Ein Pulsdetonationsmotor oder "PDE", ist ein Typ des Antrieb-Systems, das Detonationswellen an combust der Brennstoff und die Oxydationsmittel-Mischung verwendet. Der Motor wird pulsiert, weil die Mischung im Verbrennungsraum zwischen jeder von einer Zünden-Quelle begonnenen Detonationswelle erneuert werden muss. Theoretisch kann ein PDE vom Unterschall-bis zu einer Hyperschallfluggeschwindigkeit grob des Machs 5 funktionieren. Ein PDE ideales Design kann eine thermodynamische Leistungsfähigkeit höher haben als andere Designs wie Turbojets und turbofans, weil eine Detonationswelle schnell die Mischung zusammenpresst und Hitze am unveränderlichen Volumen hinzufügt. Folglich sind bewegende Teile wie Kompressor-Spulen im Motor nicht notwendigerweise erforderlich, der gesamtes Gewicht bedeutsam reduzieren und kosten konnte. PDEs sind für den Antrieb seit mehr als 70 Jahren betrachtet worden. Schlüsselprobleme für die weitere Entwicklung schließen das schnelle und effiziente Mischen des Brennstoffs und Oxydationsmittels, der Verhinderung des Autozündens und Integration mit einer kleinen Bucht und Schnauze ein.

Bis heute ist kein praktischer PDE in die Produktion gestellt worden, aber mehrere Prüfstand-Motoren sind gebaut worden, und einer wurde in ein Demonstrationsflugzeug der niedrigen Geschwindigkeit erfolgreich integriert, das im angetriebenen Flug des anhaltenden PDE 2008 geflogen ist. Im Juni 2008 hat Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) Blackswift entschleiert, der beabsichtigt war, um diese Technologie zu verwenden, um Geschwindigkeiten bis zum Mach 6 zu erreichen. Jedoch wurde das Projekt bald später im Oktober 2008 annulliert.

Konzept

Alle regelmäßigen Düsenantriebe und die meisten Raketentriebwerke funktionieren auf der Verpuffung des Brennstoffs, d. h. des schnellen, aber Unterschallverbrennens des Brennstoffs. Der Pulsdetonationsmotor ist ein Konzept zurzeit in der aktiven Entwicklung, um einen Düsenantrieb zu schaffen, der auf der Überschalldetonation des Brennstoffs funktioniert.

Die grundlegende Operation des PDE ist diesem des Pulsdüsenantriebs ähnlich; Luft wird mit dem Brennstoff gemischt, um eine feuergefährliche Mischung zu schaffen, die dann entzündet wird. Das resultierende Verbrennen vergrößert außerordentlich den Druck der Mischung zu etwa 100 Atmosphären (10 MPa), der sich dann durch eine Schnauze für den Stoß ausbreitet. Um sicherzustellen, dass die Mischung am Ende abgeht, dadurch das Flugzeug vorwärts stoßend, wird eine Reihe von Verschlüssen verwendet, um die Vorderseite des Motors zu sperren. Die sorgfältige Einstimmung der kleinen Bucht sichert die Verschlüsse nahe rechtzeitig, um die Luft zu zwingen, in einer Richtung nur durch den Motor zu reisen.

Der Hauptunterschied zwischen einem PDE und einem traditionellen Pulsdüsenantrieb ist, dass die Mischung Unterschallverbrennen, aber statt dessen Überschalldetonation nicht erlebt. Im PDE, dem Sauerstoff und Kraftstoffkombinationsprozess, ist effektiv eine Explosion statt des Brennens Überschall-. Der andere Unterschied ist, dass die Verschlüsse durch hoch entwickeltere Klappen ersetzt werden. In einigen PDE Designs von General Electric werden die Verschlüsse durch das sorgfältige Timing mit den Druck-Unterschieden zwischen den verschiedenen Gebieten des Motors beseitigt, um sicherzustellen, dass der "Schuss" nach hinten vertrieben wird.

Die Hauptnebenwirkung der Änderung im Zyklus besteht darin, dass der PDE beträchtlich effizienter ist. Im Pulsdüsenantrieb stößt das Verbrennen einen beträchtlichen Betrag der Mischung des Brennstoffs/Luft (die Anklage) die Hinterseite des Motors, bevor es eine Chance gehabt hat (so die Spur der Flamme zu brennen, die auf dem v-1 gesehen ist, der Bombe fliegt). Sogar während innerhalb des Motors sich das Volumen von Mischung ständig ändert, der eine ineffiziente Weise ist, Brennstoff zu verbrennen. Im Gegensatz verwendet der PDE absichtlich einen Hochleistungsverbrennen-Prozess, der die ganze Anklage verbrennt, während es noch innerhalb des Motors an einem unveränderlichen Volumen ist.

sagt, vergrößert das den Betrag der Hitze, die pro Einheit des Brennstoffs über irgendwelchen anderen Motoren erzeugt ist, obwohl die Konvertierung dieser Energie in den Stoß ineffizient bleiben würde. Ein Verbrennen-Prozess, der fähig ist, mehr Hitze pro Einheit des Brennstoffs zu erzeugen, würde natürlich in unzähligen Anwendungen unglaublich wertvoll sein.

Eine andere Nebenwirkung, die noch nicht im praktischen Gebrauch demonstriert ist, ist die Zykluszeit. Traditionelle pulsejet Spitzen an ungefähr 250 Pulsen pro Sekunde wegen der Zykluszeit der mechanischen Verschlüsse, aber des Zieles des PDE ist Tausende von Pulsen pro Sekunde so schnell, dass es von einer Technikperspektive grundsätzlich dauernd ist. Das sollte helfen, den sonst pulsejet hoch Schwingmotor wegzuräumen - viele kleine Pulse werden weniger Volumen schaffen als eine kleinere Zahl von größeren Pulsen für denselben Nettostoß. Leider sind Detonationen oft lauter als Verpuffungen.

Die Hauptschwierigkeit mit einem Pulsdetonationsmotor fängt die Detonation an. Während es möglich ist, eine Detonation direkt mit einem großen Funken anzufangen, ist der Betrag des Energieeingangs sehr groß und ist für einen Motor nicht praktisch. Die typische Lösung ist, einen Übergang der Verpuffung zur Detonation (DDT) zu verwenden - d. h. eine energiereiche Verpuffung anzufangen, und es haben, beschleunigen unten eine Tube zum Punkt, wo es schnell genug wird, um eine Detonation zu werden. Wechselweise kann die Detonation um einen Kreis gesandt werden, und Klappen stellen sicher, dass nur die höchste Maximalmacht ins Auslassventil lecken kann.

Dieser Prozess ist viel mehr kompliziert, als es, wegen des Widerstands das Vorrücken wavefront Begegnungen (ähnlich der Welle-Schinderei) klingt. DDTs kommen viel mehr sogleich vor, wenn es Hindernisse in der Tube gibt. Am weitesten verwendet ist die "Spirale von Shchelkin", die entworfen wird, um die nützlichsten Wirbel mit dem geringen Widerstand zur bewegenden Mischung des Brennstoffs/Luft/Auslassventils zu schaffen. Die Wirbel führen zur Flamme, die sich in vielfache Vorderseiten trennt, von denen einige umgekehrt gehen und mit anderen Vorderseiten, und dann kollidieren, beschleunigen sich in Vorderseiten vor ihnen.

Das Verhalten ist schwierig zu modellieren, und vorauszusagen, und zu forschen, sind andauernd. Als mit herkömmlichem pulsejets gibt es zwei Haupttypen von Designs: valved und valveless. Designs mit Klappen stoßen auf dieselben zur Entschlossenheit schwierigen mit ihren pulsejet Entsprechungen gestoßenen Tragen-Probleme. Designs von Valveless verlassen sich normalerweise auf Abnormitäten im Luftstrom, um einen Einwegfluss zu sichern und sind sehr hart, in einem regelmäßigen DDT zu erreichen.

NASA erhält ein Forschungsprogramm auf dem PDE aufrecht, der auf den schnelllaufenden, über das Mach 5, Ziviltransportsysteme gerichtet wird. Jedoch ist der grösste Teil der PDE Forschung in der Natur militärisch, weil der Motor verwendet werden konnte, um eine neue Generation des Hochleistungs-, Langstreckenaufklärungsflugzeuges zu entwickeln, das hoch genug fliegen würde, um außer der Reihe jeder aktuellen Fliegerabwehrverteidigung zu sein, während es Reihe anbietet, die beträchtlich größer ist als der SR-71, der verlangt hat, dass eine massive Tankschiff-Unterstützungsflotte in der Operation verwendet hat.

Während der grösste Teil der Forschung auf dem hohen Geschwindigkeitsregime ist, scheinen neuere Designs mit viel höheren Pulsraten in den Hunderttausenden, gut sogar mit Unterschallgeschwindigkeiten zu arbeiten. Wohingegen traditionelle Motordesigns immer Umtausche einschließen, die sie auf eine "beste Geschwindigkeit" Reihe beschränken, scheint der PDE, sie mit allen Geschwindigkeiten zu überbieten. Both Pratt & Whitney und General Electric haben jetzt aktive PDE Forschungsprogramme in einem Versuch, die Designs zu kommerzialisieren.

Schlüsselschwierigkeiten in Pulsdetonationsmotoren erreichen DDT ohne zu verlangen, dass eine Tube es lange genug unpraktisch und Schinderei auferlegend auf dem Flugzeug macht (das Hinzufügen, dass eine U-Kurve in die Tube die Detonationswelle auslöscht); das Reduzieren des Geräusches (häufig beschrieben als das Scheinen einem Presslufthammer); und die Dämpfung des strengen Vibrierens durch die Operation des Motors verursacht.

Der erste PDE hat Flug angetrieben

Der erste Flug eines durch einen Pulsdetonationsmotor angetriebenen Flugzeuges hat an Mojave Air & Space Port am 31. Januar 2008 stattgefunden. Das Projekt wurde von Air Force Research Laboratory and Innovative Scientific Solutions, Inc entwickelt. Das für den Flug ausgewählte Flugzeug war schwer modifizierte Schuppige Zusammensetzungen Lange-EZ, genannt Nordlicht. Der Motor hat aus vier Tuben bestanden, die Pulsdetonationen an einer Frequenz von 80 Hz erzeugen, bis zu 200 Pfunde des Stoßes (890 Newton) schaffend. Viele Brennstoffe wurden betrachtet und von den Motorentwicklern in den letzten Jahren geprüft, aber ein raffiniertes Oktan wurde für diesen Flug verwendet. Ein kleines Rakete-System wurde verwendet, um den Abschuss des Langen-EZ, aber der PDE zu erleichtern, der unter seiner eigenen Macht seit 10 Sekunden an einer Höhe von etwa 100 Fuß (30 m) bedient ist. Offensichtlich hat dieser Flug mit einer niedrigen Geschwindigkeit stattgefunden, wohingegen die Bitte des PDE Motorkonzepts mehr mit hohen Geschwindigkeiten liegt, aber die Demonstration hat gezeigt, dass ein PDE in einen Flugzeugsrahmen integriert werden kann, ohne Strukturprobleme von den 195-200-DB-Detonationswellen zu erfahren. Keine Flüge mehr werden für das modifizierte Lange-EZ geplant, aber der Erfolg wird wahrscheinlich mehr Finanzierung für die PDE Forschung Brennstoff liefern. Das Flugzeug selbst ist zum Nationalen Museum der USA-Luftwaffe für die Anzeige bewegt worden.

Populäre Kultur

• Im Science-Fictionsroman Aelita (1923) reisen zwei Russen zu Mars in einer Pulsdetonationsrakete, die "ein feines Puder der ungewöhnlichen explosiven Kraft" verwertet (p. 19).
• In der Drama-Fernsehreihe-ZACKE die Jahreszeit zeigt Neun Episode "Diejenige, Die Losgekommen ist" (ursprüngliches Luftdatum am 17. Oktober 2003) die Aurora — der in der Show ein superheimliches Hyperschallflugzeug unter der Entwicklung durch den CIA ist, der einen Pulsdetonationsmotor verwendet.
• Im Film Heimlichkeit (2005) verwenden die fortgeschrittenen Kämpfer Pulsdetonationsmotoren mit Scramjet-Boosterraketen.
• Der PDE ist als ein Geschichte-Punkt in mehreren modernen Romanen wie der Thriller von Dan Brown verwendet worden, Betrug-Punkt (stellt die zweite Seite des Buches fest, dass alle Technologien in der Geschichte nichterfunden sind und, obgleich bestehen, ohne in irgendwelchen Quellen Verweise anzubringen), und die Sciencefiction von Victor Koman polemisch, Könige der Hohen Grenze.
• In X-COM (UFO: Feind unbekannt), der Auffänger wird mit einer zwei Pulsdetonation Motoren ausgestattet, die zur anhaltenden Fluggeschwindigkeit von 2100 Knoten, minimalen Geschwindigkeit von ungefähr 1000 Knoten fähig sind. Jedoch sogar ist diese riesige Antrieb-Kraft im Vergleich zu den ausländischen Ernst-Welle-Motoren untergeordnet.
• In der Fernsehreihe von SyFy, Eureka, Jahreszeit den 4 Eigenschaften der Episode 10 ein fliegender Schlitten beschrieben, als durch einen PDE angetrieben werden.

Siehe auch

• Scramjet
• Kernpulsantrieb

Links

• Innovative Scientific Solutions Inc.
• Pulsdetonationsmotoren
• Populäre Wissenschaft
• 1952-Pulsdetonationsstrahlantrieb-Patent durch William Bollay
• Apparat hat das Verwenden der lasergelieferten Energie, US-Patent Ausgegeben am 6. August 1996 Boyd B. Bushman angetrieben
• (Video) Die hohe Detonationstemperatur innerhalb der Tube eines experimentellen PDE veranlasst die Siegel, anzuheizen und Feuer zu fangen.
• (Video) Ein experimenteller PDE, der mit einer Detonationsfrequenz von 1 Hz funktioniert, wo die Pulse klar definiert werden.
• (Video) Ein experimenteller PDE, der mit einer Detonationsfrequenz von 25 Hz funktioniert.
• 2. Pulsdetonationsmotorsimulation
• Fox News berichten über Blackswift
• DARPA Mai 2009 bemerkt auf PDE