На что способен новый китайский гиперзвуковой двигатель на магниевом топливе
Китайские ученые объявили о прорыве в области гиперзвуковых двигателей, разработав новый тип послесжигающего устройства для гиперзвукового двигателя, который почти в два раза увеличивает тягу при скорости Мах 6. Это стало возможным благодаря использованию магния, который добавляют в горячие выхлопные газы, образующиеся при сгорании обычного авиационного топлива. Минерал был выбран не случайно: он активно реагирует и воспламеняется даже без присутствия атмосферного кислорода, что критично для двигателей типа скрамджет, которые как раз работают благодаря этой реакции.
Такой двигатель, как скрамджет, предназначен для гиперзвуковых скоростей, а стандартное сгорание керосина при таких условиях затрудняется. Выхлопные газы при этом состоят в основном из углекислого газа и водяного пара, поэтому использование энергии становится сложным. Однако когда магний добавляется в эти газы, происходит вторичное горение — и магний активно реагирует с углекислым газом и водяным паром, выделяя дополнительное тепло и увеличивая тягу.
Новый послесжигающий агрегат, по словам ученых, эффективно использует эти «потери» энергии, значительно увеличивая мощность двигателя. В ходе испытаний инженеры моделировали условия Маха 6 на высоте около 30 км и у двигателя была зафиксирована прибавка в 86,6% к общей тяге. Это является серьезным достижением в области гиперзвуковой авиации, т. к. энергопередача в двигателе на столь высоких скоростях происходит продуктивнее.
Одним из преимуществ новой технологии является то, что она не зависит исключительно от кислорода, присутствующего в атмосфере, а использует уже имеющиеся в выхлопных газах вещества. Кроме того, в этом двигателе используется керосин как охлаждающая жидкость для защиты стенок двигателя от высоких температур, что повышает общую эффективность работы.
Еще одним важным открытием стало то, что магний реагирует гораздо быстрее, чем керосин, в два-три раза. Это означает, что энергия высвобождается быстрее, что дает дополнительный прирост мощности. Как сообщается, использование магния в 13% от массы выхлопных газов позволило повысить эффективность сгорания до 65,1%.
Тем не менее, у этой технологии есть и свои недостатки. Один из главных минусов — сложность равномерного распределения магниевого порошка в условиях сверхзвуковой скорости. Такая трудность может существенно снизить эффект от внедрения магния. Кроме того, при его сгорании образуются кристаллы магниевого оксида, которые могут повреждать детали двигателя, поскольку они очень твердые и абразивные.
Технология требует точной настройки и прецизионного подхода. Даже небольшие изменения в конструкции устройства, например, в методе впрыска, существенно влияют на эффективность. Для решения этих проблем ученые предлагают использовать азот, который будет стабилизировать процесс впрыска магния. В будущем возможно применение более мелких его частиц, что улучшит сгорание и позволит успешнее контролировать распределение порошка.
Несмотря на текущие сложности, ученые уверены, что, если удастся устранить все недостатки, это может сыграть важную роль в развитии гиперзвуковых технологий, как для военных, так и для гражданских целей. В особенности такой двигатель пригодится для гиперзвуковых ракет Китая и укрепит позиции этой страны в области стратегического вооружения.
Ранее мы писали о том, что Трамп хочет создать истребитель шестого поколения F-47.
