В Австралии успешно протестировали вращающийся детонационный ракетный двигатель

Австралийские инженеры отчитались об успешном испытании прототипа реактивного двигателя новой конструкции — вращающегося детонационного. Такая технология разрабатывается всего несколькими научно-исследовательскими организациями в мире, и результат специалистов из Мельбурнского королевского технологического института — едва ли не первый крупный успех.

©Royal Melbourne Institute of Technology

Согласно официальному пресс-релизу на сайте Мельбурнского королевского технологического института (RMIT), первый прототип прошел огневые испытания. Над созданием вращающегося детонационного двигателя (RDE) трудились сотрудники этого научно-исследовательского учреждения при непосредственном участии специалистов из австралийской оборонной компании DefendTex. Также свою экспертизу проекта провел профессор Военного университета Мюнхена (Universität der Bundeswehr) Кристиан Мюндт (Christian Mundt). Отмечается, что его мнение было особенно ценно при подборе соотношения топлива и окислителя в горючем, а также при доработке системы впрыска этих компонентов.

Очевидно, столь впечатляющее достижение австралийских инженеров и ученых станет основой для ряда научных работ, публикацию которых можно ожидать в скором времени. Возможно, оттуда удастся почерпнуть больше подробностей, а пока о разработке известно мало. Не уточняется даже топливная пара, на которой он работает. Хотя по цвету пламени на фото можно осторожно предположить, что используются какие-то углеводороды (керосин или метан) и кислород. С другой стороны, красный цвет факела может объясняться расходованием материала абляционного покрытия камеры сгорания или сопла.

Заметим, это лишь гипотеза, официальных данных о конструкции в открытом доступе исчезающе мало. В аналогичных американских разработках, насколько известно, эксперименты проводили с водородом в качестве топлива.

©Royal Melbourne Institute of Technology

Успех этого прототипа — лишь первый шаг. В ближайшем будущем создавшая его команда планирует выпустить вторую версию с широким использованием технологий трехмерной печати.

Также в нем будут применять уже активное охлаждение горячих частей двигателя. А уже чуть более отдаленным этапом этого проекта станет постройка летных прототипов. Причем в пресс-релизе содержатся прямые намеки не только на использование технологии в ракетных двигателях, но и в прямоточных воздушно-реактивных.

Создатели RDE отмечают невероятные сложности, с которыми они столкнулись на пути к достижению первых заметных результатов. Огромный объем работ был связан с компьютерной симуляцией поведения горячих газов в установке. Что интересно, по словам главы Школы аэрокосмической, механической и мехатронной инженерии RMIT доцента Мэттью Клири (Matthew Cleary), некоторые аспекты работы двигателя бесполезно проверять экспериментами, если нет достаточно точной модели. Полученные данные просто не помогут, настолько сложные процессы протекают в RDE и экстремальные условия формируются в его камере сгорания.

Несмотря на все трудности, разработка вращающихся детонационных двигателей с переменным успехом идет по всему свету. Потенциально эта технология может сразу обеспечить прирост эффективности использования топлива на 20-25%. Учитывая, что инженеры в аэрокосмической отрасли борются иногда и за доли процентов, такие перспективы действительно способны вскружить голову. Однако проблема именно в самом принципе работы RDE. В отличие от обычных реактивных — как воздушных, так и ракетных — двигателей, где идет процесс дозвукового горения, в детонационном используется сверхзвуковой. А точнее, эксплуатируются несколько важных особенностей распространения детонационных волн, движущихся гораздо быстрее скорости звука — около 2,5 километра в секунду.

Эти волны последовательно перемещаются по кольцевому каналу (вращаются) и уплотняют смесь топлива с окислителем, которая детонирует. Эффективность преобразования химической энергии в кинетическую при таких процессах получается значительно выше. В теории полученные при разработке прототипов RDE технологии сравнительно легко применяются как в ракетостроении, так и при проектировании прямоточных воздушно-реактивных двигателей. В том числе гиперзвуковых. На практике успешных демонстраторов пока создано крайне мало, и лишь единицы из них показали свою работоспособность.