Otvorí rotačný detonačný motor cestu k hypersonickým lietadlám?

Venus Aerospace so sídlom v texaskom Houstone je začínajúca letecká spoločnosť s ambíciou umožniť hypersonické lety. Expertný tím spoločnosti rieši obrovské výzvy strojov schopných dosiahnuť rýchlosť 9 Mach, ktoré by rádovo za hodinu dokázali doletieť na opačnú stranu zemegule. Tento cieľ je však ešte trochu vzdialený.

Venus navrhuje a vyrába hypersonické drony a kozmické lietadlá pre výskumné, obranné a komerčné misie. Hypersonický let je definovaný ako rýchlosť prevyšujúca Mach 5.

Zhruba pred mesiacom firma uskutočnila svoj prvý motorový let, pričom s dronom dosiahla rýchlosť 0,9 Mach. Dron s  dĺžkou 8 stôp (2,44 m) bol zhodený z cvičného prúdového lietadla Aero L-29 Delfín vo výške 12 000 stôp (3,6 km) a letel pomocou motora poháňaného monopropelentom na báze peroxidu vodíka. Išlo len o 10% rýchlosti, akú chce firma dosiahnuť vo finále, ale motor nepracoval na plný ťah. Podmienky skúšobného letu v USA neumožňovali počas testu prekročiť rýchlosť zvuku.

Tento prvý let prišiel, keď spoločnosť oznámila dlhotrvajúce skúšobné odpálenie svojho rotujúceho detonačného raketového motora. Rotačný detonačný motor ( RDE ) využíva formu spaľovania so ziskom tlaku , kde jedna alebo viac detonácií nepretržite prechádza okolo prstencového kanála. Pri detonatívnom spaľovaní sa čelo plameňa rozširuje nadzvukovou rýchlosťou. Teoreticky je až o 25% efektívnejšie ako klasické deflagratívne spaľovanie (deflagrácia – prvá fáza výbuchu výbušniny, vznietenie). Venus Aerospace hovorí, že nový pohon by mohol byť asi o 15 percent účinnejší ako konvenčný chemický raketový motor.

Dlhodobou ambíciou spoločnosti je vyvinúť komerčné lietadlo, schopné letieť rýchlosťou 9 Mach, čím by prekonalo akékoľvek doterajšie lietadlo. K tomuto cieľu však vedie ešte dlhá cesta.

Umelecká predstava budúceho hypersonického lietadla Venus Stargazer™ Spaceplane

Asi pred tromi týždňami spoločnosť oznámila, že dokončila „dlhotrvajúcu“ prevádzku svojho motora, ktorý používa iný spôsob pohonu ako chemický motor. V tradičnom raketovom motore sa pohonná látka a okysličovadlo vstrekujú do spaľovacej komory, kde horia a vytvárajú ohromne energický oblak výfukových plynov. Rotujúci detonačný motor sa líši tým, že detonačná vlna prechádza okolo kruhového kanála. Toto je podporované vstrekovaním paliva a okysličovadla a vytvára rázovú vlnu, ktorá sa šíri smerom von nadzvukovou rýchlosťou. Venus vyvíja tento motor v spolupráci s armádnou agentúrou DARPA na potenciálne použitie pri testovaní hypersonických zbraní a obrannej technológie.

Na základe najnovších testov je Venus Aerospace presvedčená, že bude schopná skombinovať svoj raketový motor s technológiou nasávania vzduchu pri pohybe motora vpred a vytvoriť raketový motor s kombinovaným cyklom. Takýto motor by umožnil dosiahnuť vynikajúci výkon v širokej škále nadmorských výšok a rýchlostí. Doteraz to bola z veľkej časti teoretická myšlienka spájaná s výskumom na univerzitách, vzdialená komerčnej realizácii. Andrew Duggleby, spoluzakladateľ a technický riaditeľ Venus Aerospace je však presvedčený, že toto bude motor, ktorý otvorí cestu k „hypersonickej ekonomike.“

Firma zatiaľ technológiu testuje pomocou dronu, aby získala poznatky z telemetrie, riadenia letu a iných systémov. Ďalšou etapou by mohol byť ešte tento rok nadzvukový let 8-stopového dronu so súčasným rotujúcim detonačným motorom. Pri takomto teste by bolo cieľom dosiahnuť rýchlosť Mach 2 až Mach 3.

V roku 2025 plánuje Venus väčší, 12-stopový (3,66 m) dron s využitím existujúceho motora. Ten by mal zároveň slúžiť v blízkej budúcnosti ako hypersonické testovacie zariadenie pre americkú armádu. Tento väčší stroj by mal byť schopný dosiahnuť Mach 4 alebo Mach 5.

Hoci konečným cieľom je Mach 9, je pravdepodobné, že Venus Aerospace sa spočiatku zameria na lety s pasažiermi rýchlosťou Mach 3 alebo Mach 4. To je takmer 2x rýchlejšie ako nadzvukové lietadlo Concorde, ktoré dosahovalo maximum tesne nad Mach 2. Aj to je však zatiaľ pre malú firmu, ktorá má aktuálne okolo 75 zamestnancov, veľká výzva a pravdepodobne dosť vzdialená méta.