科學家開發新推進系統可讓超音速飛機速度最高達到13000英里/小時
中佛羅里達大學(UCF)開發的推進系統,可以讓飛行速度達到6-17馬赫(每小時4600-13000英里),並將應用於航天和太空旅行。UCF的研究人員正在將這項技術商業化,基於該技術打造的超音速飛行能夠在短短30分鐘內從紐約飛到洛杉磯。
這項研究成果發表在《美國國家科學院院刊》中,研究人員發現了一種通過為噴氣式發動機創建一個特殊的高超音速反應室來穩定高超音速推進所需的引爆的方法。
研究報告的共同作者、UCF 機械和航空航天工程系的副教授Kareem Ahmed 說:“國際上正在加緊努力為超高音速(Hypersonic)和超音速(Supersonic)飛機開發強大的推進系統,這將允許以非常高的速度穿過我們的大氣層,也允許有效地進入和離開行星大氣層。穩定引爆的發現–最強大的強烈反應和能量釋放形式–有可能徹底改變高超音速推進和能源系統”。
該系統可以使空中旅行的速度達到6-17 馬赫(每小時4600-13000 英里)。該技術利用了斜向引爆波(oblique detonation wave)的力量,他們通過在反應室內使用一個傾斜的斜坡來形成引爆衝擊波進行推進。
該技術提高了噴氣推進發動機的效率,因此與傳統推進發動機相比,在使用更少燃料的情況下產生更多的動力,從而減輕了燃料負荷,減少了成本和排放。除了更快的空中旅行,該技術還可用於太空任務的火箭,通過需要更少的燃料使其更輕,飛行更遠,燃燒更清潔。
爆炸推進系統已經被研究了半個多世紀,但由於所使用的化學推進劑或它們的混合方式而沒有取得成功。艾哈邁德小組以前的工作通過仔細平衡釋放到發動機中的推進劑氫氣和氧氣的速率克服了這個問題,創造了第一個旋轉引爆的實驗證據。然而,引爆的持續時間很短,往往只發生在微秒或毫秒之間,這使得它們難以研究,而且無法商用。
UCF 團隊通過創建一個新的高超音速反應室–HyperREACT,能夠將爆炸波的持續時間維持在3 秒。該設施包含一個靠近推進劑混合室的30 度角斜面的室,可穩定斜向引爆波。
Ahmed 說:“這是第一次在實驗中顯示出穩定的引爆。我們終於能夠在太空中以斜向引爆形式保持引爆。這幾乎就像在物理空間中凍結一個強烈的爆炸”。