پروازهای سریعتر و کارآمدتر با موتور روتور رم جت

موتور جدیدی که انفجارهای پی‌درپی را در میان پره‌های روتور پرسرعت کنترل می‌کند، به عنوان یک پیشرفت انقلابی در فناوری پیشرانه‌های هایپرسانیک معرفی شده است. این موتور می‌تواند قدرت و کارایی پروازهای هایپرسانیک را به طرز چشمگیری افزایش دهد، مشروط بر اینکه بتواند در برابر نیروی عظیمی که تولید می‌کند، مقاومت کند.

به گزارش سرویس مهندسی رسانه اخبار فناوری تکنا، تاریخچه سیستم‌های پیشرانه‌های پرسرعت به سال‌ها قبل برمی‌گردد. از بال‌های ناکام لئوناردو داوینچی تا موتورهای جت و توربوجت در دهه‌های ۱۹۳۰ و ۱۹۴۰ که تحولی بزرگ در صنعت هوانوردی ایجاد کردند. در سال ۱۹۳۹، اولین هواپیمای جت، «های‌نکل He 178»، با استفاده از گازهای خروجی خود برای تولید نیروی پیشرانه، به آسمان پر کشید. در دهه ۱۹۵۰، موتورهای توربوفن و رم‌جت توسعه یافتند که موجب پیشرفت‌های بیشتر در طراحی هواپیماهای سریع‌تر و کارآمدتر شد.

در سال ۱۹۵۸، موتور اسکرم‌جت یا «موتور احتراق مافوق صوت» معرفی شد که به‌جای کند کردن جریان هوا در موتورهای رم‌جت، از سوخت‌گاز و جریان هوای مافوق صوت استفاده می‌کند. این طراحی در سال ۲۰۰۱ در آزمایش‌های ناسا با موفقیت تست شد و هواپیمای X-43A با سرعت هایپرسانیک ۶.۸ ماخ (۵۲۱۷ مایل در ساعت یا ۸۳۹۶ کیلومتر در ساعت) به پرواز درآمد.

در سال ۲۰۲۰، موتورهای انفجار چرخشی (RDE) معرفی شدند که از انرژی انفجارهای واقعی به جای احتراق معمولی برای تولید نیروی پیشرانه استفاده می‌کنند. این موتورها انرژی حاصل از انفجار مولکول‌های سوخت را در یک کانال چرخشی هدایت می‌کنند و این فرآیند باعث افزایش کارایی پیشرانه می‌شود. با این حال، این موتورها به فشارهای بالاتر و سرعت‌های مافوق صوت نیاز دارند تا به‌طور مؤثر عمل کنند.

اما در سال ۲۰۲۴، دکتر هاچنگ و پروفسور بینگ وانگ از دانشگاه Tsinghua در چین، مفهوم جدیدی به نام موتور انفجار روتور رم (RRDE) را معرفی کردند. این موتور به نوعی موتور انفجار چرخشی است که موج انفجار در داخل یک روتور پرسرعت تثبیت می‌شود. در این طراحی، یک کانال جریان دقیق داخل روتور، ترکیب هوا و سوخت را فشرده می‌کند تا شرایط مناسب برای انفجار فراهم شود. این فرآیند موجب تولید نیروی پیشرانه با استفاده از موج انفجار چرخشی و پیوسته در روتور می‌شود.

مزیت این فناوری استفاده از موج انفجار چرخشی با سرعت مافوق صوت است که کارایی بالاتری نسبت به روش‌های سنتی احتراق دارد. موتور انفجار روتور رم قادر است به سرعت‌های هایپرسانیک بالاتر از ۵ ماخ (۳۸۳۶ مایل در ساعت یا ۶۱۷۴ کیلومتر در ساعت) دست یابد و در عین حال از فشارها و دماهای بالای انفجار بهره‌برداری کند. این موتور همچنین قادر است شرایط مناسب برای انفجار را در سرعت‌هایی کندتر از موتورهای RDE معمولی فراهم کند.

هرچند این فناوری هنوز در مراحل آزمایشی و شبیه‌سازی قرار دارد، اما نتایج اولیه نشان می‌دهند که موتور انفجار روتور رم می‌تواند تحولی بزرگ در صنعت پیشرانه‌های هایپرسانیک ایجاد کند. با وجود چالش‌هایی چون نیاز به انرژی برای راه‌اندازی روتور و حفظ موج انفجار در روتور پرسرعت، پیشرفت‌های اخیر در تحقیقات هایپرسانیک، به‌ویژه در چین، نشان می‌دهند که این فناوری به زودی قابلیت استفاده عملیاتی خواهد یافت.