V tomhle roce nejspíš budeme slýchat o rotačním detonačním pohonu, který představuje pozoruhodnou alternativu dnešních pohonů. Nemluvě o 3D tištěných zařízeních, které se prosazují stále častěji i v kosmických technologiích.
Oboje dohromady spojují nedávné testy nové technologie raketového pohonu, které uspořádala NASA ve výzkumném centru Marshall Space Flight Center v Huntsville, Alabama. Inženýři tam spustili 3D tištění rotační detonační raketový motor (RDRE, Rotating Detonation Rocket Engine) na 251 sekund, což je rekord. Motor měl během testu tah 2 631 kgs (Imperiální jednotkou síly proudových motorů, kterou používá i NASA, je lbf /libra síly/. Platí pro ní převod 1 lbf = 4,448 22 N. V soustavě SI se jedná o jednotku newton se značkou N, přičemž se tím rozumí rozměr síly kg.m.s−2. V praxi se setkáte s kgs a používaným přepočtem 1 kN = 101.971 kgs).
NASA a také všechny ostatní kosmické agentury už řadu desetiletí spoléhají na chemický raketový pohon. Funguje to, ale zároveň není moc velký prostor pro vylepšení.
Chemický pohon už totiž prakticky od samotného počátku pracuje v těsné blízkosti teoretického limitu a využívá stejný základní design, jako měly nepovedené německé „zbraně odplaty“ V2.
Pokud chtějí inženýři vymáčknout z raket podstatně vyšší výkon a efektivnější provoz, musejí hledat zásadně odlišná řešení. Proto se NASA v poslední době věnuje rotačnímu detonačnímu pohonu a dalším novým typům pohonu.
Pokud jde o klasický raketový pohon, ve spalovací komoře se palivo s okysličovadlem spaluje podzvukovou rychlostí. V rotačním detonačním pohonu se spalování řítí nadzvukovou rychlostí mezi dvěma koaxiálními válci.
Zmíněný test rotačního detonačního pohonu podle NASA prokázal, že tento pohon je dostatečně výkonný a stabilní na to, aby mohl být použit na landerech, které budou přistávat na Měsíci nebo i na Marsu, případně na kosmických lodích při letech za orbitu Země. NASA ale zároveň upozorňuje, že rotační detonační pohon ještě nedozrál a že bude muset projít ještě řadou podobných testů.
Video: NASA’s 3D-printed Rotating Detonation Rocket Engine Test
Video: How NASA Reinvented the Rocket Engine
Literatura
Poznámka:
Hypersonický detonační test otevírá dveře ultrarychlému pohonu
Autor: Stanislav Mihulka (12.05.2021)
Rotační detonační pohon pro kosmické lodě úspěšně prochází testy NASA
Autor: Stanislav Mihulka (02.02.2023)
GE Aerospace spojili rotační detonační pohon s ramjetem do hypersonického pohonu
Autor: Stanislav Mihulka (19.12.2023)
Diskuze:
Dotaz
Pepa Vondrák,2024-01-05 13:27:18
Jen nechápu proč je to hoření nadzvukové, když spaluje stejnou směs jako v konvenčních motorech a tam je to podzvukové. Žeby ty turbolence?
Re: Dotaz
D@1imi1 Hrušk@,2024-01-06 10:04:23
Vysvětlují to v tom druhém videu. Konvenční motory jsou pracně vyladěné, aby v nich k detonacím nedocházelo, protože znamenají nestabilitu a poškozují motory. V rotačním detonačním motoru detonace tvoří kontinuální, stabilní vlnu. Zároveň NASA vyvinula slitinu kombinující odolnost s vysokou tepelnou vodivostí, aby motor přežil zvýšené namáhání.
Název
Pavel K2,2024-01-03 16:48:55
Takže podle vzoru "motor s vnitřním spalováním" by tohle mohl být pohon/motor s rotační detonací. Trochu lépe to vystihuje, že mechanicky v motoru nic nerotuje. Každopádně je to zajímavé.
Len pre ujasnenie
Macko Pu1,2024-01-03 07:15:46
Nie som znalec tychto pohonov. Ako treba chapat rychlost horenia? Vo vesmire sa zvuk nesiri, takze rychlost je 0m/s a teda horenie 30m/s je uz nadzvukove? Alebo sa rychlost berie ako konstanta 330m/s ? Asi v zmesi paliva pri roznych tlakoch bude rozna. Nemal by sa popis skor odkazovat ze tam vznika razova vlna alebo nieco podobne?
Re: Len pre ujasnenie
Vojtěch Kocián,2024-01-03 08:19:43
Bere se samozřejmě rychlost zvuku v zápalné směsi. Ve vakuu nemá co hořet, ale v běžícím motoru není vakuum. Rázová vlna vzniká právě při detonaci = nadzvukovém spalování (obecně při nadzvukové rychlosti), proto je to v zásadě ekvivalentní.
https://cs.wikipedia.org/wiki/Detonace
Re: Re: Len pre ujasnenie
Michal Pilný,2024-01-06 22:59:42
Ano přesně tak, a rozdílem mezi energií hoření a detonace je právě efekt, kterého využívá rotační detonační pohon - téhle části dynamické síle se konvenčné motory vyhýbají, páč by jim to utrhlo kšandy.
Ještě tu nebyla zmíněna jedna podstatná skutečnost a to je to, že ty detonace ve spalovací komoře de facto rotují tou nadzvukovou rychlostí dvě - představte si po obvodu komory třeba 100 trysek a že detonují vždy dvě protilehlé. Vzhledem k tomu, že vstřikovací trysky detonují (nadzvukovou rychlostí) popořadě jedna za druhou, dochází k té "rotaci". No a dvě protilehlé detonace jsou tam ne proto, aby to bylo hezčí ;-), ale aby nedocházelo k působení tahu jiným než žádoucím směrem právě proto, že vstřikovací trysky jsou uspořádány po obvodu - ze stejného důvodu nemůže mít vrtule jen jeden list.
Ucinnost
Jiri Tesitel,2024-01-02 14:42:58
Me by spis zajimalo, cim je ten motor lepsi, kdyz je stejne chemicky, jako ty prednim. Vyssi ucinnost spalovani, telota splodin, vytokova rychlost, nizsi vaha motoru? O kolik % je lepsi nez klasicky motor? A to usetreni se tyka paliva, nebo konstrukce?
Re: Ucinnost
Vojtěch Kocián,2024-01-02 15:11:29
Ve druhém videu je to docela dobře popsané. Měla by být vyšší výtoková rychlost. Tah by se díky tomu měl zvednout asi o 5 % při stejné spotřebě. Vzhledem k tomu, jak vypadá Ciolkovského rovnice, to není zanedbatelné. Hmotnost a konstrukční složitost bude naopak problém.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
