Start do vesmíru. Kredit: CC0 Public Domain.

Hodláme létat ke hvězdám, ale pokrok v raketových technologiích není zrovna závratný. Přesto se postupně objevují nové typy raketových motorů, které by se v budoucnu mohly uplatnit v nosných raketách i kosmických lodích. Jeden z takových pokročilých raketových pohonů vyvíjí tým vědců a inženýrů, který vede Kareem Ahmed z americké University of Central Florida. Jejich výzkum nedávno publikoval odborný časopis s velmi příhodným názvem Combustion and Flame.

Kareem Ahmed. Kredit: University of Central Florida.

Ahmed a spol. vyvinuli rotační detonační raketový pohon (rotating detonation rocket engine), o němž se původně pochybovalo, zda vůbec může fungovat. Tento pohon by se měl uplatnit v horních raketových stupních nosných raket, které by se díky tomu měly stát méně hmotnými, výkonnějšími a šetrnějšími vůči přírodě. Badatelé již v prvních experimentech ověřili, že exploze paliva a okysličovadla v tomto pohonu jsou bezpečné a funkční.

Rotační detonační pohon. Kredit: St. George et al. (2015).

Během provozu rotačního detonačního pohonu dochází v jeho vnitřku k detonacím nepřetržitě. Jsou to Mach 5 exploze, při nichž vznikají výtrysky energie, které se pohybují asi pětinásobkem rychlosti zvuku. Síle těchto explozí čelí pevná konstrukce motoru, která je postavená z mědi a mosazi. Technologie rotačního detonačního pohonu je studovaná od šedesátých let. Její vývoj ale až doposud nebyl příliš úspěšný, hlavně kvůli používaných chemikáliím a způsobu jejich smíchávání v motoru.

Rotační detonační motor využívá jiný způsob spalování paliva. Tvoří jej koncentrické válce, mezi nimiž proudí palivo. Po zažehnutí paliva přijde exploze, která vytvoří nadzvukovou rázovou vlnu. Poté následují stabilní pulzy spalování, které vytvářejí potřebný tlak a teplotu.

Tento typ pohonu zachází s palivem oproti tradičnímu raketovému pohonu velmi úsporně. Vytvoří větší tah při spotřebě menšího množství energie. Rotační detonační pohon je lehčí, jeho konstrukce je jednodušší, vypouští méně emisí, a také snižuje náklady na let do vesmíru. Podle autorů pohonu bylo klíčové vyvážit množství a rychlost uvolňování paliva, tedy vodíku, a kyslíku.

Ahmed s kolegy průběh experimentů detailně sledovali pomocí pokročilých analytických zařízení. Do vodíkového paliva vstříkli stopovací látku, a pak sledovali pohyb paliva a jeho detonace pomocí vysokorychlostní kamery. Badatelé si pochvalují, že jejich výzkum má velký ohlas, a že jejich výsledky se již používají ve vývoji tohoto pozoruhodného motoru.

Video: Rotating Detonation Combustor/Rotierende Detonationsverbrennung (TU Berlin)

Literatura

TechXplore 30. 4. 2020.

Combustion and Flame 214: 136–138.