GE Aerospace и Lockheed Martin недавно объявили, что они успешно продемонстрировали новый роторно-детонационный прямоточный воздушно-реактивный двигатель на жидком топливе (RDRJ). Они пытаются использовать эту новую двигательную установку и конструкцию тактического воздухозаборника, чтобы заполнить «пробел» в эффективности нынешнего гиперзвукового полета и способствовать развитию гиперзвукового оружия в более эффективном и массовом направлении.

В отчете отмечается, что гиперзвуковой полет рассматривается как еще один крупный шаг вперед в расширении возможностей полета с тех пор, как люди преодолели звуковой барьер в 1947 году, а технология вращательной детонации рассматривается как «квантовый скачок» в области двигательных установок; теперь сочетание этих двух означает, что связанные технологии перешли от ранней стадии технико-экономического обоснования к стадии инженерной оптимизации, и инженеры начали ставить вопросы эффективности во главу угла. Способность летать со скоростью, более чем в 5 раз превышающей скорость звука, имеет большой потенциал как в военной, так и в гражданской сфере. Однако существующая технология все еще имеет множество областей для совершенствования. Среди них особенно заметны недостатки в эффективности гиперзвуковых ракет, приводимых в движение прямоточными воздушно-реактивными двигателями.

Согласно статье, традиционный прямоточный воздушно-реактивный двигатель — это, по сути, реактивный двигатель, практически не имеющий движущихся частей. Он не использует турбомашины для сжатия всасываемого воздуха. Вместо этого он использует динамическое давление, создаваемое собственным высокоскоростным движением вперед, для сжатия воздуха и подачи его в камеру сгорания. Однако для нормального зажигания такого прямоточного двигателя скорость полета обычно должна достигать как минимум 3 Маха, а это означает, что ракета или самолет должны полагаться на большой и мощный ракетный ускоритель, чтобы разогнать ее до скорости зажигания на начальном этапе.

Чтобы решить эту проблему, GE и Lockheed Martin планируют использовать вращающийся детонационный двигатель для ускорения ракеты на ранних этапах полета. Поддерживая детонационную волну топлива, распространяющуюся со сверхзвуковой скоростью в открытом цилиндрическом канале, она циркулирует в канале кольцевым образом, одновременно непрерывно впрыскивая топливо и воду для достижения самоподдерживающегося цикла сгорания под высоким давлением. Эта конструкция может поддерживать давление во время процесса сгорания, а не полагаться на дозвуковые поверхности пламени, как в традиционных камерах сгорания, тем самым значительно повышая эффективность использования энергии.

По имеющимся данным, эффективность этого типа вращающегося детонационного двигателя может быть увеличена примерно на 25% по сравнению с обычными двигателями, что позволяет значительно уменьшить габариты и вес. Что еще более важно, он может работать в дозвуковых условиях и может быть отрегулирован с помощью конфигурации и каналов потока для работы в качестве прямоточного воздушно-реактивного двигателя в сверхзвуковых условиях и переключения на прямоточный воздушно-реактивный двигатель в гиперзвуковых условиях, что значительно уменьшает размер требуемого ракетного ускорителя. Упрощение конструкции означает, что в будущем ожидается появление гиперзвуковых ракет с относительно простой конструкцией, низкой стоимостью и массовым производством.

Ключевым вкладом компании Lockheed Martin в эту совместную демонстрацию стала разработка высокоскоростного тактического воздухозаборника для двухрежимного прямоточного воздушно-реактивного двигателя (DMRJ), который можно сочетать с вращающимся детонационным сердечником, позволяющим двигателю переключаться между режимами прямоточного и прямоточного воздушно-реактивного двигателя в различных диапазонах скоростей. Эта система воздухозаборника также направлена ​​на решение долгосрочной проблемы плохой адаптивности детонационных двигателей на разных высотах. Настраивая связь между воздухозаборником и полем детонационной волны, двигатель может поддерживать работу в условиях разной высоты и числа Маха. Однако для управления очень сложной структурой ударной волны требуется чрезвычайно сложный вычислительный анализ гидродинамики.

Рэнди Крейц, вице-президент и генеральный менеджер по перспективным программам Lockheed Martin, заявил, что после двух лет внутренних инвестиций эта демонстрация продемонстрировала силу сотрудничества, инноваций и общей приверженности предоставлению истребителям доступных боевых возможностей с «соответствующей скоростью». Он сказал, что это компактное решение для ПВРД воплощает в себе опыт Lockheed Martin в конструкции воздухозаборников ПВРД и может обеспечить большую дальность полета на экстремальных скоростях. Компания стремится предоставлять более совершенные двигательные установки для гиперзвуковых возможностей США в контексте все более жестоких угроз.

По имеющимся данным, этот демонстрационный проект использует в качестве источника информации официальный релиз Lockheed Martin, показывающий, что американские военные переходят от чисто погони за высокой скоростью в области гиперзвукового оружия к поиску нового баланса между скоростью, дальностью, стоимостью и возможностями крупномасштабного производства. Сочетание вращающихся детонационных прямоточных воздушно-реактивных двигателей и тактических воздухозаборников нового поколения рассматривается как один из ключевых путей достижения этой цели.