Η Κίνα δοκιμάζει την πρώτη λοξή μηχανή έκρηξης στον κόσμο, δηλαδή έναν κινητήρα SKRAMJET. Δεν βρήκα την μελέτη στα αγγλικά, αλλά στα Κινέζικα. Μέχρι στιγμής σε όσα έχω διαβάσει και έχω δει στα σκίτσα είναι υψηλή τεχνολογία προς την σωστή κατεύθυνση.

Κοντινό πλάνο του κινητήρα που αναπτύχθηκε από Κινέζους ερευνητές (SCMP)

Δεν παρουσιάζω ούτε αντιγράφω ξένα άρθρα, τα αναλύω όσο περισσότερο μπορώ για να σας τα εξηγήσω και να τα καταλάβω καλύτερα. Κάνω αξιολόγηση τεχνολογίας, ψάχνω τις ειδήσεις και προσπαθώ για το καλύτερο αποτέλεσμα. Οι φωτογραφίες είναι από το παρακάτω λινκ.

http://www.syltlx.com/cn/supplement/7fd34b3e-cf1c-4d47-8343-6bd1eb0c8bfd

Η περίληψη της μελέτης είναι από το παρακάτω λινκ:

http://www.syltlx.com/cn/article/id/3c91bb8d-a737-4bbd-8009-d5277c30fcec

Πειραματική μελέτη σε λοξό εκρηκτικό κινητήρα κηροζίνης αεροπορίας RP3

HAN Xin1, 2, 3, , ZHANG Wenshuo1, 2, ZHANG Zijian4, YUAN Chaokai1, 2, HAN Guilai1, 2, LIU Yunfeng1, 2, , 1. Ινστιτούτο Μηχανικής, Κινεζική Ακαδημία Επιστημών, Πεκίνο　100190, Κίνα 2. Σχολή Μηχανικών Επιστημών, Πανεπιστήμιο Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, Πεκίνο　100049, Κίνα 3. Σχολή Αεροδιαστημικής Μηχανικής, Πανεπιστήμιο Xiamen, Xiamen　361102, Κίνα 4. Τμήμα Αεροναυπηγικής και Αεροπορικής Μηχανικής, Πολυτεχνείο του Χονγκ Κονγκ, Kowloon　999077, Χονγκ Κονγκ, Κίνα

Περίληψη: Ο λοξός κινητήρας έκρηξης έχει μεγάλες δυνατότητες εφαρμογής σε οχήματα που αναπνέουν αέρα υψηλών αριθμών Mach λόγω της υψηλότερης θερμοδυναμικής του απόδοσης και του μικρότερου μεγέθους του. Η έρευνα για τη μηχανή λοξής έκρηξης ανανεώνεται σε όλο τον κόσμο τα τελευταία χρόνια. Ωστόσο, όλα τα πειράματα λοξής έκρηξης διεξάγονται με καύσιμο υδρογόνου ή αιθυλένιο. Δεν υπάρχει πειραματικό αποτέλεσμα σχετικά με την λοξή έκρηξη κηροζίνης. Προκειμένου να εξεταστεί η σκοπιμότητα εφαρμογής του κινητήρα λοξής έκρηξης κηροζίνης, η πειραματική μελέτη στον κινητήρα λοξής έκρηξης κηροζίνης αεροπορίας RP3 διεξάγεται στη σήραγγα κρούσης JF-12 και ο χρόνος δοκιμής είναι περίπου 50 ms. Το δύσκολο ζήτημα για την πυροδότηση της λοξής έκρηξης κηροζίνης είναι ότι ο χρόνος καθυστέρησης ανάφλεξης της κηροζίνης-αέρα είναι πολύ μεγάλος και η αυτανάφλεξη δεν μπορεί να συμβεί στον καυστήρα. Μια νέα μέθοδος πυροδότησης αναγκαστικής έκρηξης παρουσιάζεται για την αντιμετώπιση αυτού του βασικού ζητήματος. Η συνολική θερμοκρασία της σήραγγας κρούσης JF–12 είναι 3800 K και η παγκόσμια αναλογία ισοδυναμίας είναι 0,9, η οποία αντιγράφει την κατάσταση ισοδύναμης πτήσης 9 Mach. Η λοξή έκρηξη σταθερής κατάστασης επιτυγχάνεται με επιτυχία κατά τη διάρκεια των πειραμάτων, γεγονός που καταδεικνύει τη σκοπιμότητα εφαρμογής της μηχανής λοξής έκρηξης κηροζίνης.

Σχηματικό διάγραμμα μηχανής λοξής έκρηξης Πειραματική μελέτη μηχανής λοξής έκρηξης κηροζίνης αεροπορίας RP3.

Καθώς η ζήτηση για ταχύτητα αυξάνεται, οι ερευνητές ανέπτυξαν τον πρώτο κινητήρα στον κόσμο που χρησιμοποιεί τυπική αεροπορική κηροζίνη, ικανό να πετά με 16 Mach, που ισοδυναμεί με 20.000 χιλιόμετρα την ώρα.

Η South China Morning Post (SCMP) ανέφερε στις 26 Φεβρουαρίου ότι αυτό το πρωτοποριακό επίτευγμα έγινε από Κινέζους επιστήμονες, οι οποίοι δοκίμασαν με επιτυχία την πρώτη λοξή μηχανή έκρηξης στον κόσμο (ODE) που τροφοδοτείται από τυπική αεροπορική κηροζίνη. Αυτό σηματοδοτεί έναν πιθανό μεγάλο μετασχηματισμό στον τομέα της υπερηχητικής πρόωσης, που θα μπορούσε να επαναπροσδιορίσει τα όρια των αεροπορικών και διαστημικών ταξιδιών.

Μικρή δομή πλάκας στήριξης 2024, 38(6): 21-29. Πειραματική μελέτη σε λοξό εκρηκτικό κινητήρα κηροζίνης αεροπορίας RP3

Η σήραγγα κρούσης JF12 στο Πεκίνο, ικανή να προσομοιώνει συνθήκες πτήσης υψηλού αριθμού Mach σε υψόμετρα πάνω από 40 χιλιόμετρα, χρησιμοποιήθηκε από ερευνητές από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών για τη διεξαγωγή μιας σειράς πειραμάτων. Χρησιμοποιώντας το κοινό εμπορικό καύσιμο αεριωθουμένων RP-3, πέτυχαν επιτυχώς παρατεταμένα λοξά κύματα έκρηξης. Η έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο ακαδημαϊκό περιοδικό «Experimental Fluid Mechanics», δείχνει ότι ο ρυθμός καύσης του κινητήρα είναι 1.000 φορές ταχύτερος από αυτόν των παραδοσιακών υπερηχητικών ραμτζετ καύσης και μπορεί να λειτουργήσει σε ένα εύρος από 6 έως 16 Mach, ταχύτητες που είναι δύσκολο να επιτευχθούν από τους παραδοσιακούς κινητήρες που αναπνέουν αέρα.

Φωτογραφία μοντέλου κινητήρα λοξής έκρηξης και μικρής πλάκας στήριξης

Η έκθεση σημειώνει ότι αυτή η επιστημονική τεχνολογία αποτελεί μέρος ενός μεγάλου κινεζικού σχεδίου. Εάν εφαρμοστεί σε στρατιωτική χρήση, ο λοξός κινητήρας έκρηξης θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια νέα γενιά υπερηχητικών πυραύλων, drones, ακόμη και βομβαρδιστικών, που θα έχουν εξαιρετικά μεγάλη εμβέλεια και χαμηλό λειτουργικό κόστος, δίνοντας στον Λαϊκό Απελευθερωτικό Στρατό ένα σημαντικό πλεονέκτημα στον μελλοντικό πόλεμο.

Σε αντίθεση με τους υπερηχητικούς πίδακες καύσης, οι οποίοι απαιτούν μεγάλους θαλάμους καύσης και κινδυνεύουν να σβήσουν φλόγες σε υψηλούς αριθμούς Mach, ο λοξός κινητήρας έκρηξης χρησιμοποιεί λοξά κύματα έκρηξης ως υποστηρικτική δύναμη.

Οι μηχανικοί ανακάλυψαν ότι τοποθετώντας έξυπνα ένα χτύπημα 5 mm στο τοίχωμα του θαλάμου καύσης, θα μπορούσαν να προκαλέσουν μια αυτοσυντηρούμενη «έκρηξη», μια έκρηξη που προκαλείται από κρουστικά κύματα εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας που ολοκληρώνει την καύση σε μικροδευτερόλεπτα.

Σχηματικό διάγραμμα μηχανής λοξής έκρηξης (Chinese Journal of Mechanics)

«Το ωστικό κύμα συμπιέζει και αναφλέγει το μείγμα καυσίμου-αέρα τόσο βίαια που δημιουργεί ένα αυτοενισχυόμενο μέτωπο έκρηξης», έγραψε η ερευνητική ομάδα από το Ινστιτούτο Μηχανικής της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών.

Χρόνος καθυστέρησης ανάφλεξης ισοδυναμίας υδρογόνου/αέρα και κηροζίνης αεροπορίας/αέρας που ικανοποιεί αναλογία ισοδυναμίας

Στα 9 Mach, οι δοκιμές έδειξαν ότι η μέγιστη πίεση στο σημείο έκρηξης έφτασε 20 φορές το επίπεδο περιβάλλοντος, υποδεικνύοντας ότι ο κινητήρας μπορεί να δημιουργήσει σημαντική ώθηση σε ταχύτητες όπου τα περισσότερα υπερηχητικά ramjets καύσης δύσκολα μπορούν να λειτουργήσουν.

Μήκος ζώνης επαγωγής λοξής έκρηξης υδρογόνου/αέρα

Λόγω της τεράστιας απαιτούμενης ισχύος, η αεροδυναμική σήραγγα υποστήριξε μόνο μια συνεχή λειτουργία 50 χιλιοστών του δευτερολέπτου—που ισοδυναμεί με πτήση περίπου 150 μέτρων με ταχύτητα 9 Mach. Ωστόσο, αυτό ήταν αρκετό για τους ερευνητές να κατανοήσουν πλήρως την ανάφλεξη του κινητήρα και την αυτοσυντηρούμενη πρόωση των κυμάτων κρουστικών κυμάτων.

Αρχικό διάγραμμα λοξής αναγκαστικής έκρηξης κύματος έκρηξης

Οι ερευνητές εξήγησαν ότι σε σύγκριση με το σχέδιο υπερηχητικής καύσης ramjet, ο θάλαμος καύσης του νέου κινητήρα είναι 85% μικρότερος, γεγονός που μπορεί να μειώσει σημαντικά το βάρος του αεροσκάφους και να επεκτείνει την απόσταση πτήσης του.

Η SCMP επεσήμανε ότι για δεκαετίες, οι υπερηχητικές μηχανές βασίζονταν στο υδρογόνο ή το αιθυλένιο ως καύσιμο. Ενώ αυτά τα καύσιμα αναφλέγονται γρήγορα, οι απαιτήσεις αποθήκευσης τους δεν είναι πρακτικές. Από την άλλη πλευρά, η κηροζίνη RP-3, ενώ λογικά είναι πιο ιδανική και με υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα, έχει υπερβολικά μεγάλο χρόνο καθυστέρησης ανάφλεξης, καθιστώντας εξαιρετικά δύσκολη την εκκίνηση του κινητήρα κατά τη διάρκεια της πτήσης.

RP3/Διαδικασία ασταθούς έκρηξης λοξού κύματος έκρηξης αέρα (Δοκιμή 2)

Τώρα, η ερευνητική ομάδα της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών έχει παρακάμψει αυτό το πρόβλημα προ-συμπιέζοντας το μείγμα καυσίμου-αέρα στους 3800 Kelvin (περίπου 3527 βαθμούς Κελσίου) πριν από την ανάφλεξη, εισάγοντας ένα μικρό χτύπημα για να δημιουργήσει ένα τοπικό «καυτό σημείο» για να προκαλέσει μια αλυσιδωτή αντίδραση και χρησιμοποιώντας δοκούς σε σχήμα φτερού για την επιτάχυνση της διασποράς καυσίμου.

Διαδικασία ασταθούς έκρηξης λοξού κύματος έκρηξης υδρογόνου/αέρα

Η έκθεση ανέφερε ότι αυτό το επιστημονικό έργο αποτελεί μέρος ενός φιλόδοξου κινεζικού σχεδίου για την κατασκευή ενός αεροσκάφους ικανού να φτάσει σε οποιοδήποτε μέρος του κόσμου μέσα σε μία ώρα έως το 2030. Η ταχύτητα της τεχνολογίας των 16 Mach, που ισοδυναμεί με 20.000 km/h, ή η πτήση από τη Σαγκάη στο Λος Άντζελες σε μισή ώρα, θα επιτρέψει την διαστημική πτήση και επαναχρησιμοποίηση.

Φωτογραφίες Schlieren από λοξά κύματα έκρηξης και λοξά ωστικά κύματα

Εάν εφαρμοστεί στη στρατιωτική τεχνολογία, ο λοξός κινητήρας έκρηξης θα μπορούσε να οδηγήσει σε μια νέα γενιά υπερηχητικών πυραύλων, drones, ακόμη και βομβαρδιστικών, που θα έχουν εξαιρετικά μεγάλη εμβέλεια και χαμηλό λειτουργικό κόστος, δίνοντας στον Λαϊκό Απελευθερωτικό Στρατό ένα σημαντικό πλεονέκτημα στον μελλοντικό πόλεμο.

Στα τέλη Δεκεμβρίου του περασμένου έτους, βίντεο με δύο από τα τελευταία μαχητικά αεροσκάφη της Κίνας κυκλοφόρησαν στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης (στιγμιότυπο βίντεο)

Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν εμπόδια στην έρευνα. Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, οι ερευνητές πρέπει να αποκτήσουν μια βαθύτερη κατανόηση των παραπροϊόντων της κηροζίνης RP-3 κατά τη διάρκεια και μετά την εκρηκτική καύση και πρέπει να βελτιστοποιήσουν τη διαμόρφωση του κτύπημα για να βελτιώσουν την πραγματική απόδοση πτήσης του κινητήρα.

Η SCMP δήλωσε ότι καθώς οι γεωπολιτικές εντάσεις κλιμακώνονται, η υπερηχητική τεχνολογία διαδραματίζει ολοένα και πιο σημαντικό ρόλο στις διαμάχες για την εξουσία μεταξύ των παγκόσμιων δυνάμεων. Στις 23 Ιανουαρίου, τοπική ώρα, ο πρόεδρος των ΗΠΑ Τραμπ υποστήριξε σε συνέντευξή του στο Fox News ότι η Ρωσία είχε «κλέψει» το σχέδιο της αμερικανικής τεχνολογίας υπερηχητικών πυραύλων. Πρόσθεσε ότι οι ΗΠΑ αναπτύσσουν τους δικούς τους υπερηχητικούς πυραύλους, οι οποίοι θα είναι «ακόμα καλύτεροι». «Θα τα έχουμε σύντομα», πρόσθεσε.

Επιπλέον, οι ΗΠΑ χρησιμοποιούν συχνά τα υπερηχητικά όπλα άλλων χωρών ως πρόσχημα για να επεκτείνουν το δικό τους οπλοστάσιο. Το Bloomberg ανέφερε στις 13 Μαρτίου πέρυσι ότι αναλυτές του Πενταγώνου ισχυρίστηκαν ότι η Κίνα πρωτοστατούσε στην ανάπτυξη, τις δοκιμές και την ανάπτυξη υπερηχητικής τεχνολογίας, όχι μόνο ξεπερνώντας τη Ρωσία αλλά και αφήνοντας τις ΗΠΑ να δυσκολεύονται να φτάσουν με αυτόν τον νέο τύπο όπλου που ταξιδεύει με πέντε φορές την ταχύτητα του ήχου.

Απαντώντας σε σχετικές ερωτήσεις, εκπρόσωπος του κινεζικού Υπουργείου Εξωτερικών επισήμανε προηγουμένως ότι οι ΗΠΑ ήταν η πρώτη χώρα που ανέπτυξε υπερηχητικά όπλα και εξακολουθεί να αναπτύσσει συνεχώς και ακόμη και να πολλαπλασιάζει την τεχνολογία υπερηχητικών πυραύλων, επενδύοντας τρισεκατομμύρια δολάρια για να αναβαθμίσει τις πυρηνικές δυνάμεις της «τριάδας». Οι ΗΠΑ έχουν εκφράσει επανειλημμένα τις αποκαλούμενες ανησυχίες για τις συνήθεις δοκιμές διαστημικών σκαφών της Κίνας και το χρησιμοποίησαν για να προωθήσουν τη «θεωρία της κινεζικής απειλής». Μπορούν οι ΗΠΑ να εξηγήσουν στη διεθνή κοινότητα ποιες είναι οι προθέσεις τους για την ανάπτυξη υπερηχητικών όπλων; Και για ποιο λόγο ανησυχεί για τις άλλες χώρες; Έχει η διεθνής κοινότητα επαρκείς λόγους να εκφράσει ανησυχία για τις ενέργειες των ΗΠΑ;

Ο εκπρόσωπος τόνισε ότι προτρέπουμε τις ΗΠΑ να σεβαστούν πλήρως τα δικαιώματα όλων των χωρών να αναπτύξουν νόμιμες αμυντικές ικανότητες και να σταματήσουν το τέχνασμα της μαζικής επέκτασης της στρατιωτικής ισχύος προωθώντας τη λεγόμενη «θεωρία της κινεζικής απειλής».