Американские инженеры сообщили о том, что им впервые удалось поймать устойчивую взрывную волну и превратить ее энергию в тягу. Новый двигатель с косой детонационной волной способен разогнать летательный аппарат до 17 скоростей звука или примерно 20 000 км/ч и в потенциале обойти гиперзвуковую прямоточную воздушно-реактивную установку.
Дефлаграция — высокотемпературное горение топлива в присутствии кислорода — относительно безопасный и управляемый способ выделения химической энергии и превращения ее в движение. Вот почему его широко применяют в транспорте. Но если нужно получить максимум доступной энергии из единицы топлива, то лучше устроить взрыв.
Детонация происходит быстрее и намного разрушительнее. Она не обязательно требует кислорода, всего лишь взрывчатого материала и какого-нибудь толчка достаточной силы, чтобы нарушить энергетические связи молекул. Ударная волна взрыва распространяется со сверхзвуковой скоростью, выбрасывая огромное количество энергии.
Ротационные детонационные двигатели, в которых ударная волна одного взрыва запускает следующий внутри кольцевидного канала, считались невозможными до тех пор, пока специалисты из Университета Центральной Флориды не продемонстрировали год назад рабочий прототип. Такая конструкция эффективнее, чем у импульсных детонационных двигателей, потому что камеру сгорания не нужно освобождать после взрыва.
Теперь частично другая команда инженеров из того же вуза провела первую в мире демонстрацию третьего типа детонационного двигателя, еще лучше прежних. Теоретически, он открывает возможность полетов со скоростью около 20 000 км/ч или 17 Махов.
Двигатель с косой детонационной волной создает стабильную и фиксированную в пространстве продолжительную детонацию, что позволяет генерировать существенно больше энергии и расходовать меньше топлива, по сравнению с нынешними технологиями, пишет New Atlas. Команда утверждает, что они успешно стабилизировали взрывную волну в условиях гиперзвукового потока, не позволяя ей подниматься ни вверх (где она могла привести к взрыву), ни вниз (где она потеряла бы свои взрывные свойства).
Для этого был построен экспериментальный прототип HyperReact — аппарат менее метра длиной, состоящий из трубы, разделенной на три секции. В первой преднасос зажигает струю водородного топлива, смешанного с воздухом. Четыре воздушных канала ускоряют поток до нужной скорости. Во второй секции находится сопло с асимметричным сечением. Тут основной топливный инжектор добавляет 99,99-процентный водород в горячий сжатый воздух, идущий по трубе. Смесь разгоняется до 5 Махов, прежде чем попасть в третью секцию, где происходит детонация.
Тогда как обычно взрыв длится микро- или миллисекунды, инженерам удалось продлить эффект до тех пор, пока не была отключена подача топлива — около трех секунд. Этого достаточно, чтобы доказать работоспособноть установки, заявил Карим Ахмед, один из исследователей.
Теперь задача разработчиков — понять, как динамически менять топливную смесь, скорость потока и угол наклона, чтобы сохранять стабильность и управляемость детонации в различных условиях.
Читайте по теме. Rolls-Royce приступил к созданию самого большого авиадвигателя в мире
