โดย Edd Gent เผยแพร่เมื่อ 11 พฤษภาคม 2021
ภาพแนวเว็บสล็อตคิดนี้แสดงเครื่องบินไฮเปอร์โซนิคที่ขับเคลื่อนโดยเครื่องยนต์คลื่นระเบิดเฉียง (เครดิตภาพ: แดเนียล เอ. โรซาโต, นาซา)การระเบิดที่ไม่มีที่สิ้นสุดอาจเป็นกุญแจสําคัญในการบินแบบไฮเปอร์โซนิคและเครื่องบินอวกาศที่สามารถบินจากโลกเข้าสู่วงโคจรได้อย่างราบรื่น และตอนนี้ นักวิจัยได้สร้างปรากฏการณ์ระเบิดขึ้นใหม่ ในห้องปฏิบัติการที่สามารถทําให้มันเป็นไปได้
การระเบิดเป็นระเบิดที่ทรงพลังเป็นพิเศษซึ่งเคลื่อนที่ออกไปด้านนอกเร็วกว่าความเร็วของเสียง
การระเบิดครั้งใหญ่ที่เขย่าท่าเรือเบรุตในเลบานอนเมื่อเดือนสิงหาคมที่ผ่านมาเป็นระเบิดและการทําลายล้างอย่างกว้างขวางที่เกิดขึ้นแสดงให้เห็นถึงพลังงานจํานวนมากที่พวกเขาสามารถผลิตได้
นักวิทยาศาสตร์ใฝ่ฝันที่จะสร้างเครื่องยนต์อากาศยานที่สามารถควบคุมพลังงานนี้ได้มานานแล้ว งานฝีมือดังกล่าวสามารถบินในทางทฤษฎีจากนิวยอร์กไปยังลอนดอนในเวลาไม่ถึงหนึ่งชั่วโมง แต่การระเบิดนั้นควบคุมได้ยากอย่างไม่น่าเชื่อและโดยทั่วไปจะมีอายุการใช้งานน้อยกว่าไมโครวินาทีดังนั้นจึงไม่มีใครสามารถทําให้พวกเขาเป็นจริงได้ ที่เกี่ยวข้อง: การระเบิดที่ยิ่งใหญ่ที่สุด 10 อันดับแรกเท่าที่เคยมีมา
จากมหาวิทยาลัยเซ็นทรัลฟลอริดาได้สร้างการตั้งค่าการทดลองที่ช่วยให้พวกเขารักษาการระเบิดในตําแหน่งคงที่เป็นเวลาหลายวินาทีซึ่งนักวิจัยกล่าวว่าเป็นขั้นตอนสําคัญต่อระบบขับเคลื่อนไฮเปอร์โซนิคในอนาคต”สิ่งที่เราพยายามทําที่นี่คือการควบคุมการระเบิดนั้น” Kareem Ahmed รองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลและการบินและอวกาศของมหาวิทยาลัยเซ็นทรัลฟลอริดากล่าวและนําผู้เขียนบทความใหม่เกี่ยวกับการวิจัยที่ตีพิมพ์ในวันจันทร์ (10 พฤษภาคม) ในวารสาร Proceedings of the National Academy of Sciences
”เราต้องการแช่แข็งมันในอวกาศและควบคุมพลังงานนั้น แทนที่จะทําลายอาคารอย่างที่คุณเห็นในเลบานอนตอนนี้ฉันต้องการใช้มันและผลิตแรงผลักดันกับมัน” อาเหม็ดบอกกับ Live Science “ถ้าเราทําแบบนั้นได้ เราก็เดินทางได้เร็วมาก”
ความก้าวหน้านี้สร้างขึ้นจากการวิจัยหลายสิบปีในระบบขับเคลื่อนทางทฤษฎีที่เรียกว่าเครื่องยนต์คลื่นระเบิดเฉียง (ODWE) แนวคิดนี้ทํางานโดยการผสมระหว่างอากาศและเชื้อเพลิงด้วยความเร็วไฮเปอร์โซนิค (มากกว่าห้าเท่าของความเร็วเสียง) ไปยังทางลาดซึ่งสร้างคลื่นกระแทก คลื่นกระแทกนี้ร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วส่วนผสมของเชื้อเพลิงอากาศและทําให้มันระเบิดระเบิดก๊าซไอเสียออกจากด้านหลังของเครื่องยนต์ด้วยความเร็วสูง ผลลัพธ์? แรงผลักดันมากมาย
เมื่อส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงระเบิดด้วยวิธีนี้การเผาไหม้ที่เกิดขึ้นจะมีประสิทธิภาพ
เป็นพิเศษเนื่องจากเกือบ 100% ของเชื้อเพลิงจะถูกเผา การระเบิดยังสร้างแรงกดดันจํานวนมากซึ่งหมายความว่าเครื่องยนต์สามารถสร้างแรงขับได้มากกว่าวิธีการอื่น ๆ ในทางทฤษฎีการระเบิดนี้ควรจะสามารถขับเคลื่อนเครื่องบินด้วยความเร็วสูงสุดของเสียงได้มากถึง 17 เท่านักวิจัยกล่าวว่าซึ่งอาจเร็วพอที่ยานอวกาศจะบินออกจากชั้นบรรยากาศแทนที่จะต้องขึ้นลิฟท์บนจรวด
ความท้าทายคือการค้ําจุนการระเบิดเป็นเวลานานพอที่จะขับเคลื่อนการบินดังกล่าวและการสาธิตการทดลองก่อนหน้านี้ได้ราดออกมาเพียงไม่กี่มิลลิวินาที ปัญหาหลัก, Ahmed กล่าวว่า, อยู่ในการป้องกันไม่ให้ระเบิดจากการเดินทางต้นน้ําจากการเดินทางต้นน้ําไปยังแหล่งเชื้อเพลิง, ที่มันสามารถทําให้เกิดความเสียหายร้ายแรง, หรือปลายน้ําต่อไป, ที่จะฟองออก.
”มีคําถามเสมอว่า “ถ้าคุณถือมันไว้เป็นมิลลิวินาทีหรือมากกว่านั้นคุณเพียงแค่ถือมันไว้ชั่วคราวหรือไม่'” อาเหม็ดบอก “คุณไม่รู้ว่าคุณเสถียรหรือไม่”เพื่อดูว่าพวกเขาสามารถปรับปรุงในบันทึกก่อนหน้านี้ Ahmed และเพื่อนร่วมงานของเขาสร้างชุดห้องยาวประมาณ 2.5 ฟุต (0.76 เมตร) ที่ผสมและความร้อนอากาศและก๊าซไฮโดรเจนก่อนที่จะเร่งความเร็วเป็นความเร็วไฮเปอร์โซนิคและยิงไปที่ทางลาด
โดยการปรับสมดุลสัดส่วนของส่วนผสมของเชื้อเพลิงอากาศอย่างระมัดระวังความเร็วของการไหลของก๊าซและมุมของทางลาดพวกเขาสามารถสร้างระเบิดที่ยังคงอยู่ในตําแหน่งประมาณ 3 วินาที นั่นนานพอที่จะยืนยันว่าการระเบิดมีเสถียรภาพในตําแหน่งคงที่และไม่ได้เดินทางขึ้นหรือลงน้ํา Ahmed กล่าวว่าซึ่งเป็นขั้นตอนแรกที่สําคัญในการตระหนักถึง ODWE ในชีวิตจริง
Frank Lu ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลและการบินและอวกาศของมหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ Arlington ซึ่งเชี่ยวชาญด้านเครื่องยนต์ที่ใช้การระเบิดกล่าวว่าการระเบิดที่มั่นคงเป็นความสําเร็จที่สําคัญ เพื่อพัฒนานักวิจัยเครื่องยนต์ในทางปฏิบัติจะต้องหาวิธีการใช้งานในช่วงของความเร็วและระดับความสูงนักวิจัยทําการทดลองเพียงไม่กี่วินาทีส่วนใหญ่เป็นเพราะความเข้มของการระเบิดกัดเซาะด้านกระจก”เว็บสล็อต
