В Китае технологический прогресс развивается стремительными темпами, независимо от отрасли. Недавно группа исследователей представила концепцию инновационного сверхзвукового двигателя — детонационного двигателя с роторным компрессором (Ram-Rotor Detonation Engine, RRDE). Этот двигатель сочетает в себе роторный детонационный двигатель и роторный компрессор, вдохновленный принципом работы рам-ротора. Он обеспечивает постоянную тягу даже на экстремальных скоростях.
По словам инженеров, стоящих за этим изобретением, двигатель способен преодолеть существующие проблемы роторных детонационных двигателей и ускорить развитие сверхзвуковых полетов и других аэрокосмических приложений.
На протяжении десятилетий инженеры-аэронавты изучают детонационные двигатели, известные своими многочисленными преимуществами в обеспечении высокого давления. С 1950-х годов были разработаны различные модели, такие как двигатели с обlique-детонацией, пульсирующей детонацией и роторной детонацией. Однако широкое внедрение этих технологий сдерживается серьезными проблемами, включая неспособность генерировать постоянную тягу и стабильное давление.
Исследователи из Университета Цинхуа в Пекине предложили решение. Под руководством доктора Хаочена Вэна и профессора Бинга Вана они разработали и реализовали новый подход к детонационной тяге, создав двигатель Ram-Rotor.
Один двигатель — две технологии
Двигатель RRDE объединяет два различных типа систем тяги: роторную детонацию и роторный компрессор (точнее, версию, основанную на принципе работы рам-ротора). Детонация, представляющая собой процесс сверхзвукового горения, генерирует ударные волны, питаемые энергией, высвобождаемой в результате химической реакции. Роторный компрессор, в свою очередь, использует быстрое движение воздуха, который он сжимает перед смешиванием с топливом. Эта смесь затем воспламеняется под воздействием ударных волн, создаваемых роторной детонацией.
Двигатель работает по циклу: воздух сжимается, смешивается с топливом, воспламеняется, затем сгоревшие газы расширяются, создавая постоянную тягу. Этот процесс гарантирует стабильность вращательных детонационных волн даже на очень высоких скоростях. По словам исследователей, RRDE представляет собой прорыв в области двигательных установок. Компактный и эффективный, он включает в себя роторный компрессор со спиральными лопастями, размещенный в неподвижном корпусе. Между лопастями находится канал переменного сечения, позволяющий сжимать воздушно-топливную смесь в оптимальных условиях для запуска детонации, независимо от входящего потока воздуха.
«Первоначальная цель этой разработки — улучшить конструкцию роторно-детонационных двигателей», — сказал Вэнь в пресс-релизе. Он добавил, что «эта концепция также была вдохновлена роторным компрессором». Чтобы оценить потенциал RRDE, команда провела испытания с водородно-воздушной топливной смесью. Результаты показали увеличение пропульсивного давления, причем оно в три раза превысило первоначальное. Моделирование подтвердило стабильность горения на начальных скоростях до 4,2 Маха.
«Наше исследование в основном подтверждает эксплуатационные преимущества и практическую осуществимость RRDE», — объясняет Вэнь. Несмотря на многообещающие характеристики, остаются технические проблемы, особенно в отношении стабилизации детонационных волн.
Однако исследователи рассматривают эти проблемы как логичный и преодолимый шаг на пути к завершению разработки концепции и, в лучшем случае, к широкому внедрению технологии.
Оценил 1 человек
3 кармы