Китайские исследователи совершили прорыв в авиационной технике, разработав первый в мире детонационный двигатель, который может работать на стандартном авиационном керосине. Разработка направлена на удовлетворение будущего спроса на гиперзвуковые полёты.
Успешные испытания прототипа в аэродинамической трубе продемонстрировали впечатляющие перспективы: двигатель способен разгонять летательные аппараты до скорости 20 000 километров в час, что соответствует 16 числам Маха. Это открывает новые горизонты для развития гиперзвуковой авиации.
Китайские специалисты усовершенствовали ротационный детонационный двигатель (RDE), преобразовав его в конструкцию с косой стоячей волной (ODEW). Ранее подобный двигатель был создан американскими учёными из Университета Центральной Флориды, которые успешно продемонстрировали его работу на смеси водорода и кислорода в течение 3 секунд в аэродинамической камере.
Значительным прорывом стало достижение китайских исследователей, которые впервые смогли запустить двигатель ODEW на обычном керосине. Это существенно повышает безопасность, надёжность и практическую применимость технологии в гиперзвуковых двигателях, открывая новые перспективы для авиационной и космической отраслей.
В ходе экспериментов в знаменитой аэродинамической трубе JF-12 (“Гипердракон”) в Пекине, имитирующей условия высокоскоростного полёта на высоте более 40 километров, учёные из Китайской академии наук добились стабильных режимов работы косых детонационных волн, используя стандартное реактивное топливо RP-3.
Исследование, опубликованное в Journal of Experiments in Fluid Mechanics, показало впечатляющие характеристики нового двигателя ODEW. Скорость сгорания в прототипе оказалась в тысячу раз выше, чем у традиционных воздушно-реактивных двигателей. Более того, новый двигатель стабильно работал в широком диапазоне скоростей от 6 до 16 Махов, где обычные двигатели испытывают серьёзные затруднения.
Ограничения аэродинамической трубы позволили поддерживать непрерывную работу китайского ODEW только в течение 50 миллисекунд, что соответствует примерно 150 метрам полёта на скорости 9 Махов. Однако даже этого короткого периода было достаточно для получения полной картины процесса зажигания и формирования самоподдерживающейся ударной волны.
Уникальной особенностью конструкции стали 5-миллиметровые выступы на внутренней поверхности детонационной камеры. Они выполняли роль усилителей и служили точками инициации для самоподдерживающейся детонации топлива.
Разработчики утверждают, что камера сгорания нового двигателя на 85% короче, чем у прямоточного реактивного двигателя, что способствует существенному снижению веса самолёта и увеличению дальности полёта. В течение многих десятилетий гиперзвуковые двигатели использовали водород или этилен, но их быстрое возгорание требует специальных условий хранения.
С другой стороны, керосин RP-3 обладает более высокой плотностью энергии и удобен в логистике, но имеет проблемы с длительным временем зажигания, что затрудняет запуск двигателя во время полёта. Разработчики решили эту проблему, впрыскивая предварительно сжатую и разогретую топливно-воздушную смесь в камеру сгорания.
Разрабатываемый проект является частью масштабного плана Китая по созданию к 2030 году самолёта, способного достичь любую точку мира за один час. Например, расстояние от Шанхая до Лос-Анджелеса можно будет преодолеть всего за полчаса. Эта технология также позволит многоразовым космическим самолётам осуществлять полёты в атмосфере и на орбите. При скорости 16 Махов потребуется относительно небольшой ракетный ускоритель для самостоятельного выхода космоплана на орбиту. Несмотря на множество технологических сложностей, учёные обещают начать испытания прототипов в полёте до конца текущего года.
По материалам:
3dnews
