موتورهای مافوق صوت می‌توانند به سرعت ۱۶ ماخ برسند.

تیمی از مهندسان چینی یک موتور پیشرفته دو حالته ساخته‌اند که به هواپیماها اجازه می‌دهد با سرعت ۱۹۷۵۶ کیلومتر در ساعت در ارتفاع ۳۰ کیلومتری پرواز کنند.

یک موتور احتراق داخلی دوار ناسا در حال کار در حین آزمایش. عکس: ناسا — یک موتور احتراق داخلی دوار ناسا در حال کار در حین آزمایش. عکس: *ناسا*

مجله Interesting Engineering در تاریخ ۲۷ دسامبر گزارش داد که محققان چینی سلاح‌های مافوق صوت، قدرتمندترین موتور انفجاری چرخشی جهان را توسعه داده‌اند. این موتور انفجاری چرخشی جدید که به عنوان یک طراحی انقلابی توصیف می‌شود، می‌تواند هواپیما را تا ارتفاع ۳۰ کیلومتری و با سرعت ۱۶ ماخ (۱۹۷۵۶ کیلومتر در ساعت) به حرکت درآورد. با این سرعت، پرواز بین قاره‌ای تنها چند ساعت طول می‌کشد و سوخت بسیار کمتری نسبت به موتورهای جت معمولی مصرف می‌کند.

اطلاعات مربوط به این موتور که توسط ژانگ ینینگ و همکارانش در موسسه ماشین‌آلات پکن طراحی شده است، در مقاله‌ای در ماه دسامبر در مجله فناوری پیشرانه چین به اشتراک گذاشته شد. این موتور در دو حالت کار می‌کند؛ حالت اول، در سرعت‌های زیر ۷ ماخ (۸۶۴۳ کیلومتر بر ساعت)، به عنوان یک موتور احتراق داخلی (RDE) با چرخش مداوم عمل می‌کند. هوای بیرون با سوخت مخلوط شده و می‌سوزد و یک موج ضربه‌ای ایجاد می‌کند. این موج ضربه‌ای در داخل محفظه حلقوی منتشر می‌شود. در طول چرخش، موج ضربه‌ای سوخت بیشتری را می‌سوزاند و در نتیجه نیروی رانش قوی و مداوم برای هواپیما ایجاد می‌شود.

در حالت دوم، هنگامی که هواپیما با سرعتی بالاتر از ۷ ماخ حرکت می‌کند، موج ضربه‌ای از چرخش باز می‌ایستد و روی یک سکوی دایره‌ای در عقب موتور متمرکز می‌شود. این امر به حفظ نیروی رانش از طریق انفجار غیرمستقیم به روشی تقریباً خطی کمک می‌کند. همانطور که تیم تحقیقاتی توضیح می‌دهد، سوخت با نزدیک شدن به سکوی عقب به دلیل سرعت بالای هوای ورودی، خود به خود مشتعل می‌شود. موتور در طول کار به این انفجار به عنوان نیروی رانش اصلی خود متکی است.

ژانگ و همکارانش در مقاله تحقیقاتی خود، راندمان موتور را فاش نکردند. با این حال، بر اساس برآوردهای علمی قبلی، گازهای قابل اشتعال قابل انفجار می‌توانند تقریباً 80٪ از انرژی شیمیایی خود را به انرژی جنبشی تبدیل کنند. این یک پیشرفت قابل توجه نسبت به موتورهای توربوفن معمولی است که معمولاً با تکیه بر احتراق آهسته و ملایم، به راندمان 20 تا 30 درصد دست می‌یابند. تیم تحقیقاتی ژانگ اظهار داشت که طراحی آنها ترکیبی از انفجار چرخشی و انفجار خطی در سرعت‌های مختلف است. این راه حل مزایای متعددی را ارائه می‌دهد و به طور بالقوه راندمان چرخه ترمودینامیکی بهینه را تقریباً در هر محدوده سرعتی بهبود می‌بخشد.

به گفته دانشمندان، تغییر به موتور احتراق داخلی جدید به دلیل دو حالت عملیاتی آن دشوار است. وقتی سرعت به ۷ ماخ نزدیک می‌شود، حالت احتراق چرخشی پایداری کمتری پیدا می‌کند. بنابراین، حالت احتراق غیرمستقیم باید به سرعت فعال شود. یک راه حل، کاهش سرعت هوای ورودی از ۷ ماخ به ۴ ماخ (۴۹۳۹ کیلومتر در ساعت) یا حتی کمتر است. این کار به سوخت اجازه می‌دهد تا به اندازه کافی گرم شود تا خود به خود مشتعل شود. راه حل دیگر، تنظیم جزئی ساختار داخلی موتور، مانند تغییر قطر محفظه دایره‌ای و زاویه موج ضربه‌ای است. چنین تغییراتی می‌تواند بر عملکرد کلی موتور تأثیر بگذارد. به گفته تیم تحقیقاتی، موتور جدید نیازی به شرایط عملیاتی تخصصی ندارد و در بیشتر موارد می‌تواند به طور کارآمد کار کند.

آن خنگ (طبق گفته مهندسی جالب )

لینک منبع