Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Powstają silniki, które wystartują w kosmos za około 10 lat
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Ciekawostki
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
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 -
przez KopalniaWiedzy.pl
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 -
przez KopalniaWiedzy.pl
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 -
przez KopalniaWiedzy.pl
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 -
przez KopalniaWiedzy.pl
NASA oświadczyła, że pierwszy stopień SLS (Space Launch System) – którego gorący test sprzed czterech dni zakończył się znacznie przed czasem – jest w doskonałej kondycji. Po wstępnej analizie danych stwierdzono, że za przerwanie testu po 67,2 sekundy odpowiedzialne było przekroczenie bardzo restrykcyjnych parametrów testu. Zostały one ustawione bardzo rygorystycznie, gdyż NASA zamierza użyć tego samego stopnia w planowanym na bieżący rok bezzałogowym locie testowym SLS i kapsuły Orion.
Przypomnijmy, że w ramach gorącego testu uruchomiono wszystkie 4 silniki SLS i miały one działać przez 8 minut. Tymczasem po nieco 60 sekundach systemy bezpieczeństwa wyłączyły silniki. Teraz przedstawiciele NASA poinformowali, że do przekroczenia założonych parametrów, co skutkowało zakończeniem testu, doszło w systemie hydraulicznym poruszającym silnikiem nr 2 tak, by symulować ruchy silnika podczas sterowania rakietą w czasie wznoszenia się. Układ bezpieczeństwa, który zakończył test, jest częścią naziemnego systemu testowego. Gdyby do podobnego wydarzenia doszło podczas lotu, SLS kontynuowałaby podróż bez przeszkód.
Podczas testu, mimo iż trwał on znacznie krócej niż zakładano, udało się sprawdzić wszystkie główne systemy i działały one bez zarzutu, a silniki osiągnęły 109% mocy. Jednak nie wszystko poszło jak z płatka. Około 1,5 sekundy po uruchomieniu silników czujniki zanotowały wydarzenie typu main component failure (MCF). Okazało się, że silnik 4 stracił jeden z dodatkowych systemów zabezpieczeń, a jego rozruch rozpoczął się o 6 sekund zbyt wcześnie. Warunki testu nie powodowały przerwania próby w razie wystąpienia tego typu awarii, gdyż systemy kontroli silnika mają wystarczająco dużo powtórzonych systemów bezpieczeństwa, by bezpiecznie można było prowadzić test.
Inżynierowie wciąż szukają też źródła „błysku”, o którym poinformowano zaraz po zakończeniu testu. Na osłonie termicznej jednego z silników są widoczne ślady oddziaływania zewnętrznego źródła ciepła. Dane z czujników pokazują jednak, że temperatury w sekcji silników nie odbiegały od normy, a osłony termiczne spełniły swoje zadanie.
Na razie nie wiadomo, ani czy gorący test zostanie powtórzony, ani czy wynik pierwszego testu wpłynie na termin bezzałogowego lotu próbnego.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.