به گزارش خط رند ۹۱۲ محققان با استفاده از مدل سازی های کامپیوتری یک موتور انفجاری دوار آزمایشگاهی توسعه داده اند که در آن می توانند پارامترهای مختلفی مانند اندازه شکاف بین سیلندرها را کنترل کنند.
به گزارش خط رند ۹۱۲ به نقل از ایسنا و به نقل از نیو اطلس، مهندسان دانشگاه واشنگتن در حال کار بر روی نوع جدیدی از موتور موشک هستند که وعده ساخت موتورهای سبکتر، کارآمدتر و ساده تر را نسبت به موشک های رایج سوخت مایع کنونی می دهد.
یکی از بزرگترین موانع عملی کردن این موتور معروف به “موتور انفجاری چرخشی(RDE)، ایجاد مدلهای ریاضی است که بتواند چگونگی طراحی بسیار غیرقابل پیشبینی موتور موشک را توصیف کند تا پایدارتر شود.
موتور “RDE” یک موتور موشک است که شبیه به موتورهای “تپ جت” است که موشک کروز بدنام آلمانی معروف به “V1” در جنگ جهانی دوم از آن بهره می برد. این موشک از یک محفظه احتراق ساده با لوله اگزوز در پایان و میله های ارتجاعی نصب شده در قسمت جلویی استفاده می کرد. در حین کار، هوا از راه شکافها وارد می شود، با سوخت مخلوط و بعد از آن منفجر می شود و نیرو تولید می کند.
“تپ جت”(Pulsejet) نوعی موتور جت هوادمشی است که در آن هوا به صورت متناوب و ضربان گونه وارد محفظه احتراق می شود و بعد از درآمیختن با سوخت مشتعل می شود.
اکنون “RDE” این ایده را یک قدم جلوتر برده است.
“جیمز کوخ”، دانشجوی دکترای رشته هوانوردی و فضانوردی در دانشگاه واشنگتن می گوید: یک موتور انفجاری چرخشی روش دیگری را برای چگونگی احتراق در پیش می گیرد. این موتور از سیلندرهای متحدالمرکز ساخته شده است. سوخت در شکاف بین سیلندرها جریان می یابد و بعد از احتراق، انتشار سریع گرما موج شوک را بوجود می آورد و یک ضربه قوی از گاز با فشار و درجه حرارت قابل توجهی که سرعت بیشتری نسبت به سرعت صوت دارد، موشک را به حرکت در می آورد.
وی اضافه کرد: این روند احتراق به معنای واقعی کلمه یک انفجار است. این انفجار، فشار و درجه حرارت بالایی را بوجود می آورد که سبب حرکت سریع موشک می شود.
به عبارت ساده، آنچه اتفاق می افتد، این است که وقتی موج شوک برقرار شد، بدون احتیاج به سیستم های پشتیبانی پیچیده ای که موتورهای موشک های معمولی برای کنترل چگونگی مخلوط کردن و سوخت پیشرانه ها نیاز دارند، عمل می کند. این بدان مفهوم است که RDE از نظر مکانیکی می تواند بسیار ساده تر باشد.
نکته جالب این است که انفجارهایی که موج شوک را می سازند و حفظ می کنند، بسیار پیچیده و غیرقابل پیشبینی هستند. بدین منظور برای درک بهتر آنچه در جریان است، محققان یک RDE آزمایشی ساختند تا نحوه عملکرد آن و نقش پارامترهای مختلف را در یکسری آزمایشات که توسط یک دوربین پرسرعت با سرعت ۲۴۰ هزار فریم بر ثانیه ضبط می کند، بررسی نمایند.
داده های این بررسی به محققان کمک می نماید تا یک مدل ریاضی را برای تعیین اینکه آیا موتور از نظر پیکربندی پایدار می باشد، ایجاد کنند. با این وجود هنوز راه زیادی تا ساخت یک موتور RDE بهبود یافته و کامل مانده است.
“کوخ” می گوید: هدف ما این است که اطمینان حاصل نماییم که خروجی مدل، مشابه نتایج آزمایشی ما است. من فیزیک غالب و نحوه تعامل آنها را شناسایی کرده ام. حالا می توانم با این نمونه اولیه، ساخت موتور را به خوبی پیش ببرم.
این مطالعه در مجله Physical Review E انتشار یافته است.
