Коротко говоря, вращающийся детонационный двигатель (RDE) заменяет медленное плавное горение контролируемым взрывом, объясняет Карим Ахмед, эксперт по передовым аэрокосмическим двигателям из Университета Центральной Флориды. Горение, то есть окисление кислородом топлива является дозвуковой реакцией и требует медленного протекания воздуха. Для сравнения, детонация – это взрыв высокой энергии, который происходит на сверхзвуковых скоростях. В результате это более мощный и потенциально более эффективный способ создания силы, которая двигает самолет вперед.
Двигатель типа RDE проще. Воздух, поступающий спереди, вытесняется в полое пространство между двумя концентрическими цилиндрами. Когда топливо закачивается в эту зону, оно смешивается с кислородом в воздухе и детонирует, создавая вращающуюся сверхзвуковую ударную волну, которая вращается вокруг щели и выходит из задней части. После начала детонация самоподдерживается.
Некоторые производные реактивных двигателей, таких как прямоточные и импульсные реактивные двигатели, также работают без компрессоров и турбин, но они работают иначе и имеют ограничения. Будучи простым и компактным, RDE будет дешевым в изготовлении и эффективным, позволяя ракетам летать дальше и быстрее, в пять раз превышая скорость звука (5 Махов или примерно 6125 км/ч). Версия двигателя от GE предназначена для использования с прямотоковым реактивным двигателем для ускорения гиперзвуковых ракет, скорость которых превышает 5 Махов.
Долгое время инженерам не хватало инструментов для создания RDE. Это изменилось с прогрессом в компьютерном моделировании, новыми сплавами, которые могут противостоять экстремальным температурам и аддитивным производством, известным как 3D-печать. В 2020 году доктор Ахмед и его коллеги создали экспериментальную версию ракеты для запуска космических миссий.
Для обеспечения питания самолета RDE, вероятно, потребуется помощь во время взлета, пока в двигатель не поступит достаточно воздуха для начала детонации. Однако существует прецедент того, как это можно сделать с помощью гибридного двигателя. Lockheed SR-71 Blackbird, высотный американский самолет-разведчик, летавший во время холодной войны, оснащался парой обычных реактивных двигателей. Он мог бы достигать сверхзвуковой скорости, как это делает большинство быстрых реактивных самолетов, зажигая форсажные камеры. Это предполагает закачку топлива в выхлопы двигателей для создания дополнительной тяги.
Приблизительно на скорости 2 Маха часть воздуха, поступающего в переднюю часть двигателей, направлялась прямо в заднюю часть для сгорания в форсажных камерах, что подталкивало Blackbird к скорости свыше 3 Маха. Должна быть некая схема, включающая RDE в обычный реактивный самолет.
RDE потребляет меньше топлива, чем форсаж, но может быть столь же шумным. Это не обязательно большая проблема для военных, но это касается гражданского использования.
Поэтому Конкорд, первый и единственный в мире коммерческий сверхзвуковой авиалайнер, был дорогим в эксплуатации, и ему было запрещено летать на многих маршрутах из-за того, что он слишком шумен.
Поскольку Конкорд (Concorde), который мог летать со скоростью чуть больше 2 Маха, был выведен из эксплуатации в 2003 году, разные группы рассматривали возможность создания замены. Boom, фирма из Колорадо, готовится вскоре попробовать небольшой прототип. В случае успеха фирма построит 80-местный самолет под названием Overture, способный развивать скорость 1,7 Маха. Boom утверждает, что сможет сделать это более экономно и тише, чем Concorde, используя обычные форсунки со специально разработанными впускными и выпускными форсунками, которые избегают необходимости дожигания.
RDE также можно немного ослабить с помощью современных методов проектирования. Но иметь дело с неизбежным звуковым грохотом, который тянется за самолетом, летящим быстрее скорости звука, это другое дело. Исследователи считают, что это также можно снизить, но не полностью приглушить. Сменив фюзеляж и крылья самолета, инженеры считают, что они могут снизить влияние взрывной звуковой волны на землю. Такая работа поможет определить, будут ли будущие сверхзвуковые пассажирские самолеты, такие как Concorde, ограничены полетами выше скорости звука только над океанами.
