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 .