全球首个“不可能”旋转爆震引擎成功点火

2020年05月05日 17:53 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,佛罗里达一个跟美国空军合作的团队日前宣布,他们已经建立并测试了一个旋转爆震火箭引擎的实验模型,据悉,该引擎利用环形通道内的旋转爆炸来产生超级高效的推力。

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当然,绝大多数引擎都是通过燃烧而非爆炸来实现其输出目标的。然而燃烧是一个相对缓慢、受控的过程,它由燃料和氧气在高温下的反应产生,作为一种技术,它已经被很好地理解并且已经发展成熟。

而爆炸虽然快速却非常混乱的且很难预测。当需要大范围破坏时,爆炸是一个非常好的选择,但需要精准控制的时候可能就要另当别论了。

不过考虑到当飞船摆脱地球引力进入太空之后,每一克的重量都会让事情变得更加困难和昂贵。跟燃烧相比,爆震能够以更少的燃料释放出更多的能量。因此,60多年来,火箭科学家一直在研究旋转爆震火箭,希望将其作为一种潜在的减轻重量和增加推力的解决方案。

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从本质上说,这样的装置是一个圆柱体在另一个更大的圆柱体中,在它们之间则有一个空隙和一些小孔或缝隙,通过这些小孔或缝隙可以将引爆燃料混合物推入其中。某种形式的点火会在环隙中产生爆轰,产生的气体被推到环形通道的一端进而产生反方向的推力。但与此同时它也会产生一种冲击波,以大约五倍于音速的速度在通道周围传播,如果在正确的时间、正确的地点添加燃料那么这种冲击波可以被用来以一种自我维持、旋转的方式引爆更多的爆炸。

上世纪50年代,由密歇根大学的工程师们率先发明的旋转爆震发动机在机械意义上虽然非常简单,但这种自传播的爆震波却难以实现和自我维持。

近日,来自美国中央佛罗里达大学的一个研究小组跟空军研究实验室的旋转爆震火箭发动机项目的合作团队声称已经建立并测试了一个工作实验室模型。据悉,该模型是一个3英寸的铜试验台,使用氢和氧的混合物作为燃料。

“这项研究首次提供了在旋转爆震火箭发动机中安全有效的氢氧推进剂爆炸的实验证据,”领导这项研究的UCF机械与航空航天工程系助理教授Kareem Ahmed指出,“爆炸会持续不断,一直到你切断燃料。我们已经测试了高达200lbf的推力,但推力是会随着推进剂的质量流量线性增加。”

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Ahmed告诉外媒newatlas,这种发动机设计目前正在接受评估,它将可能取代Aerojet Rocketdyne在1962年首次开发的RL-10火箭引擎。 鉴于Atlas V和Delta IV火箭上级的最新版本仍在生产中,而OmegA和Vulcan火箭的新版本还在开发中,所以这个经过验证的旋转爆震火箭引擎可能会改变游戏规则。

Ahmed指出:“美国空军的目标是在2025年进行一次火箭发射飞行试验,我们正在为实现这一目标努力着。”

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