В Китае создали реактивный двигатель, развивающий на обычном керосине 16 Махов

Исследователи из Китайской академии наук (CAS) провели серию экспериментов в ударной трубе JF-12 в Пекине, имитирующей условия гиперзвукового полета на высоте более 40 км. Им удалось добиться устойчивого формирования косых детонационных волн с использованием коммерчески доступного авиационного топлива RP-3. Скорость сгорания топлива в новом двигателе была в 1000 раз выше, чем у традиционных прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ПВРД). Установка способна работать в диапазоне 6-16 Маха, где обычные двигатели неэффективны.

Из-за высокой потребляемой мощности аэродинамическая труба работала только 50 миллисекунд, что соответствует 150 м на скорости 9 Махов. Этого времени хватило, чтобы исследователи изучили зажигание двигателя и самоподдерживающиеся ударные волны.

Прямоточные воздушно-реактивные двигатели требуют громоздких камер сгорания и могут перестать работать на высоких скоростях. В отличие от них, двигатель ODE использует ударные волны. Ударная волна настолько сильно сжимает и воспламеняет топливно-воздушную смесь, что создает самоподдерживающийся фронт детонации.

На протяжении десятилетий гиперзвуковые двигатели работали на водороде или этилене. Эти виды топлива быстро воспламеняются, но их хранение проблематично. Керосин RP-3, напротив, обладает высокой энергетической плотностью и удобен в логистике, но воспламеняется медленно, что усложняет запуск двигателя в полете. Команда CAS нашла способ обойти эту проблему: они предварительно сжимают топливно-воздушную смесь до 3 800 К (3 527 °C) перед воспламенением, создают небольшой выступ, формирующий локальные «горячие точки» для запуска цепных реакций, и ускоряют рассеивание топлива с помощью аэродинамических стоек в форме крыла.

Разместив 5-мм выступ на стенке камеры сгорания, инженеры вызвали самоподдерживающиеся «детонационные алмазы» — сверхбыстрые взрывы, вызванные ударной волной, которые завершают сгорание за микросекунды. На скорости 9 Махов давление в точках детонации в 20 раз превышало атмосферное, что указывает на высокую тягу двигателя.

Камера сгорания нового двигателя на 85% короче, чем у ПВРД, что позволит снизить вес самолета и увеличить дальность полета.

Этот проект — часть амбициозного плана Китая по созданию к 2030 году самолета, способного достичь любой точки мира за час. При скорости 16 Махов (около 20 000 км/ч) технология может лечь в основу многоразовых космических самолетов, совмещающих атмосферные и орбитальные полеты. В военной сфере двигатель ODE может стать основой для гиперзвуковых ракет, дронов или бомбардировщиков с огромной дальностью и низкой стоимостью эксплуатации. Тем не менее, геобходимо изучить побочные продукты RP-3 и оптимизировать конфигурацию выступов для повышения эффективности двигателя.