Μια ομάδα Κινέζων μηχανικών δημιούργησε έναν προηγμένο κινητήρα διπλής λειτουργίας που επιτρέπει σε αεροσκάφη να ταξιδεύουν με ταχύτητα 19.756 χλμ./ώρα σε υψόμετρο 30 χιλιομέτρων.
Ένας περιστροφικός κινητήρας εσωτερικής καύσης της NASA σε λειτουργία κατά τη διάρκεια δοκιμών. Φωτογραφία: NASA.
Κινέζοι ερευνητές υπερηχητικών όπλων ανέπτυξαν τον πιο ισχυρό περιστροφικό εκρηκτικό κινητήρα στον κόσμο , όπως ανέφερε το Interesting Engineering στις 27 Δεκεμβρίου. Περιγραφόμενος ως επαναστατικός σχεδιασμός, ο νέος περιστροφικός εκρηκτικός κινητήρας θα μπορούσε να ωθήσει αεροσκάφη σε υψόμετρα 30 χλμ. και να ταξιδέψει με ταχύτητα Mach 16 (19.756 χλμ./ώρα). Με αυτήν την ταχύτητα, η διηπειρωτική πτήση θα διαρκούσε μόνο λίγες ώρες και θα κατανάλωνε σημαντικά λιγότερα καύσιμα από τους συμβατικούς κινητήρες τζετ.
Σχεδιασμένος από τον Zhang Yining και τους συναδέλφους του στο Ινστιτούτο Μηχανημάτων του Πεκίνου, πληροφορίες σχετικά με τον κινητήρα κοινοποιήθηκαν σε άρθρο του Δεκεμβρίου στο περιοδικό Propulsion Technology της Κίνας. Ο κινητήρας λειτουργεί με δύο τρόπους. Ο πρώτος, σε ταχύτητες κάτω των Mach 7 (8.643 χλμ./ώρα), λειτουργεί ως κινητήρας εσωτερικής καύσης (RDE) συνεχώς περιστρεφόμενος. Ο εξωτερικός αέρας αναμειγνύεται με το καύσιμο και καίγεται, δημιουργώντας ένα κρουστικό κύμα. Αυτό το κρουστικό κύμα διαδίδεται μέσα στον δακτυλιοειδή θάλαμο. Κατά την περιστροφή, το κρουστικό κύμα καίει περισσότερο καύσιμο, με αποτέλεσμα ισχυρή και συνεχή ώθηση για το αεροσκάφος.
Στη δεύτερη λειτουργία, όταν το αεροσκάφος κινείται με ταχύτητες άνω των 7 Mach, το κρουστικό κύμα σταματά να περιστρέφεται και εστιάζει σε μια κυκλική πλατφόρμα στο πίσω μέρος του κινητήρα. Αυτό βοηθά στη διατήρηση της ώσης κατά τη διάρκεια μιας έμμεσης έκρηξης με σχεδόν γραμμικό τρόπο. Όπως περιγράφει η ερευνητική ομάδα, το καύσιμο αυταναφλέγεται καθώς πλησιάζει την πίσω πλατφόρμα λόγω της υψηλής ταχύτητας του εισερχόμενου αέρα. Ο κινητήρας βασίζεται σε αυτήν την έκρηξη ως κύρια ώθηση καθ' όλη τη λειτουργία του.
Ο Zhang και οι συνάδελφοί του δεν αποκάλυψαν την απόδοση του κινητήρα στην ερευνητική εργασία. Ωστόσο, με βάση προηγούμενες επιστημονικές εκτιμήσεις, τα εκρηκτικά εύφλεκτα αέρια μπορούν να μετατρέψουν σχεδόν το 80% της χημικής τους ενέργειας σε κινητική ενέργεια. Αυτή είναι μια σημαντική βελτίωση σε σχέση με τους συμβατικούς κινητήρες turbofan, οι οποίοι συνήθως επιτυγχάνουν απόδοση 20-30%, βασιζόμενοι στην αργή και ήπια καύση. Η ερευνητική ομάδα του Zhang δήλωσε ότι ο σχεδιασμός τους συνδυάζει την περιστροφική πυροδότηση και την γραμμική πυροδότηση σε διάφορες ταχύτητες. Αυτή η λύση προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα, βελτιώνοντας ενδεχομένως τη βέλτιστη απόδοση του θερμοδυναμικού κύκλου σε σχεδόν οποιοδήποτε εύρος ταχυτήτων.
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η μετάβαση στον νέο κινητήρα εσωτερικής καύσης είναι δύσκολη λόγω των δύο τρόπων λειτουργίας του. Όταν οι ταχύτητες πλησιάζουν τα 7 Mach, η λειτουργία περιστροφικής ανάφλεξης γίνεται λιγότερο βιώσιμη. Επομένως, η λειτουργία έμμεσης ανάφλεξης πρέπει να ενεργοποιείται γρήγορα. Μια λύση είναι η μείωση της ταχύτητας του εισερχόμενου αέρα από 7 Mach σε 4 Mach (4.939 km/h) ή και χαμηλότερα. Αυτό θα επέτρεπε στο καύσιμο να θερμανθεί επαρκώς ώστε να αυτοαναφλεχθεί. Μια άλλη λύση είναι η ελαφρά προσαρμογή της εσωτερικής δομής του κινητήρα, όπως η αλλαγή της διαμέτρου του κυκλικού θαλάμου και της γωνίας του κρουστικού κύματος. Τέτοιες αλλαγές θα μπορούσαν να επηρεάσουν τη συνολική απόδοση του κινητήρα. Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, ο νέος κινητήρας δεν απαιτεί εξειδικευμένες συνθήκες λειτουργίας και μπορεί να λειτουργεί αποτελεσματικά στις περισσότερες περιπτώσεις.
Αν Χανγκ (Σύμφωνα με το Interesting Engineering )
[διαφήμιση_2]
Σύνδεσμος πηγής
Σχόλιο (0)