NASA выделило грант в размере 900 тыс. долл. исследователям из Техасского университета в Арлингтоне (UTA) на разработку передовых образцов вращающихся детонационных двигателей (RDE).
Впервые разработанные исследователями из Университета Центральной Флориды (UCF) в 2020 г., RDE призваны заменить ракетные двигатели верхних ступеней в традиционных ракетах-носителях совершенно новой системой, которая позволит сделать космические аппараты легче, дальше и эффективнее, чем существующие на сегодняшний день.
“Детонация – это очень быстрое горение”, – пояснил Ливэй Чжан, доцент кафедры машиностроения и аэрокосмической техники (MAE) и ведущий исследователь проекта, финансируемого NASA. “Внутри RDE детонационные волны вращаются по кругу со сверхзвуковой скоростью. По сравнению с обычными двигателями, работа которых основана на обычном сгорании топлива, RDE имеет теоретически более высокий КПД и может быть сделан более компактным”.
Согласно условиям гранта, Чжан и ее коллеги сосредоточатся на совершенствовании RDE на уровне компонентов. Это включает в себя повышение производительности и эффективности инжекторов, горелок и сопел.
“Мы также будем изучать конфигурации на уровне системы для проведения испытаний”, – добавил Чжан. “Это совместная работа, включающая теоретический анализ, вычислительное моделирование и экспериментальные измерения, направленная на оценку и улучшение характеристик этого типа двигателя”.
Вращающиеся детонационные двигатели чрезвычайно сложны
Когда исследователи UCF впервые разработали RDE, они признались, что раньше эту технологию считали “невозможной”. Это объясняется тем, что динамика эффективного функционирования RDE невероятно сложна.
“Вращающиеся детонаторы – это непрерывные взрывы со скоростью 5 Махов, которые вращаются внутри ракетного двигателя, – объясняли они в то время, – а взрывы поддерживаются путем подачи в систему водорода и кислорода в нужных количествах”.
Эта проблема препятствовала попыткам создать работающий RDE еще с 1950-х годов. Тем не менее, исследователи UCF добились успеха, доказав, что технология, о которой мечтали на протяжении десятилетий, наконец-то готова к реальному рассмотрению специалистами по планированию полетов. Более того, команда UCF отметила, что их положительные результаты уже “получили отклик во всем международном исследовательском сообществе”.
Теперь NASA поставило перед исследователями UTA задачу усовершенствовать работу, проделанную всего три года назад. И в случае успеха космическое агентство, наконец, достигнет своей цели – когда-нибудь использовать эту двигательную технологию в космосе.
Технология двигательной установки может кардинально повлиять на космические путешествия и развитие космической науки
Среди соавторов исследования, помимо Грейс Брэннон и Моники Менгки Чжан, доцентов факультета коммуникаций, есть многолетний ветеран Фрэнк Лю. Примечательно, что Лю и ныне покойный профессор Дон Уилсон основали Центр исследования аэродинамики (ARC), в котором будут проводиться новые исследования, более 37 лет назад.
“Я рад, что NASA признало наши компетенции в области вращающихся детонационных двигателей, которые могут сыграть свою роль в этой революционной технологии”, – сказал Лю в связи с получением новой награды.
Исследователи из UTA также отмечают, что их проект преследует и образовательные цели. Главной из них является создание возможностей для тех студентов, которые обычно не видят перспектив карьеры в космической науке.
“Мы хотим привлечь и удержать их и дать им возможность сделать карьеру в космосе”, – сказал Чжан. “Мы хотим, чтобы молодые люди понимали, что для них есть возможность ступить на эту стезю”.
Чжан отмечает, что многие люди считают космическое образование “элитным и сложным видом обучения” и не решаются строить карьеру в этой области. Поэтому, наряду с реализацией своих целей по совершенствованию вращающихся детонационных ракетных двигателей, команда UTA говорит, что хочет помочь студентам преодолеть “ментальное препятствие” и дать шанс на карьеру в области космических наук.
“Если у вас есть интерес, следуйте за своим сердцем”, – говорит Чжан.
Читайте также: “Невозможный” квантовый двигатель, нарушающий законы физики