Технологии в Китае развиваются стремительно во всех областях. Недавно группа исследователей представила концепцию нового сверхзвукового двигателя — детонационного двигателя с роторным компрессором (RRDE).
Этот двигатель объединяет роторный детонационный двигатель и роторный компрессор, созданный по принципу работы рам-ротора. Он обеспечивает постоянную тягу даже при экстремальных скоростях. По словам инженеров, авторов этого изобретения, двигатель способен преодолеть недостатки существующих роторных детонационных двигателей и ускорить развитие сверхзвуковых полетов и других аэрокосмических применений.
В течение многих лет инженеры-аэронавты исследуют детонационные двигатели, отличающиеся способностью создавать высокое давление. С 1950-х годов созданы различные модели: с косым детонием, пульсирующей детонацией и роторной детонацией. Применение этих технологий пока ограничено трудностями, среди которых отсутствие возможности генерировать постоянную тягу и стабильное давление.
В университете Цинхуа в Пекине учёные под руководством доктора Хаочена Вэна и профессора Бинга Вана предложили решение. Создан новый подход к детонационной тяге с помощью двигателя Ram-Rotor.
Один двигатель — две технологии
Двигатель RRDE объединяет два типа систем тяги: роторную детонацию и роторный компрессор, основанный на принципе работы рам-ротора. Детонация, процесс сверхзвукового горения, генерирует ударные волны энергии от химической реакции. Роторный компрессор сжимает воздух перед смешиванием его с топливом. Смесь воспламеняется под воздействием ударных волн роторной детонации.
Работа двигателя основана на цикле: сжатие воздуха, смешивание его с топливом, воспламенение, последующее расширение продуктов горения, формирующих постоянную тягу. Данный процесс обеспечивает стабильность вращательных детонационных волн даже при высоких скоростях.
Исследователи утверждают, что RRDE — это прорыв в области двигательных установок. Компактный и эффективный, он имеет роторный компрессор со спиральными лопастями, расположенный в неподвижном корпусе. Между лопастями находится канал переменного сечения, позволяющий сжимать воздушно-топливную смесь в оптимальных условиях для запуска детонации, независимо от потока воздуха. Изначально эта разработка направлена на повышение эффективности конструкции роторно-детонационных двигателей. », — сказал Вэнь в пресс-релизе. Он добавил, что «Эта концепция заимствована у работы роторного компрессора. ».
Для оценки потенциала RRDE команда провела испытания с водородно-воздушной топливной смесью. Результаты продемонстрировали рост пропульсивного давления в три раза превышающий изначальный показатель. Моделирование подтвердило стабильность горения на начальных скоростях до 4,2 Маха. Исследование указывает на выгодность и применимость метода RRDE в реальных условиях. », — объясняет Вэнь.
Хотя характеристика многообещающая, технические трудности остаются, особенно в стабилизации детонационных волн. Исследователи считают эти сложности закономерным и решаемым этапом на пути завершения разработки концепции и, в наилучшем варианте, широкого внедрения технологии.