Две революционные аэрокосмические технологии объединились: компании GE Aerospace и Lockheed Martin продемонстрировали новый жидкостной прямоточный воздушно-реактивный двигатель с вращающейся детонацией (RDRJ), разработанный для устранения «пробела в эффективности» в гиперзвуковом полете благодаря новым тактическим воздухозаборникам.
Гиперзвуковой полет может показаться самым большим прорывом со времен преодоления звукового барьера в 1947 году, а вращательная детонация — квантовым скачком в развитии двигательных установок, но сочетание этих двух технологий показывает, насколько далеко они продвинулись за последние годы. Сегодня речь идет не просто об использовании одного для ускорения другого. Технология достигла такой зрелости, что инженерам приходится серьезно учитывать такие факторы, как эффективность.
Способность летать со скоростью, более чем в пять раз превышающей скорость звука, открывает огромные возможности как в военном, так и в гражданском применении, но технология все еще нуждается в совершенствовании. Одной из проблем является разрыв в эффективности гиперзвуковых ракет, использующих прямоточные воздушно-реактивные двигатели в качестве двигательной установки.
Прямоточные реактивные двигатели — это двигатели, которые практически не имеют движущихся частей. Вместо использования турбин для сжатия поступающего воздуха в камеру сгорания, они используют поступательное движение двигателя для сжатия воздуха за счет собственной инерции. К сожалению, для правильной работы прямоточного двигателя необходимо, чтобы он двигался со скоростью, равной числу Маха 3, для воспламенения. Это означает, что ракете или другому летательному аппарату необходим мощный ракетный ускоритель, чтобы достичь скорости воспламенения.
Компании GE и Lockheed Martin планируют обойти эту проблему, ускоряя ракету с помощью вращающегося детонационного двигателя, который использует сверхзвуковую волну детонирующего топлива, движущуюся внутри открытого цилиндра по мере подачи топлива и воды. Это создает самоподдерживающийся цикл, поддерживающий давление во время сгорания.
Такой двигатель на 25% эффективнее обычного, что позволяет сделать его гораздо компактнее и легче. Он также может работать на дозвуковых скоростях, а его конструкция позволяет модифицировать его таким образом, чтобы он мог работать как прямоточный воздушно-реактивный двигатель на сверхзвуковых скоростях и как сверхзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель на гиперзвуковых скоростях, поэтому требуются ракетные ускорители меньшего размера. Простота конструкции также открывает возможности для создания недорогих гиперзвуковых ракет, которые можно будет производить в больших масштабах.
Вклад компании Lockheed Martin в это предприятие заключается в разработке высокоскоростного тактического воздухозаборника, предназначенного для двухрежимного прямоточного воздушно-реактивного двигателя (DMRJ). Именно он позволяет детонационному двигателю работать как в режиме прямоточного, так и в режиме сверхзвукового прямоточного двигателя, регулируя свою работу в соответствии с вращающимся детонационным ядром. Это также позволяет двигателю работать на разных высотах — постоянная проблема детонационных двигателей. В описании это просто, но для обеспечения работы требуется довольно сложная вычислительная гидродинамика для управления сложными схемами ударных волн.
«После двух лет внутренних инвестиций эта демонстрация является свидетельством силы сотрудничества, инноваций и общей приверженности делу предоставления доступных по цене средств военнослужащим в кратчайшие сроки, — сказал Рэнди Крайтс, вице-президент и генеральный директор подразделения перспективных программ Lockheed Martin. — Этот компактный прямоточный воздушно-реактивный двигатель использует опыт Lockheed Martin в разработке воздухозаборников для прямоточных двигателей и обеспечивает увеличенную дальность полета на экстремальных скоростях. Мы стремимся создать двигательную установку, которая укрепит гиперзвуковые возможности Америки в условиях усиливающейся угрозы».
