Turboelektrický adaptivní pohon. Kredit: Astro Mechanica.

Startup vesmírných technologií Astro Mechanica založil v roce 2021 Ian Brooke. S hrstkou zaměstnanců vyvíjejí pohon, který by se mohl stát klíčem k letům z ranveje na orbitu. Jde o pozoruhodný turboelektrický adaptivní pohon, který využívá technologii pokročilých elektrických automobilů a přitom obstojí jak v podzvukovém, tak i nadzvukovém provozu.

Turboelektrický adaptivní pohon je navržený tak, že může fungovat jako klasický proudový motor (turbojet) nebo turbodmychadlový motor (turbofan). Pohon společnosti Astro Mechanica tvoří dvě části. Jednu z nich představuje turbogenerátor, který pohání elektrický motor, co vyrábí elektřinu pro další elektrické motory, nezávisle pohánějící kompresor a turbodmychadlo. Nový pohon také může měnit objem stlačeného vzduchu, který je k dispozici pro spalování.

Vývoj revolučního pohonu. Kredit: Astro Mechanica.

Zní to poněkud komplikovaně, ale ve skutečnosti jde o chytré řešení, které odděluje komponenty kompresoru a turbodmychadla a zajišťuje nezávislý pohon kompresoru výkonnými elektromotory, podobnými těm, co využívají dnešní elektromobily. Letos 11. října (2024) Astro Mechanica úspěšně zvládla zážehový test motoru Gen3, který se dostal až na 30 procent výkonu.

Tradiční proudové pohony (turbojet), jakými jsou vybaveny například vojenské bojové letouny, využívají výfukové plyny k roztočení ventilátoru kompresoru, který nasává vzduch. Více výfukových plynů znamená vyšší rychlost. Tento typ pohonu je slušně účinný při nadzvukových rychlostech. Problém nastává při nižších rychlostech. Proudový pohon se snaží stlačit dostatek vzduchu a zajistit účinné spalování, plýtvá ale značným množstvím paliva. Odtud pramení hrozivá spotřeba legendárních letounů Aérospatiale-BAC Concorde 101/102, které spotřebovávaly asi 2 tuny paliva při pouhém pojíždění ze stojánky na vzletovou dráhu. Významně to přispělo k jejich konci.

Dvě části pohonu: Turbogenerátor a adaptivní motor. Kredit: Astro Mechanica.

Naproti tomu turbodmychadlové pohony (turbofan) jsou navrženy tak, aby pohybem obrovské masy vzduchu poháněly letadlo vpřed. Při nižších, podzvukových rychlostech jim to jde obstojně. Při vysokých rychlostech se ale dramaticky projevuje aerodynamický odpor dmychadla (fan), jehož konstrukce není optimalizována na vysokou rychlost.

Pohon startupu Astro Mechanica pracuje ve třech módech. Mód 1 využívá elektrický motor k pohonu zařízení „blisk,“ tedy disku s lopatkami, který nahrazuje tradiční dmychadlo nebo kompresor, aniž by docházelo k aktivnímu spalování. Je vhodný pro pojíždění na zemi a lety podzvukovou rychlostí.

Mód 2 využívá spalování proudového motoru. Dostane letoun s tímto pohonem přes rychlost zvuku. Pohon kompresoru přitom nespoléhá na tradiční výfukové plyny, ale zajišťuje ho elektrický motor. Mód 3 využívá konfiguraci podobnou ramjetu (náporovému motoru) bez pohyblivých komponent, která umožní letounu dosáhnout rychlost Mach 3 a větší. Při takové rychlosti letadlo spolyká tolik vzduchu, že to zajistí potřebné stlačení pro spalování.

Jak říká šéf startupu Brooke, kdyby měl Concorde turboelektrický adaptivní pohon Astro Mechanica, doletěl by o 61 procent dál. Při vývoji pohonu kladou důraz na ekonomickou výhodnost. Podle startupu Astro Mechanica je jejich pohon v porovnání s motorem CFM LEAP-1B letounu Boeing 737 MAX podstatně levnější, mají méně pohyblivých částí a nejspíš jsou i levnější na údržbu. Další výhodou je, že používají zkapalněný zemní plyn, který je oproti tradičním leteckým palivům levný, efektivní a produkuje méně emisí. Pohon může spalovat i syntetický metan, který by mohl být vyrobený udržitelným způsobem.

V dohledné době by se měla objevit experimentální platforma, která bude vybavena 4 motory startupu Astro Mechanica a 2 „klasickými“ motory GE CT7. Měla by létat nonstop trasu San Francisko – Tokio, po cestě sbírat data o provozu motorů a podílet se na dotažení vývoje turboelektrického adaptivního pohonu.

Video: The Age of the Electric Adaptive Jet Engine: Astro Mechanica

Video: The World's First Electric-Adaptive Jet Engine | Ian Brooke, Astro Mechanica

Literatura

New Atlas 15. 11. 2024.