موتور جت هیبریدی برای پروازهای هایپرسونیک

دانشمندان چینی یک موتور جدید برای پرواز فراصوتی طراحی کرده‌اند که ترکیبی از موتور رمجت و موتور انفجاری دوار است؛ این طراحی بهبودهایی در رانش پیوسته، کاهش سرعت‌های شروع و عملکرد بهتر ارائه می‌دهد و بهره‌وری بالاتری را در سفرهای سریع هوایی فراهم کند.

به نقل از تکچاینا، موتورهای انفجاری به جای احتراق معمولی، از امواج انفجار استفاده می‌کنند که بهبود کارایی حرارتی و پیشرانی را به همراه دارد. به دلیل ساختار ساده و نسبت بالای رانش به وزن، این موتورها در آزمایش‌های پروازی در کشورهای مختلف مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

رمجت (Ramjet) یک نوع موتور جت است که برای فشرده‌سازی هوا به حرکت رو به جلو نیاز دارد و به همین دلیل نمی‌تواند در سرعت صفر نیروی پیشرانه تولید کند. این موتور از یک ورودی هوا، یک محفظه احتراق و یک نازل تشکیل شده و معمولا در سرعت‌های بالا کارایی بهتری دارد.

بنابراین، یک وسیله نقلیه مجهز به رمجت، برای بلند شدن از زمین نیاز به موتوری کمکی دارد، تا آن را به سرعتی برساند که رمجت بتواند نیروی جلوبرنده تولید کند.

موتورهای رمجت تنها زمانی که وسیله نقلیه در حال حرکت است می‌توانند نیروی پیش‌ران تولید کنند؛ در نتیجه، این نوع موتور نیاز به یک موتور کمکی برای افزایش سرعت دارد تا به سرعت مناسب برای تولید قدرت پیش‌ران برسد.

ساختار و عملکرد موتور رم-روتور انفجاری

این موتور جدید هیبریدی که به نام موتور رم-روتور انفجاری (RRDE) شناخته می‌شود، توسط محققان دانشگاه تسینگ‌هوا (Tsinghua University) چین به عنوان یک پیشرفت مهم در فناوری پیشرانه معرفی شده است. RRDE دارای یک روتور چرخشی با تیغه‌هایی در داخل یک محفظه ثابت می‌باشد که مخلوط قابل‌ احتراق را فشرده می‌کند و با آغاز احتراق انفجاری، گاز در کانال‌های متغیر بین تیغه‌ها گسترش می‌یابد.

این موتور به دلیل تنظیم سرعت روتور قادر به حفظ موقعیت موج‌های انفجاری در یک نقطه تقریبا ثابت است که منجر به کارایی بالا و نزدیک به ایده‌آل در چرخه ترمودینامیکی می‌شود؛ این ویژگی باعث می‌شود موتور با سرعت‌های مختلف ورودی هوا سازگار شود و بتواند در برابر تغییرات ترکیب هوا مقاومت کند.

تحلیل‌های نظری نشان می‌دهد که ترکیب هیدروژن و هوا می‌تواند باعث افزایش فشار کل در موتور بیش از سه برابر فشار ورودی شود. شبیه‌سازی‌ها نیز عملکرد پایدار در سرعت‌های ورودی تا ماخ ۴.۲ و دماهای گاز احتراقی حدود ۲۱۰۰ کلوین را تایید کرده‌اند؛ این نتایج می‌تواند به بهبود پایداری احتراق و کارایی موتورهای آینده کمک کند.

با این حال، محققان با چالش‌های ساختاری از جمله پیچیدگی تولید روتورهای پرسرعت، نیاز به عایق حرارتی و استفاده از مواد کامپوزیتی برای ساخت پره‌ها رو به رو هستند که نیازمند تحقیقات بیشتر است.