Команда исследователей, финансируемая NASA, совершила значительный прорыв в технологии гиперзвукового потока, позволяя операторам контролировать воздушный поток на скорости света при возникновении опасного “шокового поезда”. Это состояние обычно предшествует отказу двигателя в скрамджетных двигателях (Scramjet engine, Прямоточный воздушно-реактивный двигатель).
Новые сенсоры для гиперзвуковых двигателей
Впервые исследователи из Университета Вирджинии продемонстрировали возможность контроля воздушного потока через сверхзвуковой двигатель сгорания с помощью оптического сенсора вместо традиционного датчика давления. Этот новый метод позволяет инженерам скрамджетных двигателей, работающих на гиперзвуковых прототипах, поддерживать производительность двигателей при скоростях выше Маха 5 (пять раз быстрее скорости звука), когда обнаруживается шоковый поезд.
Преимущества оптических сенсоров
Оптические сенсоры, работающие на скорости света, значительно улучшают время реакции на неблагоприятные условия воздушного потока по сравнению с устаревшими датчиками давления, работающими на скорости звука. При гиперзвуковых скоростях даже небольшое замедление воздушного потока может привести к “неудаче” двигателя, когда воздушный поток на входе двигателя падает ниже сверхзвукового порога. Это вызывает резкое снижение тяги и затрудняет повторный запуск двигателя.
Тестирование и результаты
Исследовательская команда провела тесты в сверхзвуковой лаборатории Университета Вирджинии, где условия работы гиперзвукового двигателя моделируются при скорости Маха 5. В ходе длительных испытаний команда собрала значительное количество данных, подтверждающих, что оптические сенсоры могут успешно обнаруживать условия, ведущие к шоковому поезду, анализируя свет, излучаемый реагирующими газами внутри скрамджетного двигателя.
Будущее гиперзвуковых полетов
Исследователи продолжают тестирование новых конфигураций сенсоров с целью создания прототипа оптического детектора шокового поезда для испытаний в реальных полетах. Этот прогресс является важным шагом к созданию одноступенчатого орбитального летательного аппарата, который сможет взлетать и приземляться как обычный самолет. Такой аппарат может значительно повысить безопасность, удобство и повторное использование в космических полетах.
Текущие достижения команды из Университета Вирджинии могут внести значительный вклад в разработку более безопасного и эффективного доступа в космос, превосходя современные технологии, используемые в ракетных системах.