieniowej. Podczas obrotu fala uderzeniowa powoduje zapalenie większej ilości paliwa, co skutkuje potężnym i stałym ciągiem samolotu. Chiny, Stany Zjednoczone i inne kraje, takie jak Japonia, pracują obecnie z NASA nad własnymi koncepcjami RDE, a wykonawcy, tacy jak GE, niedawno przetestowali prototypowe silniki na ziemi. Chiny również zgłosiły ostatnio przełom w technologii RDE dzięki własnym testom naziemnym.
W drugim trybie, gdy samolot leci powyżej 7 Machów, fala uderzeniowa przestaje się obracać i skupia na okrągłej platformie z tyłu silnika. Pomaga to utrzymać ciąg w niemal prostoliniowym, ukośnym formacie detonacji. Jak opisują naukowcy w artykule, paliwo ulega samoczynnej detonacji po dotarciu na tylną platformę ze względu na dużą prędkość napływającego powietrza. Główną siłą napędową silnika podczas całej jego pracy jest detonacja.
Zespół Zhanga twierdzi, że ich projekt, który integruje detonację rotacyjną i prostoliniową w szerokim zakresie prędkości, jest „pierwszym na świecie”. – To rozwiązanie ma oczywiste zalety i oczekuje się, że poprawi optymalną wydajność cyklu termodynamicznego w prawie wszystkich zakresach prędkości, wprowadzając rewolucyjną zmianę w napędzie lotniczym – twierdzą naukowcy, cytowani przez Interesting Engineering.
Ogromne zwiększenie wydajności
Według zespołu Zhanga przejście na nowy silnik detonacyjny było wyzwaniem ze względu na dwa tryby pracy. Gdy prędkość zbliżyła się do Mach 7, tryb detonacji obrotowej stał się nie do utrzymania. Dlatego tryb detonacji ukośnej musiał zostać szybko uruchomiony.
Istnieje kilka potencjalnych rozwiązań problemu. Jednym z nich jest zmniejszenie prędkości napływającego powietrza z 7 Machów do 4 Machów lub nawet mniej. Umożliwi to odpowiednie podgrzanie paliwa do samozapłonu. Innym rozwiązaniem jest dokonanie niewielkich zmian w konstrukcji wewnętrznej silnika, takich jak modyfikacja średnicy okrągłej platformy i kąta nachylenia fali uderzeniowej. Modyfikacje te mogą mieć wpływ na ogólną wydajność silnika.
Według naukowców silnik był stosunkowo mało wymagający w warunkach eksploatacyjnych i mógł działać wydajnie w większości typowych scenariuszy, jak zauważono w materiale „SCMP”.
Eksperci twierdzą, że silniki z detonacją obrotową są bardziej wydajne niż tradycyjne metody spalania. Do tego wykorzystują mniej ruchomych części. Niedawno firma GE Aerospace przeprowadziła z powodzeniem testy takiego silnika. Jest w stanie osiągać prędkość blisko 6500 km/h. To trzykrotnie mniej niż dzieło chińskich inżynierów.
Nad podobnym technologiami pracują również NASA, koncern zbrojeniowy Raytheon, czy firmy w ramach projektu Gambit, za którym stoi powiązana z armią amerykańską DARPA.
