NASA испытало 3D-печатный ротационный детонационный двигатель

Такие силовые установки в перспективе позволят летать на гиперзвуковых скоростях с высокой топливной экономичностью и могут найти применение как в ракетостроении, так и и авиации. Опытный образец изготовлен на 3D-принтере с использованием специального медного сплава.

Стендовые испытания ротационного детонационного двигателя в Космическом центре имени Маршалла

Детонационные двигатели разрабатываются с сороковых годов прошлого века, но пока не получили широкого распространения — применение ограничивается несколькими экспериментальными самолетами и ракетами. От других воздушно-реактивных и ракетных двигателей такие силовые установки отличаются тем, что топливная смесь не сгорает в привычном смысле, а взрывается, детонирует, тем самым повышая термодинамическую эффективность. Теоретически детонационные двигатели можно использовать как в дозвуковых и сверхзвуковых, так и в гиперзвуковых летательных аппаратах, а заодно добиваться высокой топливной экономичности и тяги параллельно со снижением массогабаритных характеристик.

Схема работы ротационного детонационного двигателя

Наиболее распространенный вариант — это импульсные детонационные двигатели, где тяга генерируется в результате последовательных взрывов. Опытный образец прямоточного импульсного детонационного двигателя, например, создан в ОКБ имени Люльки и прошел испытания весной 2021 года. Тогда Ростех заявил, что «силовая установка на отдельных режимах работы продемонстрировала увеличение удельной тяги до 50% в сравнении с двигателями традиционных схем».

Опытный двигатель разработки ОКБ имени Люльки

Первый в истории летательный аппарат с импульсным детонационным двигателем поднялся в воздух в 2008 году: им стал легкий самолет Rutan Long-EZ, модифицированный компанией Scaled Composites и переоборудованный силовой установкой разработки Исследовательской лаборатории ВВС США.

Экспериментальный самолет Borealis на основе Rutan Long-EZ, оснащенный импульсным детонационным двигателем

Один важный аспект в разработке детонационных двигателей — это повышение частоты детонаций, так как высокие темпы помогают сглаживать генерируемые вибрации. В этом смысле наиболее перспективен другой вариант — ротационные детонационные двигатели, где волновой фронт постоянно перемещается в кольцевой камере с непрерывной подачей топлива. В прошлом году об испытаниях такого двигателя заявила команда китайских ученых из Университета Цинхуа, а теперь подтянулось Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA), опубликовавшее ролик с испытаниями ротационного детонационного двигателя, разработанного совместными усилиями инженеров Космического центра имени Маршалла и компании IN Space. Испытания прошли в прошлом году и состояли из «более дюжины» стендовых тестов общей продолжительностью свыше десяти минут.

Ротационный детонационный двигатель Университета Цинхуа

«Программа испытаний ротационного детонационного двигателя достигла основной цели и продемонстрировала, что изготовленная с применением аддитивных технологий конструкция способна работать в течение длительного времени, выдерживая экстремальные температуры и давление, создаваемые взрывами. При работе на полной мощности двигатель создавал тягу свыше 1800 килограмм в течение почти минуты при среднем давлении в камере в 42 атмосферы — это рекордный показатель для таких конструкций», — сообщает NASA.

Пример 3D-печати детали клиновоздушного ракетного двигателя медным сплавом GRCop-42

Двигатель изготовлен по технологии 3D-печати методом порошкового синтеза на подложке (скорее всего селективного лазерного сплавления или SLM) с использованием сплава GRCop-42, разработанного в NASA. В состав медного сплава входят легирующие добавки хрома и ниобия. Конструкторы уже работают над двигателем с тягой в четыре с половиной тонны: с его помощью планируется оценить преимущества таких силовых установок над традиционными жидкостными ракетными двигателями.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.