Двигатель для гиперзвукового полета

Исследователи разработали двигательную установку, которая могла бы проложить путь к гиперзвуковому полету, например, полету из Нью-Йорка в Лос-Анджелес менее чем за 30 минут. Они разработали способ стабилизации детонации, необходимой для гиперзвукового движения, путем создания специальной гиперзвуковой реакционной камеры для реактивных двигателей.

Усиливаются усилия по разработке надежных двигательных установок для гиперзвуковых и сверхзвуковых полетов, которые позволили бы летать через атмосферу на очень высоких скоростях, а также обеспечивали бы эффективный вход и выход из планетных атмосфер. Стабилизация детонации — наиболее мощной формы интенсивной реакции и выделения энергии — может улучшить гиперзвуковые двигательные и энергетические системы.

Система может позволить путешествовать по воздуху со скоростью от 6 до 17 Маха, что составляет от 4600 до 13 000 миль в час. Технология использует мощность наклонной детонационной волны, которая была сформирована с помощью наклонной рампы внутри реакционной камеры, чтобы создать вызывающую детонацию ударную волну для движения. В отличие от вращающихся детонационных волн, которые вращаются, косые детонационные волны являются стационарными и стабилизированными.

Эта технология повышает эффективность реактивного двигателя, так что вырабатывается больше энергии при меньшем потреблении топлива, чем у традиционных двигателей, что снижает топливную нагрузку и снижает затраты и выбросы. В дополнение к более быстрому воздушному путешествию эту технологию также можно использовать в ракетах для космических полетов, делая их легче, летя дальше и сгорая чище.

Детонационные двигательные установки изучались более полувека, но не увенчались успехом из-за используемых химических топлив или способов их смешивания. В предыдущей работе исследовательская группа преодолела эту проблему, тщательно сбалансировав скорость подачи водорода и кислорода в двигатель, чтобы создать первое экспериментальное свидетельство вращающейся детонации.

Короткая продолжительность детонации, часто происходящая всего за микросекунды или миллисекунды, делает их сложными для изучения и непрактичными для использования. Исследователи, однако, смогли поддерживать продолжительность волны детонации в течение трех секунд, создав новую гиперзвуковую реакционную камеру, известную как установка гиперзвуковой высокоэнтальпийной реакции (HyperREACT). Установка содержит камеру с рампой под углом 30 градусов рядом с камерой смешения компонентов топлива, которая стабилизирует наклонную волну детонации.

Следующими шагами исследования являются добавление новых инструментов диагностики и измерения для более глубокого понимания явления. Команда продолжит изучение дополнительных экспериментальных конфигураций, чтобы более подробно определить критерии, с помощью которых можно стабилизировать наклонную детонационную волну. В случае успеха в продвижении этой технологии гиперзвуковые двигатели на основе детонации могут быть реализованы в атмосферных и космических путешествиях человека в ближайшие десятилетия.