Obecne systemy hipersoniczne mogą poruszać się z prędkościami przekraczającymi Mach 5, czyli pięciokrotnością prędkości dźwięku (ok. 6174 km/h). Większość z nich to tzw. hipersoniczne pojazdy szybowcowe (HGV), które są wynoszone na dużą wysokość przez rakietę, a następnie szybują w kierunku celu po trajektorii manewrowej (głównie mowa o pociskach).
Czytaj też: Hipersoniczny samolot odmieni lotnictwo. Rewolucję zaplanowano już na przyszły rok
Jednak jeśli chcemy zbudować samoloty pasażerskie, które pokonają dystans z San Francisco do Tokio w ciągu godziny, potrzeba czegoś bardziej przypominającego silnik odrzutowy. Ciekawą opcją są tzw. scramjety, czyli silniki odrzutowe pobierające tlen z atmosfery, co umożliwia lot na niższych wysokościach. Inną alternatywą są ramjety, czyli silniki strumieniowe bez ruchomych części, wykorzystujące prędkość pojazdu do sprężania powietrza wpadającego do silnika. Przykładem jest nowy owoc firmy Venus Aerospace, czyli Venus Detonation Ramjet 2000 lb (VDR2).
Silnik Venus Aerospace sercem samolotów przyszłości
VDR2 to przykład silnika rakietowego z rotującą detonacją (RDE), który do wytwarzania ciągu wykorzystuje ciągłe detonacje, zamiast konwencjonalnego spalania. W tym silniku fala detonacyjna porusza się w sposób cykliczny, krążąc w komorze spalania, co pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie paliwa i zwiększenie mocy. Dzięki temu RDE może zapewnić wyższą wydajność przy mniejszych rozmiarach i masie w porównaniu z tradycyjnymi silnikami rakietowymi.
Czytaj też: Pierwszy samolot elektryczny powstanie w Chinach. Początek rewolucji w sektorze lotnictwa elektrycznego?
Zaprezentowany na niedawnym Up.Summit 2024 w Bentonville VDR2 wygląda śmiesznie prosto w przekroju, ponieważ jest zasadniczo pustą rurą bez ruchomych części. Dzieje się tak, ponieważ jest to przykład wspomnianego ramjetu, w którym wlotowe powietrze jest sprężane przez prędkość silnika poruszającego się do przodu, a nie przez wirujące łopatki turbiny, jak w konwencjonalnym silniku odrzutowym.
Powodem, dla którego silnik strumieniowy jest atrakcyjny dla lotów hipersonicznych, jest to, że może wytrzymać znacznie wyższe temperatury niż konwencjonalny napęd, dzięki temu, że jest nie ma ruchomych części. Jest to ważne, ponieważ powietrze wlatujące do silnika z prędkością hipersoniczną może spowodować, że wnętrze osiągnie 2130oC i szybko stopi łopatki turbiny lub podobne elementy.
Ponieważ jednak VDR2 jest rodzajem RDE, wykorzystuje inną nowatorską zasadę, również bez ruchomych elementów. Część RDE silnika VDR2 składa się z dwóch współosiowych cylindrów z przerwą między nimi. Mieszanka paliwa/utleniacza jest wpuszczana do przerwy i zapalana. Następny krok jest trudny, ale jeśli detonacja jest skonfigurowana prawidłowo, generuje ściśle sprzężoną reakcję i falę uderzeniową, która pędzi wewnątrz szczeliny z prędkością naddźwiękową, generując więcej ciepła i ciśnienia.
Efektem jest silnik o niskim oporze, który jest rozwijany we współpracy z Velontra i opiera się na poprzednim projekcie Venus Aerospace. Ma duży ciąg i wydajność potrzebną do napędzania samolotu do prędkości do Mach 6 i wysokości 52 000 m i jest o 15 proc. wydajniejszy niż konwencjonalne silniki.
Andrew Duggleby, dyrektor techniczny Venus Aerspace, mówi:
Ten silnik sprawia, że podróże hipersoniczne stają się rzeczywistością. Jesteśmy podekscytowani współpracą z Velontra, aby osiągnąć tę rewolucję w lotach z dużą prędkością, biorąc pod uwagę ich doświadczenie w spalaniu powietrza przy dużej prędkości.
Oczekuje się, że VDR2 wykona swój pierwszy lot testowy na dronie w przyszłym roku.