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Les ingénieurs viennent de lancer un moteur de détonation rotatif `` impossible '' pour la première fois

Les ingénieurs viennent de lancer un moteur de détonation rotatif `` impossible '' pour la première fois

L'impossible vient de devenir possible: une équipe de chercheurs travaillant avec l'US Air Force vient de construire et de tester avec succès un modèle expérimental de moteur à détonation rotatif, qui utilise des explosions tournantes à l'intérieur d'un canal circulaire pour générer une poussée ultra-efficace.

Il s'agit d'une nouvelle extrêmement importante car ces types de moteurs nécessitent beaucoup moins de carburant que les moteurs à combustion interne habituels actuellement utilisés pour propulser les fusées. Cela pourrait être l'avenir de nos navires dans l'espace: un moyen plus efficace et beaucoup plus léger.

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Combustion vs détonation

Voici la chose: la combustion est un processus relativement lent et contrôlé et résulte de la réaction entre le carburant et l'oxygène à des températures élevées. Les moteurs à combustion sont une technologie que nous connaissons depuis longtemps.

Cependant, lancée par les ingénieurs dans les années 1950, la détonation est une technologie plutôt nouvelle. Il libère plus d'énergie à partir d'une masse de carburant nettement inférieure à celle de la combustion, raison pour laquelle les scientifiques des fusées ont travaillé sur l'idée d'une fusée à détonation rotative comme moyen de réduire le poids et d'ajouter de la poussée. Il est rapide, chaotique et nous ne savons pas très bien le prédire, ce qui explique pourquoi il a été difficile à réaliser et à maintenir.

Ça marche!

Maintenant, une équipe d'ingénieurs de l'Université de Floride centrale, travaillant avec le programme de moteurs de fusée à détonation rotative au laboratoire de recherche de l'armée de l'air, semble l'avoir compris.

Leur modèle de laboratoire de travail est un banc d'essai en cuivre de 3 pouces utilisant un mélange d'hydrogène et d'oxygène comme carburant.

Kareem Ahmad, professeur adjoint au Département de génie mécanique et aérospatial de l'UCF, déclare: «L'étude présente, pour la première fois, des preuves expérimentales d'une détonation sûre et fonctionnelle d'un propulseur à hydrogène et oxygène dans un moteur de fusée à détonation rotative. La détonation est maintenue continuellement jusqu'à ce que vous coupiez le carburant. Nous avons testé jusqu'à 200 lbf, mais la poussée augmente linéairement avec le débit massique du propulseur. "

Le secret était une mise au point

Afin de réaliser cet exploit révolutionnaire, les chercheurs avaient besoin d'une mise au point.

L'équipe a créé un équilibre minutieux entre l'hydrogène et l'oxygène, qu'ils ont essayé sur leur petit moteur de fusée à détonation rotative de 3 pouces, remodelé après celui conçu par le laboratoire de recherche de l'US Air Force.

Selon Ahmed, "Nous devons régler la taille des jets libérant les propulseurs pour améliorer le mélange d'un mélange hydrogène-oxygène local. Ainsi, lorsque l'explosion rotative survient pour ce mélange frais, elle continue. Parce que si vous avez votre mélange de composition légèrement éteint, il aura tendance à déflagrer, ou à brûler lentement au lieu de détoner. "

Ça a marché. Afin de le prouver, l'équipe a injecté un traceur de méthane dans l'hydrogène et a utilisé une caméra pour capturer les ondes de détonation.

Selon l'équipe, ces images montrent des détonations co-rotatives continues à cinq ondes se déplaçant dans le sens anti-horaire.

Vous pouvez regarder cette vidéo du tir de la fusée ci-dessous.

Des résultats révolutionnaires ont créé une vague au sein de la communauté

Selon William Hargus, qui dirige le programme de moteurs de fusée à détonation rotative du Laboratoire de recherche de l'armée de l'air, les résultats ont créé une nouvelle vague au sein de la communauté de recherche internationale. "Plusieurs projets réexaminent actuellement la combustion par détonation d'hydrogène dans les moteurs de fusée à détonation rotative en raison de ces résultats."

Voilà des nouvelles passionnantes. La conception du moteur est en cours d'évaluation comme un remplacement possible de la fusée RL-10 d'Aerojet Rocketdyne, selon New Atlas. "L'US Air Force vise un test en vol de lancement de fusée d'ici 2025, et nous contribuons à atteindre cet objectif." dit Ahmed.

Les moteurs de détonation rotatifs pourraient alléger la charge utile des fusées, réduire les coûts de lancement de fusées et, en outre, entraîner une réduction de 25% de la consommation de carburant des navires de l'US Navy.

L'équipe a publié l'étude dans la revue Combustion et flamme.


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