يمكن للمحركات الأسرع من الصوت أن تصل إلى سرعات تصل إلى 16 ماخ.

ابتكر فريق من المهندسين الصينيين محركًا متطورًا ثنائي الوضع يسمح للطائرات بالسفر بسرعة 19756 كم/ساعة على ارتفاع 30 كم.

محرك احتراق داخلي دوار تابع لوكالة ناسا أثناء التشغيل خلال الاختبارات. الصورة: ناسا — محرك احتراق داخلي دوار تابع لوكالة ناسا أثناء التشغيل خلال الاختبارات. الصورة: *ناسا*

أفاد موقع "إنترستينغ إنجينيرينغ" في 27 ديسمبر/كانون الأول أن باحثين صينيين في مجال الأسلحة فرط الصوتية قد طوروا أقوى محرك دوار متفجر في العالم . ووصف الموقع هذا المحرك بأنه تصميم ثوري، إذ يمكنه دفع الطائرات إلى ارتفاعات تصل إلى 30 كيلومتراً، والسفر بسرعة 16 ماخ (19756 كيلومتراً في الساعة). وبهذه السرعة، تستغرق الرحلات العابرة للقارات بضع ساعات فقط، وتستهلك وقوداً أقل بكثير من محركات الطائرات النفاثة التقليدية.

صُمم هذا المحرك من قِبل تشانغ يينينغ وزملائه في معهد بكين للميكانيكا، ونُشرت معلومات عنه في مقالٍ نُشر في ديسمبر/كانون الأول في مجلة تكنولوجيا الدفع الصينية. يعمل المحرك بنمطين؛ الأول، عند سرعات أقل من 7 ماخ (8643 كم/ساعة)، يعمل كمحرك احتراق داخلي دوار باستمرار. يختلط الهواء الخارجي بالوقود ويحترق، مُولِّدًا موجة صدمية. تنتشر هذه الموجة الصدمية داخل الحجرة الحلقية. أثناء الدوران، تحرق الموجة الصدمية المزيد من الوقود، مما يُنتج قوة دفع قوية ومستمرة للطائرة.

في الوضع الثاني، عندما تتحرك الطائرة بسرعات تتجاوز 7 ماخ، تتوقف الموجة الصدمية عن الدوران وتتركز على منصة دائرية في مؤخرة المحرك. يساعد هذا في الحفاظ على قوة الدفع من خلال انفجار غير مباشر بطريقة شبه خطية. وكما يوضح فريق البحث، يشتعل الوقود ذاتيًا عند اقترابه من المنصة الخلفية نتيجة السرعة العالية للهواء الداخل. ويعتمد المحرك على هذا الانفجار كمصدر رئيسي للدفع طوال فترة التشغيل.

لم يكشف تشانغ وزملاؤه عن كفاءة المحرك في بحثهم. مع ذلك، وبناءً على تقديرات علمية سابقة، يمكن للغازات القابلة للاشتعال تحويل ما يقارب 80% من طاقتها الكيميائية إلى طاقة حركية. يُعدّ هذا تحسّنًا ملحوظًا مقارنةً بمحركات التوربوفان التقليدية، التي لا تتجاوز كفاءتها عادةً 20-30%، معتمدةً على الاحتراق البطيء واللطيف. وذكر فريق تشانغ البحثي أن تصميمهم يجمع بين الانفجار الدوراني والانفجار الخطي بسرعات مختلفة. يوفر هذا الحل مزايا عديدة، إذ يُحتمل أن يُحسّن كفاءة الدورة الديناميكية الحرارية المثلى في جميع نطاقات السرعة تقريبًا.

بحسب العلماء، يُعدّ التحوّل إلى محرك الاحتراق الداخلي الجديد صعبًا نظرًا لنمطَي تشغيله. فعندما تقترب السرعات من 7 ماخ، يصبح نمط الإشعال الدوراني أقل استدامة، ما يستدعي تفعيل نمط الإشعال غير المباشر بسرعة. يتمثل أحد الحلول في خفض سرعة الهواء الداخل من 7 ماخ إلى 4 ماخ (4939 كم/ساعة) أو حتى أقل، ما يسمح للوقود بالتسخين الكافي للاشتعال الذاتي. ويتمثل حل آخر في تعديل طفيف للبنية الداخلية للمحرك، كتغيير قطر الحجرة الدائرية وزاوية الموجة الصدمية. قد تؤثر هذه التغييرات على الأداء العام للمحرك. ووفقًا لفريق البحث، لا يتطلب المحرك الجديد ظروف تشغيل خاصة، ويمكنه العمل بكفاءة في معظم الحالات.

آن خانغ (بحسب موقع Interesting Engineering )

رابط المصدر