美国的科学家们首次产生了一种在太空中固定引爆的概念,这样一个系统有一天可以为飞机提供高达17倍音速的动力。
飞行器以马赫数小于1的速度在大气中飞行。
最大平飞速度小于音速的飞机就是亚音速飞机。
爆燃产生的亚音速波,为我们的大部分运输技术提供了动力。
但是你可以从爆燃中获得更强大和更有效的能量释放。
这种类型的燃烧产生超音速的冲击波,由紧密耦合的化学反应的能量释放驱动。
这些波的速度是音速的许多倍,例如,通过点燃氢气-空气混合燃料产生的波,往往达到5马赫的速度。
这种强烈的能量释放是非常不稳定的,并且难以控制。
然而,如果加以利用,它可以被引导以实现高超音速飞行,用于未来的星际旅行和地球上的超高速洲际旅行。
据估计,以5马赫的流道运行的发动机,如由氢气-空气混合燃料产生的发动机,可以使车辆的速度达到6至17马赫。
这将允许你在半小时内从纽约飞到伦敦。
有三种主要的引爆引擎的概念。
第一种,脉冲引爆引擎直接产生重复性的爆炸;第二种,在旋转引爆引擎中,引爆物不断地围绕着一个圆形通道,每一次的冲击波都会引发下一次的爆炸。
这两种情况以前都被证明过。
现在,中佛罗里达大学和美国海军研究实验室的研究人员说,他们已经证明了第三个概念:一个直立或斜向的引爆波发动机。
斜向引爆波发动机的想法是产生一个固定在空间的连续引爆,这样产生的冲击波是稳定的,并保持在同一位置。
为了创造这样的爆炸,研究人员开发了一个名为高焓高超音速反应设施的原型引擎。
这个装置分为三个部分。
在第一个部分,即混合室,氢气和空气的喷射被点燃。这产生了热的高压空气,流入下一个部分,即汇聚-发散喷嘴,它在整个长度上有一个轴对称的方形截面。
当空气进入发散喷嘴时,超高纯度的氢气被加入。发散喷嘴的形状被设计为在混合物进入测试区时将其加速到大约4.5马赫的速度。
在这个最后的试验室中,有一个30度的转角坡道。
研究小组发现,通过操纵混合燃料、温度和通过试验室的气流,他们能够在坡道上产生一个斜向冲击,产生一个稳定在坡道上的爆炸。
这种驻波爆炸持续了主动加注燃料的时间,大约是三秒钟。
研究人员表示,这比正常的引爆要长得多,验证了这个概念。
研究人员解释说,基于引爆的推进器的主要好处是比基于爆燃的系统效率高得多。
实现高超音速是至关重要的,因为我们目前没有能够做到这一点的推进系统。
唯一能给你带来高超音速的推进系统是火箭发动机。
现在火箭发动机的效率并不高,否则我们都会飞到外太空。
现在研究人员已经证明斜向爆燃波发动机是可能的,他们希望探索不同的条件,如燃料类型和燃料流的速度,在这些条件下爆燃可以保持稳定。
这对于实现高超音速飞行所需的控制水平是必要的。
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