世界上第一个“不可能”的旋转爆震发动机点火

与美国空军合作的一个佛罗里达团队声称，他们建造并测试了一个旋转爆震火箭发动机的实验模型，该发动机利用环形通道内的旋转爆炸产生超高效率的推力。

当然，绝大多数发动机使用燃烧而不是爆震来实现其输出目标。燃烧是一个相对缓慢和可控的过程，由燃料和氧气在高温下发生反应而产生，作为一项技术，它已经很好地理解和成熟了。

另一方面，爆炸是快速和混乱的，而且更难预测。爆炸而不是燃烧，它是当你打破将爆炸性分子连接在一起的化学键时，你获得的大量能量的释放，方法是给它一个能量-无论是电力还是动能-以足够强大的冲击波的形式，破坏这些键的稳定。当你想要大量破坏东西时，爆炸是非常好的，但要保持精确的控制要困难得多。

但是，当你需要打破地球引力的枷锁，进入太空时，每一克重量都会让事情变得更加困难和昂贵。与燃烧相比，爆震释放的燃料质量要小得多，因此60多年来，火箭科学家一直在研究旋转爆震火箭的想法，将其作为减轻重量和增加推力的一种潜在方式。

本质上，这样的装置是从一个圆柱体进入另一个较大的圆柱体开始的，它们之间有一个间隙，还有一些小孔或狭缝，可以通过这些小孔或狭缝推动爆炸燃料混合物。某种形式点火在环形缝隙中产生爆炸，从而产生气体，这些气体被推出环形通道的一端以产生相反方向的推力。但它也会产生一个冲击波，以大约五倍于音速的速度在通道周围传播，如果在正确的时间在正确的地点添加燃料，这种冲击波可以用来以自我维持的旋转模式点燃更多的爆炸。

旋转爆震发动机由密歇根大学的工程师在20世纪50年代首创，在机械意义上非常简单，但事实证明，这种自传播的爆震波极难实现和维持。

到目前为止，似乎是这样。中佛罗里达大学的一个团队与空军研究实验室的旋转爆震火箭发动机计划一起工作，声称已经建造并测试了一个工作的实验室模型。这是一个3英寸的铜试验台，使用氢和氧的混合物作为燃料，这是上级火箭发动机性能最高的火箭燃料。

领导这项研究的加州大学伯克利分校机械和航空航天工程系助理教授卡里姆·艾哈迈德(Kareem Ahmed)表示，这项研究首次提出了旋转爆震火箭发动机中安全有效的氢和氧推进剂爆炸的实验证据。爆炸会一直持续到你切断燃料为止。我们已经测试了高达200磅的推力，但是推力随着推进剂质量流量的增加而线性增加。

艾哈迈德说，我们必须调整释放推进剂的喷嘴的大小，以加强当地氢氧混合物的混合。因此，当旋转爆炸经过这个新鲜的混合物时，它仍然持续。因为如果你把你的混合物稍稍调低，它就会倾向于燃烧，或者慢慢燃烧，而不是引爆。

就在几个月前，一些美国火箭发动机专家公开宣称氢氧爆轰发动机是不可能的，艾哈迈德告诉“新地图集”。然而，这篇论文提供了实验证据，并毫无疑问地证明了在旋转爆震火箭发动机内发生了氧气和氢气的爆炸。

这些研究成果已经在国际研究界产生了反响，威廉·哈格斯(William Hargus)说，他是空军研究实验室旋转爆震火箭发动机项目的负责人，也是这项研究的合著者之一。由于这些结果，现在有几个项目正在重新检查旋转爆震火箭发动机内的氢爆震燃烧。能参与这项高质量的研究，我感到非常自豪。

艾哈迈德告诉我们，这种发动机设计正在评估是否可以替代1962年首次开发的Aerojet Rocketdyne的RL-10火箭。阿特拉斯V和德尔塔IV火箭的前级仍在生产现代版本，探索火箭、欧米加火箭和火神火箭的进一步版本正在开发中，但经过验证的旋转爆震火箭发动机可能会真正改变游戏规则。

艾哈迈德说，美国空军的目标是在2025年之前进行火箭发射试飞，我们正在为实现这一目标做出贡献。

虽然太空推进是这项研究的关键驱动力，但在其他高功率和低油耗可能会产生重大影响的情况下，它也有潜在的地面用途。2012年，海军研究实验室估计，如果用旋转爆震发动机取代运行100多艘大型舰艇的燃气轮机，则可以为海军节省每年约20亿美元的燃料费。它们还有可能用于高超声速和超音速飞行，甚至发电，艾哈迈德告诉我们，这种设计也有潜力作为助推器级发动机，但它需要一种不同类型的推进剂。

查看图库-3张图像