Sistemi i ri i forcës shtytëse mund të mundësojë fluturimin me shpejtësi deri në 17 Mach

Sistemi i shtytjes së zhvilluar nga UCF mund të lejojë shpejtësi fluturimi prej 6 deri në 17 Mach (më shumë se 4,600 deri 13,000 milje në orë) dhe do të kishte aplikime në udhëtimet ajrore dhe hapësinore.

Studiuesit e Universitetit të Floridës Qendrore po ndërtojnë teknologjinë e tyre që mund të hapë rrugën për fluturime hipersonike, të tilla si udhëtimi nga New York në Los Angeles në më pak se 30 minuta.

Në hulumtimin e tyre të fundit të botuar në revistën Procedurat e Akademisë Kombëtare të Shkencave, studiuesit zbuluan një mënyrë për të stabilizuar shpërthimin e nevojshëm për shtytjen hipersonike duke krijuar një dhomë të veçantë reagimi hipersonik për motorët reaktivë.

“Ekziston një përpjekje intensifikuese ndërkombëtare për të zhvilluar sisteme të fuqishme shtytjeje për fluturim hipersonik dhe supersonik që do të lejonin fluturimin nëpër atmosferën tonë me shpejtësi shumë të lartë dhe gjithashtu lejonin hyrjen dhe daljen me efikasitet nga atmosferat planetare,”- thotë bashkëautori i studimit Kareem Ahmed, një bashkëpunëtor profesor në Departamentin e Inxhinierisë Mekanike dhe Hapësirë ​​Ajrore të UCF. “Zbulimi i stabilizimit të një shpërthimi; forma më e fuqishme e reagimit intensiv dhe çlirimit të energjisë; ka potencialin për të revolucionarizuar shtytjen hipersonike dhe sistemet e energjisë.”

Sistemi mund të lejojë udhëtime ajrore me shpejtësi prej 6 deri në 17 Mach, që është më shumë se 4,600 deri 13,000 milje në orë. Teknologjia shfrytëzon fuqinë e një vale shpërthimi të zhdrejtë, të cilën ata e formuan duke përdorur një devijim këndor brenda dhomës së reagimit për të krijuar një valë shoku që shkakton shpërthimin për shtytjen.

Ndryshe nga valët e shpërthimit rrotullues, valët e shpërthimit të zhdrejtë janë të palëvizshme dhe të stabilizuara.

Teknologjia përmirëson efikasitetin e motorit shtytës në mënyrë që të gjenerohet më shumë energji ndërsa përdorni më pak karburant sesa motorët tradicionale të shtytjes, duke lehtësuar kështu ngarkesën e karburantit dhe duke ulur kostot dhe emetimet.

Përveç udhëtimeve më të shpejta ajrore, teknologjia mund të përdoret gjithashtu në raketa për misione hapësinore për t’i bërë ato më të lehta duke kërkuar më pak karburant, udhëtime më të gjata dhe djegie më të pastër.

Sistemet e shpërthimit shtytës janë studiuar për më shumë se gjysmë shekulli, por nuk kishin qenë të suksesshme për shkak të shtytësve kimikë të përdorur ose mënyrave të përzierjes së tyre. Puna e mëparshme nga grupi i Ahmedit e kapërceu këtë problem duke balancuar me kujdes shpejtësinë e shtytësve hidrogjen dhe oksigjen të lëshuar në motor për të krijuar provat e para eksperimentale të një shpërthimi rrotullues.

Sidoqoftë, kohëzgjatja e shkurtër e shpërthimit, që ndodh shpesh vetëm për mikro ose milisekonda, i bën ata të vështirë për t’u studiuar dhe jopraktik për përdorim.

Në studimin e ri, megjithatë, studiuesit e UCF ishin në gjendje të mbanin kohëzgjatjen e një vale shpërthimi për tre sekonda duke krijuar një dhomë të re reagimi hipersonik, të njohur si një reagim hipersonik me entalpi të lartë, ose HyperREACT, objekt. Objekti përmban një dhomë me një devijim këndi prej 30 gradësh pranë dhomës së përzierjes me epërsi që stabilizon valën e shpërthimit të zhdrejtë.

“Kjo është hera e parë që një shpërthim është treguar të stabilizohet eksperimentalisht,”- thotë Ahmed. “Më në fund jemi në gjendje ta mbajmë shpërthimin në hapësirë ​​në një formë shpërthimi të zhdrejtë. Është pothuajse si ngrirja e një shpërthimi intensiv në hapësirën fizike.”

Gabriel Goodwin, një inxhinier i hapësirës ajrore me Qendrën Detare të Laboratorit Kërkimor Detar për Teknologjinë Hapësinore dhe bashkëautor i studimit, thotë se kërkimi i tyre po ndihmon për t’iu përgjigjur shumë prej pyetjeve themelore që rrethojnë motorët e valëve të shpërthimit të zhdrejtë.

Roli i Goodwin në studim ishte që të përdorte kodet e llogaritjes së dinamikës së fluideve në Laboratorit Kërkimor Detar për të simuluar eksperimentet e kryera nga grupi i Ahmedit.

“Studime të tilla si kjo janë thelbësore për të avancuar kuptimin tonë të këtyre fenomeneve komplekse dhe për të na sjellë më pranë zhvillimit të sistemeve të shkallës inxhinierike,”- thotë Goodwin.

“Kjo punë është emocionuese dhe shtyn kufijtë e simulimit dhe eksperimentit,”- thotë Goodwin. “Jam i nderuar të jem pjesë e tij.”

Autori kryesor i studimit është Daniel Rosato ’19 ’20MS, një asistent i diplomuar i hulumtimit dhe një marrës i Bursës së Doktoratës Presidenciale të UCF.

Rosato ka punuar në projekt pasi ai ishte një student universitar i inxhinierisë hapësinore dhe është përgjegjës për hartimin, fabrikimin dhe funksionimin e eksperimenteve, si dhe analizën e të dhënave, me ndihmën e Mason Thorton, një bashkëautor i studimit dhe një asistent i studimeve universitare.

Rosato thotë se hapat e ardhshëm për kërkimin janë shtimi i mjeteve të reja diagnostike dhe matëse për të fituar një kuptim më të thellë të fenomeneve që ata po studiojnë.

“Pas kësaj, ne do të vazhdojmë të eksplorojmë më shumë konfigurime eksperimentale për të përcaktuar më në detaje kriteret me të cilat një valë e shpërthimit të zhdrejtë mund të stabilizohet,”- thotë Rosato.

Nëse është i suksesshëm në avancimin e kësaj teknologjie, shtytja hipersonike e bazuar në shpërthim mund të zbatohet në udhëtimet atmosferike dhe hapësinore të njeriut në dekadat e ardhshme, thonë studiuesit.