Aandrijvingssysteem voor hypersonische vlucht

Onderzoekers ontwikkelden een voortstuwingssysteem dat de weg zou kunnen effenen voor hypersonische vluchten, zoals reizen van New York naar Los Angeles in minder dan 30 minuten. Ze ontwikkelden een manier om de detonatie die nodig is voor hypersonische voortstuwing te stabiliseren door een speciale hypersonische reactiekamer voor straalmotoren te creëren.

Er is een intensivering van de inspanningen om robuuste voortstuwingssystemen te ontwikkelen voor hypersonische en supersonische vluchten die het mogelijk maken om met zeer hoge snelheden door de atmosfeer te vliegen en ook een efficiënte toegang en vertrek uit planetaire atmosferen mogelijk maken. Het stabiliseren van een detonatie - de krachtigste vorm van intense reactie en het vrijkomen van energie - heeft het potentieel om hypersonische voortstuwing en energiesystemen vooruit te helpen.

Het systeem zou vliegreizen mogelijk maken met snelheden van Mach 6 tot 17, wat meer is dan 4.600 tot 13.000 mijl per uur. De technologie maakt gebruik van de kracht van een schuine detonatiegolf die werd gevormd met behulp van een schuine helling in de reactiekamer om een ​​detonatie-inducerende schokgolf voor voortstuwing te creëren. In tegenstelling tot roterende detonatiegolven die ronddraaien, zijn schuine detonatiegolven stationair en gestabiliseerd.

De technologie verbetert de efficiëntie van de straalvoortstuwingsmotor, zodat er meer vermogen wordt gegenereerd met minder brandstof dan traditionele voortstuwingsmotoren, waardoor de brandstofbelasting wordt verlicht en de kosten en emissies worden verlaagd. Naast snellere vliegreizen, zou de technologie ook kunnen worden gebruikt in raketten voor ruimtemissies, waardoor ze lichter worden, verder reizen en schoner branden.

Detonatie-voortstuwingssystemen worden al meer dan een halve eeuw bestudeerd, maar waren niet succesvol vanwege de gebruikte chemische drijfgassen of de manier waarop ze werden gemengd. Eerder werk van het onderzoeksteam heeft dit probleem overwonnen door de snelheid van de drijfgassen waterstof en zuurstof die in de motor vrijkomen zorgvuldig in evenwicht te brengen om het eerste experimentele bewijs van een roterende detonatie te creëren.

De korte duur van de ontploffing, die vaak slechts microseconden of milliseconden duurt, maakt ze moeilijk te bestuderen en onpraktisch voor gebruik. De onderzoekers waren echter in staat om de duur van een detonatiegolf drie seconden vol te houden door een nieuwe hypersonische reactiekamer te creëren, bekend als een hypersonische hoge-enthalpiereactie (HyperREACT) faciliteit. De faciliteit bevat een kamer met een helling van 30 graden in de buurt van de voortstuwende mengkamer die de schuine detonatiegolf stabiliseert.

De volgende stappen voor het onderzoek zijn de toevoeging van nieuwe diagnostische en meetinstrumenten om de fenomenen beter te begrijpen. Het team zal doorgaan met het verkennen van meer experimentele configuraties om in meer detail de criteria te bepalen waarmee een schuine detonatiegolf kan worden gestabiliseerd. Als deze technologie succesvol is, zou op detonatie gebaseerde hypersonische voortstuwing in de komende decennia kunnen worden geïmplementeerd in menselijke atmosferische en ruimtevaart.