Исследователи из Университета Южной Калифорнии (США) получили экспериментальное подтверждение теории о возможности управлять воздушно-топливным потоком при помощи ударных волн. Это необходимо для решения ключевой проблемы в создании гиперзвуковых прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ГПВРД или «скрамджет» в английской терминологии – прим. ред. Техкульт). Пока решение не найдено, машины будут летать на скоростях в 6-9 Max, при расчетных возможностях выше 20 Max.
В ГПВРД нет традиционного отсека с окислителем, его функции выполняет атмосферный воздух, который за счет огромной скорости движения машины поступает в камеру сгорания очень быстро и в сжатом состоянии. Сгорание смеси из топлива и воздуха происходит на сверхзвуковых скоростях, вся система рассчитана только на непрерывную работу, при этом летающий аппарат не может двигаться медленнее некоторого порогового значения. В такой ситуации возникает сложная инженерная задача: как впрыскивать топливо, чтобы происходило равномерное смешивание с воздухом с последующей мгновенной детонацией?
Калифорнийские ученые сосредоточились на управлении воздушным потоком в скрамджете, отталкиваясь от того факта, что внутри воздухозаборника нельзя размещать никакие механизмы. Во-первых, они не выдержат нагрузок, во-вторых, это усложняет конструкцию и увеличивает риски. ГПВРД тем и лучше турбореактивных двигателей, что у него нет вращающейся турбины и других уязвимых узлов. Поэтому в качестве инструмента воздействия на воздушный поток американские инженеры предложили применить ударную волну.
Лабораторные эксперименты показали, что ударная волна может эффективно дробить воздушный поток, «отрывать» от него фрагменты и одновременно замедлять их. Это позволяет настроить идеальную схему впрыска топлива и получать воздушно-топливную смесь с оптимальными параметрами, увеличивая КПД двигателя. Теперь необходимо спроектировать новую камеру сгорания для эффективного применения данной технологии.