Trung Quốc có động cơ đặc biệt đầu tiên thế giới cho máy bay siêu thanh
Trung Quốc phát triển động cơ siêu thanh kích nổ sử dụng nhiên liệu giá rẻ đầu tiên trên thế giới, giúp máy bay bay nhanh gấp 9 lần âm thanh.
Trung Quốc đang phát triển máy bay siêu thanh có khả năng bay tới bất cứ nơi nào trên Trái đất trong vòng 1-2 tiếng. Ảnh: Space Transportation
Tờ SCMP cho hay, nhóm các nhà nghiên cứu Trung Quốc do Liu Yunfeng - kỹ sư cao cấp của Viện Cơ học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc dẫn đầu - đã chia sẻ chi tiết kỹ thuật của động cơ chạy bằng dầu hỏa (kerosene) trong một bài báo đăng trên tạp chí Experiments in Fluid Mechanics ngày 11.11.
Chưa có kết quả thử nghiệm nào đối với động cơ kích nổ siêu thanh sử dụng kerosene được công bố trước đây.
Một động cơ kích nổ có thể hoạt động hiệu quả và mạnh mẽ hơn các động cơ siêu thanh khác. Sóng xung kích kích hoạt một loạt vụ nổ xảy ra gần như ngay lập tức và giải phóng nhiều năng lượng hơn đáng kể so với động cơ đốt trong thông thường với cùng một lượng nhiên liệu, đặc biệt là ở tốc độ trên Mach 8 (9.878km/h).
Các nhà khoa học trên thế giới đã chế tạo được động cơ kích nổ, nhưng chủ yếu sử dụng hydro làm nhiên liệu, loại động cơ này có giá thành cao và có nguy cơ nổ cao.
Động cơ của Liu sử dụng RP-3, một loại nhiên liệu phản lực thường thấy ở các sân bay Trung Quốc. Theo ông Liu, dầu kerosene là nhiên liệu được lựa chọn cho các động cơ hút khí do mật độ năng lượng cao, dễ bảo quản và dễ vận chuyển.
Các nhà khoa học Trung Quốc thử nghiệm động cơ sóng kích nổ siêu thanh trong đường hầm xung kích JF-12 ở Bắc Kinh. Ảnh: Viện Cơ học, Viện Khoa học Trung Quốc
Ý tưởng sử dụng nhiên liệu phản lực cho máy bay siêu thanh đã xuất hiện trong nhiều thập kỷ, nhưng khó khăn trong việc đánh lửa kerosene trong không khí cực nóng và dịch chuyển nhanh đã đặt ra thách thức cho các nhà khoa học.
Dầu kerosene cháy chậm hơn hydro, vì vậy động cơ chạy bằng kerosene thường yêu cầu buồng kích nổ dài hơn để duy trì hỗn hợp nhiên liệu-không khí trong thời gian dài hơn.
Các mô hình máy tính ước tính rằng buồng kích nổ của động cơ chạy bằng kerosene sẽ cần dài hơn 10 lần so với động cơ sử dụng hydro.
Theo nhóm nghiên cứu, việc tăng thêm chiều dài là không thể đối với hầu hết các máy bay siêu thanh, nơi mỗi milimet đều có giá trị.
Nhưng các nhà khoa học Trung Quốc đã phát hiện ra rằng một sửa đổi đơn giản - thêm một mấu có kích thước bằng ngón tay cái vào bề mặt cửa hút gió của động cơ - có thể giúp đánh lửa kerosene dễ dàng hơn trong khi vẫn giữ được kích thước nhỏ gọn của buồng kích nổ.
Khi không khí đến miệng hẹp của cửa hút gió hình nêm của động cơ, các phân tử không khí chuyển động nhanh bị nén lại và nung nóng.
Sau đó, không khí nóng trộn với những giọt dầu kerosene nhỏ sẽ vỡ ra để tạo thành các phân tử thậm chí còn nhỏ hơn.
Khi hỗn hợp không khí và nhiên liệu tiếp xúc với mấu trên mặt nhẵn của cửa hút gió sẽ tạo ra sóng xung kích.
Động cơ đốt cháy kerosene, tạo ra một loạt vụ nổ trong vòng một phần nghìn giây sau khi đánh lửa. Ảnh: Viện Cơ học, Viện Khoa học Trung Quốc
Kết quả của thử nghiệm được tiến hành trong các điều kiện khác nhau trong đường hầm JF-12, cho thấy các sóng xung kích được tạo ra theo cách này không chỉ có thể đánh lửa kerosene mà còn giúp giới hạn vụ nổ trong một không gian nhỏ, tạo ra lực đẩy ổn định.
Chính phủ Trung Quốc có kế hoạch ứng dụng công nghệ siêu thanh để phát triển một đội máy bay siêu thanh có thể vận chuyển hành khách đến bất cứ đâu trên Trái đất trong vòng một hoặc hai giờ.
Trong khi đó, nhà thầu quốc phòng Lockheed Martin của Mỹ có kế hoạch thực hiện chuyến bay đầu tiên của SR-72 - máy bay do thám siêu thanh không người lái được gọi là "Con trai của Blackbird" - vào năm 2025.
Máy bay siêu thanh phải có khả năng thực hiện các chuyến bay đường dài thông thường trong điều kiện khắc nghiệt. Theo các nhà khoa học và kỹ sư tham gia phát triển công nghệ, việc giảm chi phí xây dựng và vận hành vẫn là một thách thức lớn.
