Китайские ученые успешно провели испытания революционного гиперзвукового двигателя с косой детонацией (ODE), работающего на обычном авиационном керосине. Эксперименты проходили в ударной аэродинамической трубе JF-12 в Пекине, которая является одной из крупнейших и самых передовых установок такого типа в мире.
Во время испытаний двигатель продемонстрировал способность достигать скорости 16 Махов, что эквивалентно примерно 19 756 км/ч. Ученые из Китайской академии наук смогли добиться устойчивых косых детонационных волн с использованием авиационного топлива RP-3. Скорость сгорания в этом двигателе оказалась в 1000 раз выше, чем в традиционных гиперзвуковых прямоточных двигателях.
Несмотря на то, что из-за энергетических ограничений аэродинамической трубы JF-12 испытания могли проводиться только в течение 50 миллисекунд, исследователям удалось собрать важные данные о работе двигателя на гиперзвуковых скоростях. При скорости 9 Махов двигатель поддерживал стабильную работу на протяжении около 150 метров испытательного пути.
Принцип работы и преимущества
Ключевое преимущество двигателя с косой детонацией заключается в его способности использовать ударные волны для усиления процесса сгорания. Это позволяет избежать проблем с прекращением горения, характерных для традиционных двигателей на сверхвысоких скоростях. Инженеры разместили 5-миллиметровый выступ на стенке камеры сгорания, что помогло создать самоподдерживающиеся «детонационные алмазы» – сверхбыстрые взрывы, подпитываемые ударными волнами, которые завершают сгорание за микросекунды.
Двигатель работает в двух различных режимах: на скоростях ниже 7 Махов он функционирует как двигатель с непрерывной вращающейся детонацией (RDE), а на скоростях выше 7 Махов переходит в формат косой детонации, концентрируя ударную волну на круговой платформе в задней части двигателя.
Камера сгорания ODE на 85% короче, чем у обычных гиперзвуковых прямоточных двигателей, что может снизить вес летательного аппарата и увеличить дальность полета. По научным оценкам, детонационный двигатель способен преобразовывать почти 80% химической энергии в кинетическую, что значительно превосходит эффективность обычных турбовентиляторных двигателей, которые обычно достигают лишь 20-30% эффективности.
Перспективы применения
Данная технология может произвести революцию в аэрокосмической отрасли. «Революционный» воздушно-реактивный двигатель теоретически способен поднять летательный аппарат с взлетно-посадочной полосы на высоту более 30 км в стратосферу и непрерывно разгонять его до 16 скоростей звука. При такой скорости даже самые длинные межконтинентальные перелеты могут занять всего один-два часа при меньшем расходе топлива по сравнению с обычными реактивными двигателями.
Команда исследователей во главе с Чжан Инином из Пекинского института силового машиностроения в сотрудничестве с подразделением 93160 Народно-освободительной армии утверждает, что их разработка, интегрирующая вращательную и прямолинейную детонацию, является «первой в мире» и демонстрирует китайскую изобретательность.
Хотя исследователи выражают уверенность в эффективности двигателя в обычных сценариях, они признают, что практические инженерные параметры, необходимые для создания пригодного к использованию продукта, не были полностью детализированы в исследовательской работе. Технология все еще находится в стадии разработки.