Фото: US Air Force
Идеи

Ротационный детонационный двигатель сделает гиперзвуковую авиацию реальностью

Пока разговоры про полеты на скоростях в несколько чисел Маха можно сравнить с разговорами о скором приходе квантовых компьютеров: это кажется близким и реальным, но лишь теоретически. Но теперь есть решение на базе существующих технологий и материалов.

Гиперзвуковыми полетами называют те, что проходят на скоростях от пяти чисел Маха и выше — это примерно от 6200 км/ч. Это совершенно иной тип авиации даже по сравнению со сверхзвуковой. Инженеры решают массу нетривиальных проблем, связанных с формой таких самолетов, теплоизоляцией, используемыми материалами.

Но все они второстепенны, пока нет надежного и эффективного двигателя, способного обеспечить заявленные скорости.

Стандартные реактивные двигатели здесь бессильны. Технологический тупик проиллюстрировал сверхзвуковой пассажирский лайнер «Конкорд». Он использовал турбореактивные двигатели с форсажными камерами. Самолет развивал скорость в 1,7 Маха, но был очень шумным и невероятно дорогим.

Одна из прорывных технологий — ротационные детонационные силовые установки, пишет Wired. Они обеспечат как высокую скорость, так и приличную экономию топлива.

Название двигателя точно описывает то, как он работает. Детонационная камера такого двигателя — это тонкий полый цилиндр. Аппарат запускает детонацию — процесс при котором фронт горения распространяется быстрее скорости звука. В то же время по рабочему веществу распространяется ударная волна, вызывающая химическую реакцию с очень большим выделением теплоты.

Приставка «ротационный» характеризует то, что горение в таком двигателе происходит непрерывно, двигаясь по кругу. Реализуется это благодаря цилиндрической форме детонационной камеры.

Аппарат создает нужное давление, переодически впрыскивая смесь топлива и кислорода. Это запускает ударную волну, которая преследует саму себя в этом замкнутом цилиндре, вызывая все новые и новые детонации.

Такой подход позволяет гораздо интенсивнее сжигать топливо по сравнению с традиционными способами. Нарендра Джоши, главный инженер GE Research, говорит, что более высокая скорость горения приводит и к большей тяге. И именно такие двигатели приблизят самолеты к гиперзвуковым скоростям.

Осенью Aerojet Rocketdyne провела тестовый прожиг двухрежимного гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Такая силовая установка разгонит летательные аппараты до скоростей, в пять раз превышающих скорость звука.