Νέος τύπος πυραυλοκινητήρα
Σάββατο 16 Μάρτη 2024 - Κυριακή 17 Μάρτη 2024

Δοκιμή λειτουργίας RDE επί 4 λεπτά στο Διαστημικό Κέντρο Πτήσεων Μάρσαλ της NASA
Από τα πρώτα βήματα της Αστροναυτικής, από τα σχέδια του Κονσταντίν Τσιολκόφσκι και τις πυραυλικές δοκιμές του Ρόμπερτ Γκόνταρντ, οι πυραυλοκινητήρες υγρών καυσίμων είχαν κριθεί ως απαραίτητοι για την έξοδο προς το Διάστημα. Οι κινητήρες αυτοί αναμειγνύουν το καύσιμο και το οξειδωτικό στη συμπυκνωμένη υγρή μορφή τους, μέσα σε έναν θάλαμο όπου αναφλέγονται, παράγοντας υπέρθερμα αέρια και τεράστια πίεση. Τα αέρια αυτά βγαίνουν από το ακροφύσιο του κινητήρα με μεγάλη ταχύτητα, σπρώχνοντας τον πύραυλο προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Μια νέα εκδοχή πυραυλοκινητήρα υγρών καυσίμων δοκιμάζεται τώρα και αν αποδειχθεί ασφαλής και σταθερή, θα αποτελέσει ριζοσπαστική εξέλιξη στην Αεροδιαστημική. Ονομάζεται Κινητήρας Περιστροφικών Εκρήξεων (RDE, από τα αρχικά του ονόματος στα Αγγλικά) και είναι ακριβώς οι εκρήξεις εκείνες που τον κάνουν τόσο διαφορετικό. Το καύσιμο στους συμβατικούς πυραυλοκινητήρες δεν εκρήγνυται, αλλά εκτονώνεται, δημιουργώντας ένα μέτωπο έναυσης που απλώνεται σε υποηχητικές ταχύτητες. Αντίθετα, στους κινητήρες RDE το καύσιμο περισσότερο εκρήγνυται παρά καίγεται, ως αποτέλεσμα της μεγάλης συμπίεσης και θέρμανσης από ένα υπερηχητικό κύμα, με αποτέλεσμα τη σχεδόν ακαριαία κατανάλωση όλης της ποσότητας που μπήκε στον θάλαμο, και την παραγωγή μεγαλύτερης ώσης. Ετσι, οι κινητήρες RDE μπορούν να αξιοποιήσουν μεγαλύτερο μέρος της Ενέργειας που μπορεί να προσφέρει το καύσιμο και να προωθήσουν τον πύραυλο πιο μακριά και πιο γρήγορα, μεταφέροντας μεγαλύτερα φορτία. Η παραγόμενη ισχύς δεκαπλασιάζεται!

Τα οφέλη από τέτοιου είδους κινητήρες είναι από καιρό γνωστά, από τη θερμοδυναμική της καύσης, αλλά επί δεκαετίες οι ειδικοί θεωρούσαν σχεδόν αδύνατο τον έλεγχο τέτοιων κινητήρων ώστε να επιτευχθεί ομαλή λειτουργία τους. Η αστάθεια της καύσης ακόμα και στους συμβατικούς πυραυλοκινητήρες ήταν σοβαρό πρόβλημα από την αρχή, αλλά οι RDE αποτελούν μια προσέγγιση που αποδέχεται την αστάθεια και προσπαθεί να ελέγξει τον τρόπο που η καύση είναι ασταθής. Στην καρδιά κάθε RDE υπάρχει ένα άσβεστο δαχτυλίδι φωτιάς, με ωστικά κύματα εκρήξεων να περιστρέφονται συντονισμένα μέσα σε έναν δακτυλιοειδή θάλαμο καύσης, με ταχύτητες 3 έως 6 Mach (ταχύτητα του ήχου). Η περιδίνηση αρχίζει όταν γίνει έναυση του καυσίμου που ψεκάζεται από τρύπες στη βάση του θαλάμου. Οι κινητήρες RDE δεν έχουν κινητά στοιχεία και σε αντίθεση με τους συμβατικούς πυραυλοκινητήρες δεν χρειάζονται εισαγωγείς καυσίμου υψηλής ταχύτητας, καθώς η υψηλή πίεση των υπερηχητικών ωστικών κυμάτων στο - με ακρίβεια κατασκευασμένο - εσωτερικό τους κλείνει και ανοίγει έγκαιρα τις τρύπες εισαγωγής καυσίμου, ώστε να τροφοδοτηθεί το επόμενο κύμα που δημιουργείται στο πίσω μέρος.

Σύμφωνα με τη NASA, κινητήρες RDE θα χρησιμοποιηθούν σε διαστημικές πτήσεις και προσεδαφίσεις πιθανώς πριν το 2030. Ενα πλεονέκτημα ειδικά για τις ακάτους προσεδάφισης είναι ότι οι σημερινοί συμβατικοί προωθητήρες τους έχουν μήκος 30 έως 50 εκατοστών, ενώ οι αντίστοιχοι RDE θα μπορούν να είναι μόλις 5 εκατοστών! Βεβαίως, το υπουργείο Αμυνας των ΗΠΑ σκοπεύει να τους χρησιμοποιήσει για την κατασκευή υπερηχητικών πυραύλων 5 Mach και υπερηχητικών στρατιωτικών αεροσκαφών. Οι RDE δεν αποκλείεται να χρησιμοποιηθούν και για την κατασκευή υπερηχητικών αεροπλάνων της Πολιτικής Αεροπορίας, σε μια σύγχρονη εκδοχή του «Concord».