20 тысяч км/ч: новая разработка китайских ученых для авиации – скорость гиперзвука

    Китайские ученые, стремясь удовлетворить будущий спрос на гиперзвуковые перелеты, совершили настоящий прорыв, создав первый в мире детонационный двигатель, использующий в качестве топлива обычный авиационный керосин. Предварительные испытания прототипа в аэродинамической трубе вселяют надежду на то, что этот двигатель сможет разогнать летательные аппараты до невероятных 20 тысяч км/ч, что соответствует скорости 16 Маха.

    Новейшая разработка базируется на усовершенствованном ротационном детонационном двигателе, который был преобразован в двигатель с косой детонационной волной. Эта технология, разработанная около четырех лет назад в Университете Центральной Флориды, продемонстрировала многообещающий потенциал концепции, обеспечив непродолжительную, но стабильную работу двигателя на основе смеси водорода и кислорода, передает SCMP.

    Китайские инженеры, однако, пошли дальше, доказав возможность устойчивой работы двигателя с косой детонационной волной на обычном керосине. Это решение не только повышает уровень безопасности и упрощает процесс эксплуатации, но и открывает новые перспективы в создании гиперзвуковых двигателей, значительно расширяя горизонты воздушных и космических путешествий.

    В пекинской аэродинамической трубе JF-12, которую также называют «Гипердраконом», китайские ученые совершили прорыв в области гиперзвуковых технологий. В ходе серии экспериментов, имитирующих полет в верхних слоях атмосферы на скоростях, соответствующих высоте более 40 километров, им удалось добиться стабильной работы двигателя с косой детонационной волной. В качестве топлива использовался стандартный авиационный керосин RP-3, широко применяемый в гражданской авиации.

    Опубликованные в научном журнале Journal of Experiments in Fluid Mechanics результаты свидетельствуют о том, что скорость сгорания в экспериментальном образце двигателя нового типа превзошла показатели традиционных воздушно-реактивных двигателей в тысячу раз. Более того, двигатель продемонстрировал уверенную и стабильную работу в диапазоне от 6 до 16 чисел Маха, в котором обычные двигатели зачастую функционируют крайне нестабильно.

     Несмотря на ограничения, связанные с возможностями аэродинамической трубы, китайский прототип смог поддерживать непрерывную работу в течение 50 миллисекунд, что при скорости в 9 Махов соответствует примерно 150 метрам полета. Тем не менее, этого времени оказалось достаточно для получения полного представления о процессах воспламенения и поддержания стабильной детонационной волны. Ключевым элементом конструкции стали 5-миллиметровые выступы, расположенные на внутренней поверхности камеры сгорания, которые создают эффект усиления и служат в качестве своеобразных инициаторов самоподдерживающейся детонации топливной смеси.

     По словам разработчиков, камера сгорания нового двигателя на 85% короче, чем у традиционного прямоточного реактивного двигателя, что позволяет значительно снизить вес летательного аппарата и увеличить дальность его полета. В отличие от традиционных гиперзвуковых двигателей, работающих на водороде или этилене, требующих особых условий хранения, керосин RP-3 отличается более высокой плотностью энергии и удобством в эксплуатации. Однако, его более длительные задержки воспламенения создают сложности при запуске двигателя в полете. Китайские инженеры нашли решение этой проблемы, внедрив систему впрыска предварительно сжатой и нагретой топливовоздушной смеси непосредственно в камеру сгорания.

    Этот амбициозный проект является частью масштабной государственной программы, целью которой является создание к 2030 году аппарата, способного достичь любой точки земного шара всего за час. К примеру, перелет из Шанхая в Лос-Анджелес займет не более получаса. Разработанная технология также открывает перспективы для создания многоразовых космических самолетов, способных совершать полеты как в атмосфере, так и в космическом пространстве. На скорости в 16 Махов для вывода космоплана на орбиту потребуется относительно небольшой ракетный ускоритель. Несмотря на сохраняющиеся технологические вызовы, ученые планируют начать летные испытания первых прототипов уже в этом году.