شركة GE Aerospace تختبر محرك نفاث مزدوج الوضع dual-Mode ramjet تفوق سرعته سرعة الصوت

[يوسف بن تاشفين]

أعلنت شركة GE Aerospace عن العرض الناجح للمحرك النفاث المتطورة ثنائي الوضع التي تفوق سرعته سرعة الصوت، مما يمثل علامة فارقة مهمة في تكنولوجيا الدفع عالية السرعة.

ووفقا لبيان صحفي صادر عن شركة جنرال إلكتريك إيروسبيس، فإن هذا التقدم، القادر على تمكين الطيران عالي السرعة والمدى الممتد عبر مختلف الطائرات متعددة المهام، يمثل أحدث إنجاز في محفظة جنرال إلكتريك المتنوعة من البرامج التي تفوق سرعتها سرعة الصوت.

بدأ اختبار المحرك النفاث ثنائي الوضع في مارس في منشأة اختبار الدفع عالي السرعة التابعة لشركة جنرال إلكتريك في إيفينديل بولاية أوهايو، بعد 11 شهرًا فقط من إطلاق جهود التصميم و تجاوزت الاختبارات توقعات الأداء، مما يدل على التشغيل القوي وزيادة تدفق الهواء بمقدار ثلاثة أضعاف مقارنة بعروض التكنولوجيا السابقة التي تفوق سرعتها سرعة الصوت.

“التقدم السريع من التصميم إلى الاختبار يؤكد التزامنا بقيادة الابتكار في التقنيات التي تفوق سرعتها سرعة الصوت، قال إيمي جودر، الرئيس والمدير التنفيذي لشركة Defense & Systems في GE Aerospace. “لا يُظهر هذا الإنجاز الموهبة الاستثنائية والتفاني الذي يتمتع به فريقنا فحسب، بل يؤكد من جديد أيضًا مكانتنا كشركة رائدة في السعي وراء الطيران الذي تفوق سرعته سرعة الصوت.”

أصبح هذا الإنجاز ممكنًا من خلال التعاون بين مهندسي GE Aerospace، Innoveering –، وهي شركة متخصصة في الدفع تفوق سرعتها سرعة الصوت استحوذت عليها GE Aerospace في عام 2022 – ومركز أبحاث GE Aerospace وقد سهّل هذا العمل الجماعي الانتقال السريع من التصميم إلى الاختبار الناجح ضمن إطار زمني مثير للإعجاب.



ويمهد الأداء القوي للتكنولوجيا الطريق للمرحلة التالية من التطوير. “إن التطوير والاختبار الناجح للمحرك النفاث ثنائي الوضع في مثل هذه الفترة القصيرة من الزمن يسلط الضوء على قدرات فريقنا وشركائنا، كما قال مارك ريتيج، نائب الرئيس والمدير العام لشركة Edison Works Business & Technology Development في GE Aerospace. “ستركز المرحلة التالية على الاختبار المستمر وعرض التكنولوجيا، بما يتماشى مع خارطة الطريق الخاصة بنا لحلول الدفع المتكاملة عالية السرعة.”

ويمكن لتقنية جنرال إلكتريك أيروسبيس النفاثة ذات الوضع المزدوج أن تحدث ثورة في قدرات الطائرات متعددة المهام، مما يوفر الوسائل اللازمة لرحلة مستدامة عالية السرعة ونطاقات تشغيلية ممتدة و يمكن أن يؤثر هذا الاختراق بشكل كبير على قطاعي الدفاع والفضاء، مما يعزز العمليات التكتيكية والاستراتيجية.

 

[يوسف بن تاشفين]

اختراق جنرال إلكتريك في محركات ‘Detonating’ ذات الدفع الفائق السرعة هو صفقة كبيرة

جي إي إيروسبيس

تقول شركة GE Aerospace إنها نجحت في إثبات مفهوم الدفع النفاث المتقدم الذي يتضمن نفاث مزدوج الوضع dual-Mode ramjet التصميم باستخدام الاحتراق التفجيري الدوار rotating detonation combustion وهذا يمكن أن يوفر طريقًا لتطوير طائرات وصواريخ جديدة قادرة على الطيران بكفاءة بسرعات عالية تفوق سرعة الصوت وحتى تفوق سرعة الصوت عبر مسافات طويلة.

بيان صحفي أن GE Aerospace تقدم تفاصيل جديدة حول ما تقوله “ يعتقد أنه أول اختبار منصة نفاثة مزدوجة الوضع تفوق سرعتها سرعة الصوت Dual-Mode ramjet او (DMRJ) مع احتراق التفجير الدوار rotating detonation combustion أو (RDC) في تيار تدفق أسرع من الصوت.”

يتم تعريف السرعة التي تفوق سرعتها سرعة الصوت على أنها أي شيء أعلى من سرعة 5 ماخ إيمي جودر، الرئيس والمدير التنفيذي لقسم الدفاع والأنظمة في شركة GE Aerospace سبق وأن كشف عن هذا المشروع , ولكن عرضت المزيد من المعلومات المحدودة، في معرض باريس الجوي لهذا العام في يونيو.

عرض لتصميم محرك التفجير الدوار القوات الجوية الأمريكية/AFRL عبر أسبوع الطيران
يوضح البيان الصحفي أن نظام الدفع DMRJ النموذجي الذي يتنفس الهواء “ لا يمكن أن يبدأ العمل إلا عندما تحقق المركبة سرعات تفوق سرعة الصوت تزيد عن 3 ماخ،”. “ يعمل مهندسو الفضاء الجوي على محرك نفاث مزدوج الوضع مزود بتفجير دوار قادر على العمل بأرقام ماخ أقل، مما يتيح لمركبة الطيران العمل بكفاءة أكبر وتحقيق مدى أطول.”

محرك “RDC [تدوير الاحتراق التفجيري] rotating detonation combustion تولد قوة دفع أعلى أكثر كفاءة، في حجم المحرك أصغر عموما والوزن، عن طريق حرق الوقود من خلال موجات التفجير بدلا من نظام الاحتراق القياسية التي تعمل على المحركات النفاثة التقليدية اليوم،” و للتوضيح، في معظم توربينات الغاز التقليدية، بما في ذلك المحركات التوربينية المروحية والمحركات النفاثة، يتم تغذية الهواء من المدخل وضغطه، ثم يتم خلطه بالوقود وحرقه عن طريق الاحتراق (حيث يحدث الاحتراق بمعدل دون سرعة الصوت) في غرفة الاحتراق.

تخلق هذه العملية التدفق المستمر للهواء الساخن عالي الضغط اللازم لتشغيل النظام بأكمله.

محرك تفجير الدوار (الذي ينطوي على الاحتراق الذي يحدث بمعدل أسرع من الصوت) بدلا “يبدأ مع اسطوانة واحدة داخل واحد أكبر آخر، مع وجود فجوة بينهما وبعض الثقوب الصغيرة أو الشقوق التي يمكن من خلالها دفع مزيج وقود التفجير،” “يخلق بعض أشكال الإشعال انفجارًا في تلك الفجوة الحلقية، مما يؤدي إلى تكوين غازات يتم دفعها للخارج من أحد طرفي القناة على شكل حلقة لإنتاج الدفع في الاتجاه المعاكس.

كما أنها تخلق موجة صدمية تنتشر حول القناة بسرعة حوالي خمسة أضعاف سرعة الصوت، ويمكن استخدام موجة الصدمة هذه لإشعال المزيد من التفجيرات بنمط دوار ذاتي الاستدامة إذا تمت إضافة الوقود في النقاط الصحيحة في الأوقات المناسبة.



تعود تجربة مفاهيم التفجير الدوار إلى الخمسينيات من القرن الماضي، ولكن في الواقع كان إنشاء محرك عملي من هذا النوع قد ثبت أنه بعيد المنال حتى وقت قريب جدًا, على الأقل علنا ، في عام 2020، فريق من جامعة سنترال فلوريدا (UCF)، يعمل مع مختبر أبحاث القوات الجوية الأمريكية (AFRL) التابع للقوات الجوية إنهم أنشأوا أول جهاز اختبار تجريبي من نوعه وقد أثبت ذلك الجدوى العملي للمفهوم وفي العام التالي، أعلن الباحثون في UCF أنهم قاموا ببناء نموذج أولي لمحرك قادر على إنتاج موجة تفجير مستمرة , يقال أنه الأول في عالم آخر.

كانت هناك تطورات إضافية فيما يتعلق بمحركات التفجير الدوار في أماكن أخرى في الولايات المتحدة الأمريكية وحول العالم منذ ذلك الحين.

من حيث المبدأ، يتطلب التفجير الدوار وقودًا أقل لإنتاج نفس مستوى الطاقة/الدفع مثل الاحتراق عن طريق الاحتراق level of power/thrust as combustion via deflagration كما تعمل موجة الصدمة المستمرة الناتجة على بناء ضغطها الخاص، مما يؤدي إلى زيادة كفاءة استهلاك الوقود و يتم فقدان الضغط بشكل مطرد أثناء الاحتراق.

بالإضافة إلى ذلك، يتطلب التفجير الدوار عادةً أجزاء متحركة أقل بكثير مما هو مطلوب في توربينات الغاز التقليدية من الناحية النظرية، يجب أن يسمح كل هذا بتصميمات محركات التفجير الدوارة التي تكون أصغر حجمًا وأخف وزنًا وأقل تعقيدًا بشكل ملحوظ من الأنواع الموجودة ذات خروج الطاقة/الدفع المرتفع جدًا المماثل.

الفوائد المحتملة لنظام الدفع هذا واضحة، سيوفر محرك التفجير الدوار العملي طريقة للحصول على أداء أعلى ومدى أكبر حتى من تصميمات الطائرات والصواريخ الصغيرة نسبيًا إن تكييف التصميمات الحالية لاستخدام هذا النوع من الدفع يمكن أن يوفر مساحة لمزيد من الوقود أو الحمولات الأخرى و هذه كله له فوائد محتملة روجت لها AFRL علنًا .

وفي العام الماضي، كشفت وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة التابعة للجيش الأمريكي (DARPA) عن مشروع يسمى المناورة Gambit والذي يتمحور أيضًا حول تقنية محرك التفجير الدوار الهدف الأساسي من هذا الجهد هو “تطوير وإظهار نظام دفع جديد لمحرك التفجير الدوار الذي يتيح إنتاجًا كبيرًا ومنخفض التكلفة وعالي الصوت وطويل المدى لضربة جو-أرض في بيئة مضادة للوصول/منع المنطقة (A2AD).”

العمل الفني الذي أصدرته وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) سابقًا فيما يتعلق بمشروع Gambit. داربا

في أكتوبر من هذا العام، حصلت رايثيون على صفقة من DARPA لتطوير وإظهار محرك تفجير دوار عملي لمشروع Gambit،على الرغم من عدم اختيار GE لبرنامج Gambit الذي تم الكشف عنه مؤخرًا والممول من DARPA، إلا أن الجهود تهدف إلى توفير صاروخ هجومي بعيد المدى لمقاتلات الجيل الرابع التي تستفيد من تقنية RDE —Gowder —نحن نعمل معهم على بعض العروض التوضيحية الأخرى للتكنولوجيا.'‘ تقول رايثيون.

عرض لصاروخ افتراضي يعمل بمحرك تفجير دوار أطلقه مختبر أبحاث القوات الجوية (AFRL) سابقًا ، القوات الجوية الأمريكية/AFRL

إن مفهوم الدفع الذي تقول شركة GE Aerospace إنها تعمل عليه الآن يتطلع إلى تجاوز مفهوم التفجير الدوار الأساسي والفوائد التي قد يقدمها من خلال مزجه مع تصميم نفاث مزدوج الوضع محرك الرامجيت، وهي ليست جديدة، لا تعمل بسرعات دون سرعة الصوت وتواجه صعوبة في العمل بشكل موثوق حتى عند السرعات الأسرع من الصوت المنخفضة و على هذا النحو، تتطلب المنصات التي تستخدمها نوعًا من التعزيز الأولي، والذي يتم توفيره عادةً بواسطة محرك صاروخي.

يقوم مهندسو “GE الآن باختبار وضع الانتقال بسرعات عالية تفوق سرعة الصوت مثل انتقالات الدفع من التوربين المجهز بـ RDE والناتج النفاث المزدوج/نفاث سكرامجيت .