Компания GE Aerospace продемонстрировала, как она утверждает, первый в мире испытательный стенд с гиперзвуковым двухрежимным прямоточным воздушно-реактивным двигателем (DMRJ), в котором используется вращающееся детонационное горение (RDC) в сверхзвуковом потоке воздуха. Это технология, которая в будущем может позволить гиперзвуковым ракетам иметь большую дальность полета.
Гиперзвуковые технологии способны произвести революцию в войне, невиданную со времен разработки сверхзвуковых полетов. Однако полет со скоростью, более чем в пять раз превышающей скорость звука, потребует значительных технологических достижений, включая разработку новых материалов и электроники, способных выдерживать высокие температуры в диапазоне 5+ Маха, а также двигателей, которые могут обеспечить гиперзвуковые аппараты средствами для поддержания полета.
Многие из нынешних прототипов гиперзвуковых ракет представляют собой так называемые планирующие аппараты. То есть их разгоняют до больших высот и скоростей, а затем пикируя, они достигают гиперзвуковых скоростей. С этого момента только гравитация и инерция обеспечивают силу. Это работает, но ограничивает маневренность, дальность и эффективность самолета.
В идеале нам нужен двигатель, который сможет приводить в движение ракету или другой самолет на протяжении большей части его полета. Это исключит фазу пикирования и позволит самолету продолжать полет на меньших высотах, увеличивая дальность полета и обеспечивая большую маневренность. Чтобы все это сделать, ракете необходимо что-то вроде прямоточного воздушно-реактивного двигателя. ПВРД, которые позволяют ему справляться с гиперзвуковыми условиями, не очень хорошо работают при низких числах Маха, поэтому машину все равно необходимо разгонять ракетами-носителями до тех пор, пока она не станет достаточно быстрой для включения двигателей.
Чтобы решить эту проблему, DMRJ компании GEAerospace использует принцип RDC для работы на все более и более высоких скоростях. В РДЦ топливо и воздух подаются в зазор между двумя соосными цилиндрами. Когда смесь воспламеняется, она горит весьма специфическим образом. Горение распространяется в зазоре в виде ультразвуковых волн. По мере того, как сверху поступает больше топлива и воздуха, волна продолжает огибать зазор, создавая все больше и больше тепла и давления, и движется вниз, пока не выйдет через выходное сопло, создавая тягу.
Преимущества этой конструкции ПВРД в том, что она очень проста, не имеет движущихся частей и пригодна для гиперзвукового полета, поскольку выдерживает поток воздуха в камеру сгорания на сверхзвуковых скоростях.
Новый двигатель был продемонстрирован на испытательном стенде на заводе GE в Нискаюне в штате Нью-Йорк. Объединив новый дизайн с передовым опытом компании в области высокотемпературных материалов, высокотемпературной электроники, 3D-печати и технологий управления температурным режимом, цель состоит в том, чтобы создать практичный двигатель, который может работать со скоростью выше 5 Маха и ниже 3 Маха. Он также будет меньше и легче, чем аналогичные двигатели.
Ожидается, что полноразмерная версия этого двигателя будет выпущена в 2024 году.
«Поскольку аэрокосмическая отрасль смотрит в будущее с гиперзвуковыми технологиями, GE Aerospace имеет хорошие возможности, опыт и масштаб, чтобы стать лидером в разработке новых разработок для наших клиентов», — сказала Эми Гаудер, президент и генеральный директор GE Aerospace, Defense and Systems. «Очень успешная демонстрация DMRJ с RDC стала кульминацией более чем 10-летней нашей работы в сфере RDC, включая стратегическое приобретение компании Innoveering, которая принесла передовые технологии и опыт в области гиперзвуковых двигательных установок и прямоточных воздушно-реактивных двигателей».