Ultrarychlé cestování vzduchem a vesmírem se blíží díky testu hypersonické detonace

V hypersonických strojích by se dalo létat i daleko do vesmíru
📷
Další 1 fotografie v galerii
 Technologie 
16. května 2021 07:08 / NASA/Daniel Rosato/UCF
  12   3
Nikdy nekončící detonace by mohla být klíčem k nadzvukovým letům a vesmírným letadlům, která mohou bez problémů létat ze Země na oběžnou dráhu. Vědci už tento princip ověřili v laboratoři.

Detonace jsou obzvláště silný druh exploze, která je rychlejší než rychlost zvuku. Jen pro představu, masivní exploze, která loni v srpnu otřásla libanonským přístavem v Bejrútu, byla detonací a rozsáhlá destrukce, kterou způsobila, ukazuje na obrovské množství energie, kterou vyprodukovala.

Kontrolovaná detonace pro hypersonické pohonné systémy

Vědci dlouho snili o stavbě leteckých motorů, které by dokázaly tuto energii využít. Takové letadlo by teoreticky mohlo letět z New Yorku do Londýna za méně než hodinu. Detonace se ale neuvěřitelně těžko ovládají a obvykle trvají méně než mikrosekundu, takže je zatím nikdo nedokázal uskutečnit.

Nyní tým z University of Central Florida vytvořil experimentální nastavení, které umožňuje udržet detonaci pod kontrolou po dobu několika sekund, a to je podle vědců významným krokem k budoucím hypersonickým pohonným systémům. "To, co se zde snažíme udělat, je ovládnout tuto detonaci,“ řekl Kareem Ahmed, docent mechanického a leteckého inženýrství na floridské univerzitě.

Jak to funguje

Průlom ve výzkumu se podařil po desetiletích výzkumu teoretického pohonného systému zvaného motor šikmých detonačních vln (ODWE).

Koncept funguje tak, že směšuje směs vzduchu a paliva při nadzvukových rychlostech (více než pětinásobku rychlosti zvuku) směrem k rampě, což vytváří rázovou vlnu. Tato rázová vlna rychle zahřívá směs paliva a vzduchu a způsobuje její detonaci a vysokou rychlostí vystřeluje výfukové plyny ze zadní části motoru. Výsledek? Obrovská spousta tahu.

Když směs vzduchu a paliva vybuchne tímto způsobem, výsledné spalování je mimořádně účinné, protože se spaluje téměř 100 procent paliva. Detonace také generuje velký tlak, což znamená, že motor může generovat mnohem větší tah než jiné pohonné systémy.

Teoreticky by tato detonace měla být schopna pohánět letadlo až 17krát vyšší rychlostí, než je rychlost zvuku. Podle vědců by tak systém mohl být dostatečně rychlý na to, aby kosmické lodě jednoduše vyletěly z atmosféry, než aby je tam musely "nosit" rakety.

Hlavním problémem je podle Ahmeda to, jak zabránit detonaci v cestě proti proudu směrem ke zdroji paliva, kde může způsobit vážné škody, nebo dále po proudu, kde vybuchne. Aby Ahmed a jeho kolegové těmto případným fatálním problémům zabránili, postavili sérii komor, které směšují a ohřívají vzduch a plynný vodík, než je zrychlí na nadzvukovou rychlost a vystřelí na rampu. Pečlivým vyvážením poměrů směsi vzduch-palivo, rychlosti proudění plynu a úhlu rampy byli schopni generovat detonaci, která zůstala pod kontrolou po dobu asi 3 sekund. To je dost dlouho na to, aby se potvrdilo, že detonace byla stabilizována ve správné poloze a necestovala nahoru nebo dolů, což je první hlavní krok k realizaci skutečného ODWE.

Aby ale bylo možné vyvinout reálný motor, budou nyní vědci muset přijít na to, jak pracovat v různých rychlostech a nadmořských výškách a jak se vypořádat s nestabilitami spalování způsobenými například nerovnoměrným mícháním paliva a vzduchu. "Nyní jsme prokázali, že je to proveditelné, jde spíše o technický problém a zkoumání toho, jak vše správně udržet,“ řekl Ahmed. Dále čtěte: Hyperloop předvedl budoucnost. Cestování v plovoucích magnetických kapslích.

Mirka Malá | inStory.cz
Komentáře
Reklama

Mohlo by vás zajímat

Věda & Vesmír

I bez nových projektů na fosilní paliva se bude Země stále oteplovat o 1,5 stupně Celsia ročně

Dům a zahrada

Nenechte svilušky vysát život z vašich rostlin. Vyzkoušejte několik šetrných fíglů, které na ně...

Cestování

Plnou parou do léta. Nejkrásnější italské pláže, které by byl hřích nevidět

Zavřít reklamu