เครื่องยนต์ความเร็วเหนือเสียงสามารถทำความเร็วได้ถึงมัค 16

ทีมวิศวกรชาวจีนได้สร้างเครื่องยนต์แบบสองโหมดขั้นสูงที่ช่วยให้เครื่องบินสามารถเดินทางด้วยความเร็ว 19,756 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ที่ระดับความสูง 30 กิโลเมตร

เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบโรตารี่ของ NASA กำลังทำงานระหว่างการทดสอบ ภาพ: NASA

เว็บไซต์ Interesting Engineering รายงานเมื่อวันที่ 27 ธันวาคมว่า นักวิจัยอาวุธความเร็วเหนือเสียงของจีนได้พัฒนาเครื่องยนต์ระเบิดแบบหมุนที่ทรงพลังที่สุด ในโลก เครื่องยนต์ระเบิดแบบหมุนรุ่นใหม่นี้ได้รับการอธิบายว่าเป็นดีไซน์ที่ปฏิวัติวงการ สามารถขับเคลื่อนเครื่องบินขึ้นไปที่ระดับความสูง 30 กิโลเมตร และเดินทางด้วยความเร็ว Mach 16 (19,756 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) ด้วยความเร็วระดับนี้ การบินข้ามทวีปจะใช้เวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมง และใช้เชื้อเพลิงน้อยกว่าเครื่องยนต์เจ็ทแบบดั้งเดิมอย่างมาก

เครื่องยนต์นี้ได้รับการออกแบบโดยจาง ยี่หนิงและเพื่อนร่วมงานที่สถาบันวิศวกรรมเครื่องกลแห่งปักกิ่ง ข้อมูลเกี่ยวกับเครื่องยนต์นี้ถูกเผยแพร่ในบทความเดือนธันวาคมในวารสารเทคโนโลยีการขับเคลื่อนของจีน เครื่องยนต์ทำงานในสองโหมด โหมดแรกที่ความเร็วต่ำกว่ามัค 7 (8,643 กม./ชม.) ทำงานเป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบหมุนต่อเนื่อง (RDE) อากาศภายนอกผสมกับเชื้อเพลิงและถูกเผาไหม้ ทำให้เกิดคลื่นกระแทก คลื่นกระแทกนี้จะแพร่กระจายภายในห้องวงแหวน ในระหว่างการหมุน คลื่นกระแทกจะเผาไหม้เชื้อเพลิงมากขึ้น ส่งผลให้เกิดแรงขับที่แข็งแกร่งและต่อเนื่องสำหรับเครื่องบิน

ในโหมดที่สอง เมื่อเครื่องบินเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงกว่ามัค 7 คลื่นกระแทกจะหยุดหมุนและพุ่งเป้าไปที่แท่นทรงกลมด้านหลังเครื่องยนต์ ซึ่งช่วยรักษาแรงขับผ่านการระเบิดทางอ้อมในลักษณะเกือบเป็นเส้นตรง ดังที่ทีมวิจัยอธิบายไว้ เชื้อเพลิงจะลุกไหม้เองเมื่อเข้าใกล้แท่นด้านหลังเนื่องจากความเร็วสูงของอากาศที่เข้ามา เครื่องยนต์อาศัยการระเบิดนี้เป็นแรงขับหลักตลอดการทำงาน

จางและเพื่อนร่วมงานไม่ได้เปิดเผยประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ในเอกสารงานวิจัย อย่างไรก็ตาม จากการประมาณการ ทางวิทยาศาสตร์ ก่อนหน้านี้ ก๊าซไวไฟที่ระเบิดได้สามารถเปลี่ยนพลังงานเคมีเกือบ 80% ให้เป็นพลังงานจลน์ได้ ซึ่งนับเป็นการพัฒนาที่สำคัญเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์เทอร์โบแฟนแบบดั้งเดิม ซึ่งโดยทั่วไปมีประสิทธิภาพเพียง 20-30% โดยอาศัยการเผาไหม้ที่ช้าและนุ่มนวล ทีมวิจัยของจางระบุว่าการออกแบบของพวกเขารวมการระเบิดแบบหมุนและการระเบิดแบบเชิงเส้นที่ความเร็วต่างๆ เข้าด้วยกัน โซลูชันนี้มีข้อดีหลายประการ ซึ่งอาจช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของวัฏจักรทางเทอร์โมไดนามิกให้เหมาะสมที่สุดในเกือบทุกช่วงความเร็ว

ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าว การเปลี่ยนไปใช้เครื่องยนต์สันดาปภายในแบบใหม่นั้นทำได้ยากเนื่องจากมีโหมดการทำงานสองโหมด เมื่อความเร็วเข้าใกล้ Mach 7 โหมดการจุดระเบิดแบบหมุนจะทำงานได้ไม่ยั่งยืน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องกระตุ้นโหมดการจุดระเบิดทางอ้อมอย่างรวดเร็ว วิธีแก้ปัญหาหนึ่งคือการลดความเร็วของอากาศที่เข้ามาจาก Mach 7 เหลือ Mach 4 (4,939 กม./ชม.) หรือต่ำกว่านั้น ซึ่งจะทำให้เชื้อเพลิงร้อนขึ้นเพียงพอที่จะจุดระเบิดเองได้ อีกวิธีหนึ่งคือการปรับโครงสร้างภายในของเครื่องยนต์เล็กน้อย เช่น การเปลี่ยนเส้นผ่านศูนย์กลางของห้องเผาไหม้ทรงกลมและมุมของคลื่นกระแทก การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพโดยรวมของเครื่องยนต์ ตามที่ทีมวิจัยกล่าว เครื่องยนต์ใหม่นี้ไม่ต้องการสภาวะการทำงานพิเศษและสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในกรณีส่วนใหญ่

อันคัง (อ้างอิงจาก Interesting Engineering )

ลิงก์แหล่งที่มา: https://vnexpress.net/dong-co-sieu-thanh-co-the-dat-toc-do-mach-16-4694271.html