全球首個“不可能”旋轉爆震引擎成功點火
據外媒報導,佛羅里達一個跟美國空軍合作的團隊日前宣布,他們已經建立並測試了一個旋轉爆震火箭引擎的實驗模型,據悉,該引擎利用環形通道內的旋轉爆炸來產生超級高效的推力。
當然,絕大多數引擎都是通過燃燒而非爆炸來實現其輸出目標的。然而燃燒是一個相對緩慢、受控的過程,它由燃料和氧氣在高溫下的反應產生,作為一種技術,它已經被很好地理解並且已經發展成熟。
而爆炸雖然快速卻非常混亂的且很難預測。當需要大範圍破壞時,爆炸是一個非常好的選擇,但需要精準控制的時候可能就要另當別論了。
不過考慮到當飛船擺脫地球引力進入太空之後,每一克的重量都會讓事情變得更加困難和昂貴。跟燃燒相比,爆震能夠以更少的燃料釋放出更多的能量。因此,60多年來,火箭科學家一直在研究旋轉爆震火箭,希望將其作為一種潛在的減輕重量和增加推力的解決方案。
從本質上說,這樣的裝置是一個圓柱體在另一個更大的圓柱體中,在它們之間則有一個空隙和一些小孔或縫隙,通過這些小孔或縫隙可以將引爆燃料混合物推入其中。某種形式的點火會在環隙中產生爆轟,產生的氣體被推到環形通道的一端進而產生反方向的推力。但與此同時它也會產生一種衝擊波,以大約五倍於音速的速度在通道周圍傳播,如果在正確的時間、正確的地點添加燃料那麼這種衝擊波可以被用來以一種自我維持、旋轉的方式引爆更多的爆炸。
上世紀50年代,由密歇根大學的工程師們率先發明的旋轉爆震發動機在機械意義上雖然非常簡單,但這種自傳播的爆震波卻難以實現和自我維持。
近日,來自美國中央佛羅里達大學的一個研究小組跟空軍研究實驗室的旋轉爆震火箭發動機項目的合作團隊聲稱已經建立並測試了一個工作實驗室模型。據悉,該模型是一個3英寸的銅試驗台,使用氫和氧的混合物作為燃料。
“這項研究首次提供了在旋轉爆震火箭發動機中安全有效的氫氧推進劑爆炸的實驗證據,”領導這項研究的UCF機械與航空航天工程系助理教授Kareem Ahmed指出,“爆炸會持續不斷,一直到你切斷燃料。我們已經測試了高達200lbf的推力,但推力是會隨著推進劑的質量流量線性增加。”
Ahmed告訴外媒newatlas,這種發動機設計目前正在接受評估,它將可能取代Aerojet Rocketdyne在1962年首次開發的RL-10火箭引擎。鑑於Atlas V和Delta IV火箭上級的最新版本仍在生產中,而OmegA和Vulcan火箭的新版本還在開發中,所以這個經過驗證的旋轉爆震火箭引擎可能會改變遊戲規則。
Ahmed指出:“美國空軍的目標是在2025年進行一次火箭發射飛行試驗,我們正在為實現這一目標努力著。”