Китайские учёные создали первый в мире реактивный двигатель, работающий на жидком топливе, для полёта со скоростью 16 Махов. Это примерно 20 тысяч км/час. Для сравнения: советский Ту-144, первый в мире сверхзвуковой гражданский самолет, развивал до 2150 км/час, у британо-французский «Конкорд» — до 2640 км/час.
Причем не нужно какое-то уникальное топливо, используется самый обычный авиакеросин. Теперь инженеры уверены: только одним открытием им удалось расширить границы традиционных воздушных и космических полетов.
Испытания двигателя проходили в пекинском ударном туннеле JF-12, который имитирует условия полёта на большой высоте (более 40 км) со скоростью, близкой к скорости звука. Использовали, правда, двигатель особой конструкции. В нем скорость сгорания топлива в тысячу (!) раз выше, чем в обычных.
В прямоточных воздушно-реактивных двигателей требуются объёмные камеры сгорания, однако при скоростях более 10 Махов горение может прекратиться.
А китайцы взяли двигатель с косой детонацией. На стенке камеры сгорания в нем расположена крошечная 5-миллиметровая выпуклость. Она может вызывать самоподдерживающиеся «детонационные алмазы» — сверхбыстрые взрывы, вызванные ударной волной, которые завершают процесс горения за микросекунды.
— Ударная волна сжимает и воспламеняет топливно-воздушную смесь с такой силой, что создаёт самоподдерживающийся фронт взрыва, — говорит Хань Синь, ведущий исследователь проекта из Института механики Китайской академии наук.
Причем у двигателя есть два режима работы. На скорости до 7 Махов он функционирует за счёт системы вращательной детонации, при которой непрерывная ударная волна сжигает топливо более эффективно, чем в традиционных реактивных двигателях. Как только скорость превышает 7 Махов, он переходит в режим косой детонации.
- Хань Синь уверен, что новый двигатель сократит время перелёта на дальние расстояния до нескольких минут. Двигатель более экономичен и стабилен в работе, чем предыдущие гиперзвуковые разработки. Несколько десятилетий инженеры по всему миру бились над тем, чтобы заставить самолеты летать быстрее.
- Но главной проблемой оставался перерасход топлива: тот же «Конкорд» пожирал слишком много авиакеросина и просто не мог конкурировать с менее быстрыми, но более дешевыми широкофюзеляжными самолетами.
- По той же причине и в Советском Союзе отказались от эксплуатации легендарного Ту-144, цены на билеты в который покрывали лишь мизерную часть гигантских эксплуатационных расходов.
Построенный китайцами двигатель может не просто возродить сверхзвуковые полеты, но и сделать реальными гиперзвуковые. По мнению разработчиков, КПД их двигателя составляет феноменальные 80% (будете удивлены, но у обычных реактивных двигателей эффективность не превышает 40%).
Гиперзвуковые двигатели могли бы значительно сократить время полёта. Путешествие из Парижа в Нью-Йорк могло бы занять меньше часа, а из Лондона в Сидней — всего полтора часа вместо привычных 22.
Грузовые перевозки на таких скоростях могут обеспечить мгновенную доставку по всему миру, изменив всю международную торговлю, пишет Daily Galaxy. Особенно заметят изменения отрасли, зависящие от быстрых поставок, например, медоборудования или органов для трансплантации.
Военное применение гиперзвуковых двигателей не менее значимо. Самолёты и ракеты, летящие со скоростью 16 Махов, невозможно перехватить с помощью современных систем ПВО. В отличие от истребителей или баллистических ракет, гиперзвуковые летательные аппараты движутся так быстро, что их не всегда видят РЛС.
Ожидается, что успехи Китая в этой области усилят конкуренцию между мировыми сверхдержавами. США, Россия и Евросоюз уже вкладывают гигантские средства в исследования в области гиперзвука, но прорыв двигателестроителей Китая может ускорить глобальную гонку.
Несмотря на потенциал, прежде чем гиперзвуковые путешествия станут реальностью, необходимо решить ряд серьёзных инженерных задач.
Экстремальная жара и давление на скорости 16 Махов требуют усовершенствованных систем термозащиты, чтобы предотвратить разрушение двигателя и всего самолёта. Необходимо разработать материалы, способные выдерживать такие воистину адские условия.
Ознакомиться с похожими материалами нашего издательства можно здесь