Glavni Novice Neskončne detonacije bi lahko hiperzvočne ladje razstrelile v vesolje

Neskončne detonacije bi lahko hiperzvočne ladje razstrelile v vesolje

Ta konceptualna slika prikazuje hiperzvočno letalo, ki ga poganja motor s poševnimi detonacijskimi valovi.

Ta konceptualna slika prikazuje hiperzvočno letalo, ki ga poganja motor s poševnimi detonacijskimi valovi. (Avtorstvo slike: Daniel A. Rosato, NASA)

Neskončna detonacija bi lahko bila ključ do hiperzvočnih letov in vesoljskih letal, ki lahko brez težav poletijo z Zemlje v orbito. In zdaj so raziskovalci v laboratoriju poustvarili eksplozivni pojav, ki bi to lahko omogočil.

Detonacije so posebej močna vrsta eksplozije, ki se premika navzven hitreje kothitrost zvoka. Ogromna eksplozija, kiavgusta lani pretresla pristanišče Bejrut v Libanonuje bila detonacija in obsežno uničenje, ki ga je povzročilo, kaže na ogromne količine energije, ki jih lahko proizvedejo.

Znanstveniki že dolgo sanjajo o izdelavi letalskih motorjev, ki bi lahko izkoristili to energijo; takšno plovilo bi teoretično lahko poletelo iz New Yorka v London v manj kot eni uri. Toda detonacije je neverjetno težko nadzorovati in običajno trajajo manj kot mikrosekundo, zato jih še nikomur ni uspelo uresničiti.

Sorodno: Top 10 največjih eksplozij vseh časov

Zdaj je ekipa z Univerze v osrednji Floridi ustvarila eksperimentalno postavitev, ki jim omogoča, da vzdržijo detonacijo v fiksnem položaju nekaj sekund, kar je po mnenju raziskovalcev velik korak k prihodnjim hiperzvočnim pogonskim sistemom.

'Tukaj poskušamo nadzorovati to detonacijo,' je dejal Kareem Ahmed, izredni profesor strojništva in vesoljskega inženiringa na Univerzi v Centralni Floridi in glavni avtor novega prispevka o raziskavi, objavljeni v ponedeljek (10. maja). ) v reviji Proceedings of the National Academy of Sciences.

Želimo ga zamrzniti v vesolju in izkoristiti to energijo. Namesto da uničuje zgradbe, kot ste videli v Libanonu, ga zdaj želim uporabiti in z njim ustvariti potisk,« je Ahmed povedal za Live Science. 'Če nam to uspe, lahko potujemo super hitro.'

Preboj je temeljil na desetletjih raziskav teoretičnega pogonskega sistema, imenovanega motor s poševnimi detonacijskimi valovi (ODWE). Koncept deluje tako, da se mešanica zraka in goriva usmerja pri hiperzvočnih hitrostih (več kot petkratna hitrost zvoka) proti rampi, kar ustvari udarni val. Ta udarni val hitro segreje mešanico goriva in zraka in povzroči, da detonira, pri čemer izpušni plini pri visoki hitrosti izstrelijo iz zadnjega dela motorja. rezultat? Veliko potiska.

Ko mešanica zraka in goriva eksplodira na ta način, je posledično zgorevanje izjemno učinkovito, saj zgori skoraj 100 % goriva. Detonacija ustvarja tudi velik pritisk, kar pomeni, da lahko motor ustvari veliko več potiska kot drugi pristopi. Teoretično bi morala ta detonacija pognati letalo s hitrostjo do 17-krat večjo od hitrosti zvoka, pravijo raziskovalci, kar bi lahko bilo dovolj hitro, da bi vesoljsko plovilo preprosto poletelo izvzdušje, namesto da bi morali priklopiti dvigalo na rakete.

Izziv je vzdrževati detonacijo dovolj dolgo, da se omogoči takšen let, prejšnje eksperimentalne demonstracije pa so dosegle vrhunec v le nekaj milisekundah. Glavna težava, je dejal Ahmed, je preprečiti, da bi detonacija potovala navzgor proti viru goriva, kjer lahko povzroči resno škodo, ali nižje, kjer bo izzvenela.

'Vedno je bilo vprašanje,' No, če ga držite za kakšno milisekundo ali tako, ali ste ga zadržali le začasno?'' je rekel Ahmed. 'Ne veš, ali si se stabiliziral ali ne.'

Da bi ugotovili, ali lahko izboljšajo prejšnji rekord, so Ahmed in njegovi kolegi zgradili približno 2,5 čevlja (0,76 metra) dolgo serijo komor, ki mešajo in segrevajo zrak invodikov plinpreden ga pospeši do hiperzvočne hitrosti in ga sproži na rampi.

S skrbnim uravnoteženjem deležev mešanice zraka in goriva, hitrosti pretoka plina in kota rampe so lahko ustvarili detonacijo, ki je ostala nespremenjena približno 3 sekunde. To je dovolj dolgo za potrditev, da je bila detonacija stabilizirana v fiksnem položaju in ni potovala navzgor ali navzdol, je dejal Ahmed, kar je prvi, velik korak k uresničitvi ODWE v resničnem življenju.

Frank Lu, profesor strojništva in vesoljskega inženirstva na teksaški univerzi v Arlingtonu, ki je specializiran za motorje, ki temeljijo na detonaciji, je dejal, da je prikaz stabilne detonacije pomemben dosežek. Za razvoj praktičnega motorja bodo morali raziskovalci zdaj ugotoviti, kako delovati v različnih hitrostih in višinah ter se spoprijeti z nestabilnostmi zgorevanja, ki jih povzročajo stvari, kot je neenakomerno mešanje goriva in zraka.

'Mislim, da so preiskovalci opravili odlično delo in se veselimo nadaljnjih rezultatov,' je Lu povedal za Live Science.

Raziskovalci so poskus izvajali le nekaj sekund, predvsem zato, ker intenzivnost detonacije hitro razjeda steklene stranice preskusne komore, je pojasnil Ahmed. Pri začetnih preizkusih so morali uporabiti steklo, da so lahko opravili optične meritve detonacije, a če bi jih zamenjali s kovinskimi stranicami, bi morali detonacijo izvajati veliko dlje, je dejal.

In obetavno je Ahmed dejal, da struktura testnega aparata ni tako drugačna od zasnove ODWE v polnem obsegu. Glavni izziv za raziskovalce je zdaj ugotoviti, kako lahko spremenijo tri ključne sestavine mešanice goriva, hitrost zraka in kot rampe, medtem ko še vedno ohranjajo stabilnost detonacije.

'Zdaj smo dokazali, da je to izvedljivo, vendar je bolj inženirski problem raziskati, kako ga vzdrževati v večji operativni domeni,' je dejal Ahmed.

Zanimivi Članki