Een team van Chinese ingenieurs heeft een geavanceerde dual-mode motor ontwikkeld waarmee vliegtuigen op een hoogte van 30 km een snelheid van 19.756 km/u kunnen bereiken.
Een roterende verbrandingsmotor van NASA in werking tijdens tests. Foto: NASA
Chinese onderzoekers op het gebied van hypersonische wapens hebben 's werelds krachtigste roterende explosiemotor ontwikkeld, meldde Interesting Engineering op 27 december. De nieuwe roterende explosiemotor, die als revolutionair wordt beschreven, zou vliegtuigen naar hoogtes van 30 km kunnen stuwen en een snelheid van Mach 16 (19.756 km/u) kunnen bereiken. Met deze snelheid zou een intercontinentale vlucht slechts enkele uren duren en aanzienlijk minder brandstof verbruiken dan conventionele straalmotoren.
De motor is ontworpen door Zhang Yining en collega's van het Beijing Institute of Machinery. Informatie over de motor werd in december gepubliceerd in het Chinese tijdschrift Propulsion Technology. De motor werkt in twee modi; de eerste, bij snelheden onder Mach 7 (8643 km/u), functioneert als een continu roterende verbrandingsmotor (RDE). Buitenlucht mengt zich met brandstof en wordt verbrand, waardoor een schokgolf ontstaat. Deze schokgolf plant zich voort in de ringvormige verbrandingskamer. Tijdens de rotatie verbrandt de schokgolf meer brandstof, wat resulteert in een sterke en continue stuwkracht voor het vliegtuig.
In de tweede modus, wanneer het vliegtuig met snelheden boven Mach 7 vliegt, stopt de schokgolf met roteren en concentreert zich op een cirkelvormig platform aan de achterkant van de motor. Dit helpt de stuwkracht te behouden door middel van een indirecte explosie op een vrijwel lineaire manier. Zoals het onderzoeksteam beschrijft, ontbrandt de brandstof spontaan wanneer deze het achterste platform nadert vanwege de hoge snelheid van de binnenstromende lucht. De motor is tijdens de gehele werking afhankelijk van deze detonatie als primaire stuwkrachtbron.
Zhang en zijn collega's hebben het rendement van de motor niet bekendgemaakt in het onderzoeksartikel. Uit eerdere wetenschappelijke schattingen blijkt echter dat explosieve, brandbare gassen bijna 80% van hun chemische energie kunnen omzetten in kinetische energie. Dit is een aanzienlijke verbetering ten opzichte van conventionele turbofanmotoren, die doorgaans een rendement van 20-30% behalen door middel van langzame en geleidelijke verbranding. Het onderzoeksteam van Zhang stelde dat hun ontwerp roterende detonatie en lineaire detonatie combineert bij verschillende snelheden. Deze oplossing biedt diverse voordelen en kan de optimale thermodynamische cyclusefficiëntie over vrijwel elk snelheidsbereik verbeteren.
Volgens de wetenschappers is overschakelen naar de nieuwe verbrandingsmotor lastig vanwege de twee bedrijfsmodi. Bij snelheden rond Mach 7 wordt de roterende ontstekingsmodus minder duurzaam. Daarom moet de indirecte ontstekingsmodus snel worden geactiveerd. Een oplossing is om de inkomende luchtsnelheid te verlagen van Mach 7 naar Mach 4 (4939 km/u) of zelfs lager. Hierdoor kan de brandstof voldoende opwarmen om zelfontbranding te veroorzaken. Een andere oplossing is om de interne structuur van de motor enigszins aan te passen, bijvoorbeeld door de diameter van de ronde verbrandingskamer en de hoek van de schokgolf te veranderen. Dergelijke aanpassingen kunnen de algehele prestaties van de motor beïnvloeden. Volgens het onderzoeksteam vereist de nieuwe motor geen speciale bedrijfsomstandigheden en kan deze in de meeste gevallen efficiënt werken.
An Khang (volgens Interesting Engineering )
Bronlink
Reactie (0)