Znajdź zawartość

Inżynierowie z NASA skonstruowali i przetestowali pierwszy pełnoskalowy silnik rakietowy z rotującą detonacją (RDRE – rotating detonation rocket engine). Tego typu napęd może być przyszłością lotów kosmicznych. Dzięki niemu bowiem rakiety będą lżejsze, mniej skomplikowane i zużyją mniej paliwa. Zaledwie trzy lata temu powstał matematyczny model takiego silnika oraz niewielki prototyp, co pozwoliło inżynierom na rozpoczęcie testów urządzenia. Konwencjonalny silnik rakietowy uzyskuje ciąg dzięki spalaniu paliwa i wyrzucaniu go z tyłu. Silnik z rotującą detonacją składa się z koncentrycznych cylindrów, pomiędzy które wpływa paliwo. Zostaje ono tam zapalone. Dochodzi do gwałtownego uwolnienia ciepła w postaci fali uderzeniowej. Jest to silny impuls gazów o wysokiej temperaturze i ciśnieniu, które poruszają się szybciej od prędkości dźwięku. O ile w konwencjonalnych silnikach stosowane są liczne podzespoły odpowiedzialne za kierowanie i kontrolowanie reakcji spalania, to nie są one potrzebne w silnikach RDRE. Napędzana procesem spalania fala uderzeniowa w sposób naturalny przemieszcza się w komorze, zapalając kolejne porcje paliwa. To bardzo gwałtowny proces, w wyniku którego można uzyskać większy ciąg, zużywając przy tym mniej paliwa. NASA poinformowała właśnie o wynikach ubiegłorocznego testu silnika RDRE. Został on uruchomiony kilkanaście razy i pracował w sumie przez 10 minut. Celem testu było sprawdzenie, czy poszczególne podzespoły są w stanie wytrzymać przez dłuższy czas ekstremalne temperatury i ciśnienie. Podczas pracy z pełną mocą silnik przez niemal minutę wygenerował ciąg o mocy ok. 18 kN, czyli ok. 400 razy mniejszy niż ciąg F-1, najpotężniejszego w historii jednokomorowego silnika na paliwo płynne, który napędzał Saturna V, najpotężniejszą rakietę w dziejach. Średnie ciśnienie w komorze spalania wyniosło 4,2 MPa. To najwyższa wartość ciśnienia osiągnięta w tego typu silniku. Udane testy RDRE pozwalają NASA myśleć o wykorzystaniu tej technologii w przyszłości. Obecnie inżynierowie pracują nad RDRE wielokrotnego użytku, który wygeneruje ciąg 44,5 kN. Posłuży on do testów porównujących tego typu konstrukcję z obecnie używanymi silnikami. « powrót do artykułu

Na University of Bath powstał niezwykle lekki materiał, który może wyciszyć silniki samolotów i znacząco poprawić komfort pasażerów. To najlżejszy ze znanych materiałów izolujących, który może zmniejszyć hałas generowany przez silniki startujących odrzutowców do poziomu zbliżonego do hałasu generowanego przez... suszarkę do włosów. Metr sześcienny aerożelu z tlenku grafenu i poli(alkoholu winylowego) waży zaledwie 2,1 kilograma, co czyni go najlżejszym kiedykolwiek wyprodukowanym materiałem izolującym. Jego twórcy zapewniają, że może on obniżyć hałas generowany przez silniki samolotu ze 105 do 89 decybeli, zatem do poziomu przeciętnej suszarki do włosów. Jednocześnie niemal nie wpływałby na wagę całego samolotu. Obecnie naukowcy z Materials and Structures Centre (MAST) na Bath University pracują nad optymalizacją swojego aerożelu. Chcą, by lepiej rozpraszał on ciepło, co zmniejszy zużycie paliwa i poprawi bezpieczeństwo. "To niezwykle interesujący materiał, który może znaleźć wiele zastosowań. Początkowo w przemyśle lotniczym i kosmicznym, ale potencjalnie również w samochodowym, transporcie morskim czy budownictwie", mówi profesor Michele Meo, który stał na czele zespołu badawczego. "Udało się nam wyprodukować tak lekki materiał dzięki połączeniu ciekłych tlenku grafenu i polimeru, które formowane są tak, by zamknąć wewnątrz bąble powietrza. Możemy porównać tę technikę z ubijaniem bezy. Otrzymujemy ciało stałe, zawierające dużo powietrza". Twórcy nowego materiału oceniają, że może on trafić na rynek już za 18 miesięcy. « powrót do artykułu

Naukowcy z USA po raz pierwszy w historii doprowadzili do detonacji, w której fala pozostaje przez jakiś czas nieruchomo. Detonację taką przeprowadzono w prototypowym silniku, a naukowcy mają nadzieję, że tego typu system może w przyszłości posłużyć do rozpędzenia samolotu czy promu kosmicznego do prędkości nawet 17-krotnie przewyższającej prędkość dźwięku. Większość wybuchów to deflagracje, podczas których materiał wybuchowy rozkłada się stosunkowo powoli, a sama fala takiego wybuchu rozprzestrzenia się znacznie wolniej niż prędkość dźwięku. To właśnie deflagracja jest obecnie wykorzystywana w transporcie. Z nią mamy do czynienia w silnikach spalinowych. To jednak detonacja, czyli wybuch, w którym fala rozprzestrzenia się z prędkością ponaddźwiękową, dostarcza więcej energii i w sposób bardziej efektywny. Jednak takie intensywne uwalnianie się energii jest zjawiskiem niestabilnym i trudnym do kontrolowania. Jeśli jednak udałoby się je opanować, mogłoby posłużyć np. do osiągania prędkości naddźwiękowych w lotach kosmicznych czy nawet podczas lotów międzykontynentalnych na Ziemi. Z obliczeń specjalistów wynika, że można by skonstruować silnik rozpędzający samolot do prędkości 6–17 machów. Naukowcy z University of Central Florida i Naval Research Laboratory zaprezentowali silnik wykorzystujący detonację. Przed rokiem informowaliśmy, o innym typie takiego silnika – rotacyjnym silniku detonacyjnym. Tym razem jest to silnik ze stabilną falą uderzeniową, która pozostaje w tej samej pozycji. Chcieliśmy uzyskać właściwą mieszankę detonacyjnych, przy właściwej prędkości i zamrozić ją w przestrzeni, mówi Kareem Ahmed. Uczeni stworzyli prototypowy silnik o nazwie HyperReact (high-enthalpy hypersonic reacting facility). Podzielony jest on na trzy sekcje. W pierwszej, komorze mieszania, dochodzi do zapłonu mieszaniny wodoru i powietrza. Pojawia się gorące powietrze o wysokim ciśnieniu, które przepływa do kolejnej komory – dyszy konwergencji-dywergencji (CD). Gdy gorące powietrze tam trafia, dodawany jest strumień bardzo czystego wodoru. Kształt dyszy CD jest dobrany tak, by przyspieszać całą mieszankę do prędkości około 4,5 machów. W ostatniej komorze znajduje się rampa ustawiona pod kątem 30 stopni. Mieszanka z olbrzymią prędkością trafia na rampę, gdzie dochodzi do detonacji i wyrzucenia z duża prędkością spalin z tyłu silnika. Pojawia się też duże ciśnienie. Mamy wszystko, co trzeba, by wygenerować duży ciąg. A metoda jest też bardzo wydajna, gdyż spalane jest niemal 100% paliwa. Naukowcy odkryli, że manipulując mieszkanką, temperaturą oraz przepływem powietrza w komorach, są w stanie wytworzyć na rampie falę uderzeniową, która pozostaje w miejscu przez około 3 sekundy. Ahmed wyjaśnia, że napęd detonacyjny byłby znacznie bardziej efektywny niż napęd deflagracyjny. Osiągnięcie prędkości naddźwiękowych ma olbrzymie znacznie, gdyż obecnie nie dysponujemy systemami, które to potrafią. Jedyne, co obecnie nadaje nam prędkość naddźwiękową jest silnik rakietowy. To nie jest efektywne rozwiązanie. Gdyby było, loty w przestrzeni kosmicznej byłyby czymś powszechnym, a są niezwykle kosztowne. Pojazd kosmiczny napędzany takim silnikiem nie potrzebowałby rakiet nośnych, by opuścić Ziemię. Teraz, gdy udowodniono, że możliwe jest stworzenie silnika z ukośną falą detonacyjną, uczeni chcą prowadzić eksperymenty z różnymi rodzajami paliwa i różną prędkością przemieszczania się mieszanki paliwowej. Mają nadzieję, że dzięki temu określą parametry, przy których detonacja jest stabilna i możliwa do kontrolowania. Tyko wówczas można będzie tego typu silnik zastosować w praktyce. « powrót do artykułu

Rewolucyjny silnik Sabre z powodzeniem przeszedł niezwykle ważny test. Firma Reaction Engines poinformowała, że jego kluczowy element, wymiennik ciepła zapobiegający przegrzaniu silnika, przetestowano w warunkach odpowiadających lotowi z prędkością 5 Mach. Silnik Sabre samoloty, które mają latać z kilkukrotną prędkością dźwięku. Zbliżamy się do momentu, w którym lot z Londynu do Sydney będzie trwał tyle, co film wyświetlany na pokładzie samolotu. Albo i do momentu, w którym spędzimy dwutygodniowe wakacje na orbicie. Sabre to hybryda silnika odrzutowego, rakietowego i strumieniowego. Do osiągnięcia prędkości około 6 machów i wysokości 26 kilometrów ma on działać jak silnik odrzutowy. Następnie wloty powietrza zostaną zamknięte, a Sabre przełączy się w tryb silnika rakietowego. Twórca silnika, firma Reaction Engines, ma nadzieję, że trafi on do samolotów wojskowych, pasażerskich i pojazdów kosmicznych wielokrotnego użytku. W firmę zainwestowały już takie przedsiębiorstwa jak BAE Systems, Rolls-Royca i boeing. Otrzymała ona też wsparcie finansowe od brytyjskiego rządu, amerykańskiej DARPA i Europejskiej Agencji Kosmicznej. Ostatnie testy wykazały, że wymiennik ciepła Sabre jest najbardziej wydajnym urządzeniem tego typu, jakie kiedykolwiek zastosowano w silniku rakietowym. Już przed kilku laty okazało się, że w ciągu mniej niż 1/100 sekundy jest on w stanie schłodzić powietrze z 1000 do -150 stopni Celsjusza bez pojawiania się szronu. Teraz widzimy, że pracuje przy olbrzymich prędkościach. Mach 5 to ponaddwukrotnie większa prędkość niż osiągał Concorde i o ponad 50% wiięcej niż najszybszy samolot odrzutowy świata, SR-71 Blackbird, wyjaśniają przedstawiciele Reaction Engines. Udany test wymiennika ciepła oznacza, że w ciągu najbliższych 12-18 miesięcy będzie można przetestować cały silnik. Reaction Engines kończy właśnie budowę nowego zakładu w Westcott na południu Anglii, gdzie będą prowadzone kolejne testy. Inżynierowie zaczęli też zarysowywać projekty pierwszych testów silnika Sabre w powietrzu. Miałyby się one odbyć w przyszłej dekadzie. Specjaliści zastanawiają się nad wykorzystaniem drona lub istniejącego modelu samolotu. Tymczasem brytyjskie Ministerstwo Obrony chce na bazie Sabre już teraz udoskonalać silniki istniejących samolotów odrzutowych. W lipcu bieżącego roku dowódca brytyjskich sił powietrznych stwierdził, że technologia schładzania powietrza w Sabre może zostać zastosowana w silnikach EJ-200 napędzających myśliwce Typhoon. « powrót do artykułu

Korzyści z rosnącej sprzedaży samochodów elektrycznych są całkowicie niwelowane przez rosnącą popularność SUV-ów. Spadek sprzedaży ropy naftowej, spowodowany coraz większym zapotrzebowaniem na pojazdy elektryczne został całkowicie wyrównany przez wzrost konsumpcji ropy przez SUV-y, informują Laura Cozzi i Apostolos Petropoulos z Międzynarodowej Agencji Energii w Paryżu. W 2020 roku zużycie ropy naftowej przez samochody, w tym SUV-y, spadło o 10%, czyli o ponad 1,8 miliona baryłek dziennie. Większość tego spadku związana jest z pandemią, która spowodowała, iż ludzie mniej podróżują. Jest to zatem najprawdopodobniej zjawisko tymczasowe. Jednak za niewielką część spadku, około 40 000 baryłek dziennie, odpowiada wzrost liczby samochodów elektrycznych, szacują Cozzi i Patropoulos. W roku 2020 sprzedaż pojazdów elektrycznych gwałtownie wzrosła, mówi Patropoulos. Niestety, wzrosła też sprzedaż SUV-ów. I ile całkowita sprzedaż samochodów spadła, to aż 42% kupujących wybrało SUV-a, zatem sprzedano o 3% więcej tego typu pojazdów niż w roku 2019. Obecnie po drogach całego świata jeździ ponad 280 milionów SUV-ów. Jeszcze w 2010 roku było ich mniej niż 50 milionów. Przeciętny SUV spala o 20% więcej paliwa niż samochód osobowy średniej wielkości. Popularność SUV-ów spowodowała, że korzyści z zakupów samochodów elektrycznych zostały całkowicie zniwelowane. SUV-y przyczyniają się do utrzymania poziomu zanieczyszczeń emitowanych przez samochody. W latach 2010–2020 globalna emisja CO2 z samochodów osobowych zmniejszyła się o 350 milionów ton. Główne przyczyny to zwiększona wydajność silników oraz rosnąca popularność samochodów elektrycznych. Jednocześnie jednak emisja z SUV-ów wzrosła o ponad 500 milionów ton. I to właśnie rosnąca popularność SUV-ów powoduje, że pomimo coraz lepszych silników i coraz popularniejszych samochodów elektrycznych, ogólna emisja z samochodów osobowych nie spada. Przyczyną popularności tego typu samochodów jest postrzeganie ich jako symboli statusu materialnego, rosnąca zamożność ludności w takich krajach jak Indie czy RPA oraz fakt, że SUV-y są bardzo intensywnie reklamowane przez koncerny samochodowe. Zapewniają one bowiem wyższy margines zysku niż standardowe pojazdy. Na rynku zaczęły pojawiać się też elektryczne SUV-y. Być może z czasem bardziej się one rozpowszechnią. Jednak trzeba pamiętać, że nawet wówczas większy i cięższy samochód wymaga zużycia większej ilości surowców do produkcji, a elektryczny SUV zużywa około 15% więcej energii niż mniejszy elektryczny samochód. « powrót do artykułu

W 2015 roku zanieczyszczenia powietrza spowodowane przez silniki spalinowe zabiły około 385 000 osób, wynika z badań przeprowadzonych przez International Council on Clean Transportation (ICTT) i dwa amerykańskie uniwersytety. Silniki diesla są odpowiedzialne za 47% z tych zgonów, jednak w krajach takich jak Francja, Niemcy, Włochy i Indie, gdzie pojazdów z silnikami diesla jest wyjątkowo dużo, odsetek ten wynosi nawet 66%. Naukowcy przyjrzeli się emisji z silników samochodów osobowych, ciężarówek, autobusów, statków oraz pojazdów i urządzeń używanych w rolnictwie i budownictwie. Zbadali ich wpływ na nasze zdrowie. Odkryli, że sektor transportowy odpowiada za 11% z 3,4 miliona zgonów powodowanych przez zanieczyszczone powietrze. Łączny koszt problemów zdrowotnych powodowanych przez transport to około biliona dolarów (880 miliardów euro). W samych tylko Chinach spaliny samochodowe zabiły w 2015 roku około 114 000 osób. W USA doliczono się 22 000 zgonów, z czego 43% było spowodowanych przez silniki diesla. W Indiach umarło 74 000 osób, w Niemczech 13 000, we Włoszech 7800, a we Francji 6400. Jeśli spojrzymy na transport w porównaniu do innych źródeł zanieczyszczenia powietrza to najgorsza sytuacja jest w... Niemczech. Tam z powodu spalin z rur wydechowych umiera 17 na 100 000 mieszkańców. To 3-krotnie więcej niż średnia światowa. Najbardziej niebezpiecznymi miastami pod względem zgonów z powodu zanieczyszczeń generowanych przez transport są Mediolan, Turyn, Stuttgart, Kijów, Kolonia, Berlin i Londyn. Badacze podkreślają przy tym, że ich szacunki są bardzo ostrożne, gdyż nie brali pod uwagę wszystkich rodzajów szkodliwej emisji ani chorób powodowanych przez transport. « powrót do artykułu

Na zlecenie NASA rozpoczęto produkcję silników rakietowych, które zostaną wykorzystane dopiero za około 10 lat. Z jednej strony NASA zabezpiecza w ten sposób możliwość wynoszenia dużych ładunków na orbitę okołoziemską, a z drugiej płaci de facto za utrzymanie miejsc pracy. Coraz głośniej pojawiają się pytania, o celowość tego przedsięwzięcia. Gdy w 2011 roku promy kosmiczne zakończyły loty, NASA miała w 15 głównych silników wielokrotnego użytku i od tamtej pory z części zapasowych zbudowano dodatkowy silnik. Jako, że system SLS będzie wykorzystywał cztery silniki w swoim głównym stopniu, NASA już teraz dysponuje wystarczającą liczbą silników, by przeprowadzić cztery starty SLS. Jeśli jednak system ten się sprawdzi, może odbyć się więcej startów, więc będzie potrzeba więcej silników. W 2016 roku NASA podpisała z firmą Aerojet Rocketdyne kontrakt o wartości 1,16 miliarda dolarów, który przewiduje ponowną produkcję zmodyfikowanych silników RS-25, które były wykorzystywane w promach kosmicznych. Dodatkowo Agencja zamówiła sześć silników, co zwiększyło wartość kontraktu do 1,5 miliarda USD. Teraz Aerojet poinformowała o rozpoczęciu produkcji tych sześciu silników.Wszystkie one mają zostać dostarczone NASA do lipca 2024 roku i prawdopodobnie zostaną użyte od piątego startu SLS. Obecnie NASA planuje, że pierwszy start SLS będzie miał miejsce w czerwcu 2020 roku, jednak niewykluczone, że zostanie on przesunięty na rok 2021 lub jeszcze później, jeśli pojawią się jakieś trudności techniczne. Planuje się też, że starty SLS będą odbywały się co roku, jednak prawdopodobnie zamierzenie to nie zostanie zrealizowane od razu, zatem można spodziewać się, że piąty start SLS, ten, do którego produkowane są wspomniane silniki, będzie miał miejsce w drugiej połowie lat 20. Faktem jest, że RS-25D to najbardziej wydajny silnik rakietowy na paliwo płynne. Mimo to pojawia się pytanie o sensowność całego przedsięwzięcia. W drugiej połowie lat 20. firma Blue Origin powinna już oferować usługi swojego systemu New Glenn, a SpaceX powinna mieć za sobą pierwsze testy Big Falcon Rocket. Oba systemy będą w stanie wynieść duże ładunki na orbitę, a jednocześnie będą znacznie tańsze od SLS. Obecnie szef NASA, Jim Brindenstine, uważa, że należy kontynuować prace nad SLS, chociaż zdaje sobie sprawę z tego, że sytuacja może się zmienić. Jeśli nadejdzie dzień, że ktoś inny będzie w stanie wynieść odpowiedni ładunek na orbitę, to będziemy musieli to przemyśleć. Przemysł kosmiczny ciągle ewoluuje, stwierdził. Także prezydent Trump zdaje sobie sprawę z kosztów generowanych przez NASA. Kilka miesięcy temu, po udanym starcie rakiety Falcon Heavy, prezydent stwierdził: Zauważyłem, że jej koszt to 80 milionów dolarów. Gdyby zbudował ją rząd, to ta sama rzecz kosztowałaby 40 albo 50 razy więcej. Dosłownie. I gdy słyszę 80 milionów... Od NASA słyszę całkiem inne liczby. Jest w tym sporo racji. Za te 1,5 miliarda dolarów, jakie NASA zapłaciła za rozpoczęcie produkcji RS-25 i dostarczenie 6 silników Agencja mogłaby kupić sobie 16 startów systemu Falcon Heavy, który może wynieść na orbitę ładunki o masie 20% mniejszej niż planowane możliwości SLS. Pojawiają się też pytania, o sensowność użycia RS-25D w jednorazowym systemie SLS. Te arcydzieła sztuki inżynieryjnej są niezwykle drogie, bardzo wydajne, skomplikowane i trudne w produkcji, Wykorzystanie ich do pojedynczego startu można porównać do złomowania luksusowego samochodu po jednorazowej przejażdżce. « powrót do artykułu

Odpadowe olejki eteryczne można mieszać z dieslem. Mieszanka zapewnia podobne osiągi jak czyste paliwo, a jednocześnie pozwala ograniczyć emisję niektórych zanieczyszczeń. Ashrafur Rahman z Uniwersytetu Technicznologicznego Queensland testował wpływ olejków pomarańczowego, eukaliptusowego i herbacianego na osiągi silnika i emisję zanieczyszczeń (właściwości spalania). W mieszance olejki stanowiły 10%, a diesel 90%. Testy prowadzono na 6-cylindrowym silniku o pojemności 5,9 l. Ponieważ [w sektorze medycznym] mogą być wykorzystane tylko olejki klasy terapeutycznej, pozostają spore objętości niskiej jakości olejków odpadowych. Obecnie są one [po prostu] składowane i czekają na wykorzystanie. Nasze testy pokazały, że mieszanki zapewniają niemal taką samą moc, jak czysty diesel. Następuje tylko nieznaczny wzrost spalania. Groźne dla ludzkiego zdrowia zanieczyszczenia pyłowe były niższe niż w przypadku czystego diesla, lecz emisja tlenku azotu, prekursora smogu fotochemicznego, okazała się nieco wyższa. Rahman dodaje, że najpierw mieszanka olejków z dieslem znajdzie zapewne zastosowanie na farmach, głównie w pojazdach wykorzystywanych przez producentów olejków. Po ulepszeniu kluczowych właściwości, olejki eteryczne będą mogły [jednak] trafić do wszystkich pojazdów z silnikami Diesla. « powrót do artykułu