超音速エンジンはマッハ16の速度に達することができます。

中国のエンジニアチームは、高度30キロで時速19,756キロで飛行できる先進的なデュアルモードエンジンを開発した。

NASAのロータリー内燃エンジンが試験中に作動中。写真： NASA

中国の極超音速兵器研究者が、 世界最強の回転爆薬エンジンを開発したと、 Interesting Engineeringが12月27日に報じた。革新的な設計と評されるこの新型回転爆薬エンジンは、航空機を高度30kmまで加速させ、マッハ16（時速19,756km）で飛行させることができる。この速度であれば、大陸間飛行はわずか数時間で完了し、従来のジェットエンジンに比べて燃料消費量が大幅に削減される。

北京機械研究所の張一寧氏らが設計したこのエンジンに関する情報は、中国の推進技術誌「Propulsion Technology」12月号に掲載された論文で発表されました。このエンジンは2つのモードで作動します。1つ目はマッハ7（時速8,643km）未満の速度で連続回転内燃機関（RDE）として機能するモードです。外気が燃料と混合され燃焼することで衝撃波が発生します。この衝撃波は環状チャンバー内を伝播します。回転中、衝撃波はより多くの燃料を燃焼させ、航空機に強力かつ継続的な推力をもたらします。

2つ目のモードでは、機体がマッハ7を超える速度で飛行しているとき、衝撃波は回転を停止し、エンジン後部の円形プラットフォームに集中します。これにより、ほぼ直線的な間接爆発によって推力を維持することができます。研究チームが説明しているように、燃料は高速の流入気流によって後部プラットフォームに近づくにつれて自己着火します。エンジンは、この爆発を動作中の主要な推力として利用します。

張氏らは研究論文の中でエンジンの効率を明らかにしていない。しかし、これまでの科学的推定に基づくと、爆発性可燃性ガスは化学エネルギーの約80%を運動エネルギーに変換できる。これは、低速で穏やかな燃焼に依存し、通常20～30%の効率しか達成できない従来のターボファンエンジンと比べて、大幅な改善となる。張氏の研究チームは、この設計は様々な速度域で回転デトネーションと直線デトネーションを組み合わせたものだと述べている。このソリューションにはいくつかの利点があり、ほぼあらゆる速度域で最適な熱力学的サイクル効率を向上させる可能性がある。

科学者によると、新しい内燃エンジンへの切り替えは、2つの動作モードがあるため困難だという。速度がマッハ7に近づくと、回転点火モードの持続性が低下する。そのため、間接点火モードを迅速に作動させる必要がある。一つの解決策は、流入する空気の速度をマッハ7からマッハ4（時速4,939キロメートル）あるいはそれ以下に下げることだ。これにより、燃料が自己発火するのに十分な温度まで加熱される。もう一つの解決策は、エンジンの内部構造をわずかに調整することだ。例えば、円筒形のチャンバーの直径や衝撃波の角度を変えるなどだ。こうした変更は、エンジン全体の性能に影響を与える可能性がある。研究チームによると、新しいエンジンは特殊な動作条件を必要とせず、ほとんどの場合効率的に動作できるという。

An Khang （ Interesting Engineeringによると）

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