Американские ученые намерены создать более эффективные двигатели для авиации и космонавтики, используя ударную волну и турбулентность. Смешение топлива и кислорода, например, в таких авиационных сверхзвуковых двигателях будет происходить более эффективно, а следовательно — повысится скорость. Они смогут разгоняться до 5 махов или 6 тыс км/ч, сохраняя небольшие размеры. Технология пригодится и для межпланетных путешествий, позволив сократить потребности в топливе.

Ударная волна характеризуется внезапным изменением давления, температуры и плотности среды, и движется быстрее скорости звука. Кроме того, с ее помощью можно усилить турбулентность, а чем больше турбулентность, тем быстрее смешиваются вещества, объясняют специалисты из Университета Южной Калифорнии. Например такие, как жидкости в авиационных двигателях, когда кислород из воздуха должен перемешаться с топливом, пишет Phys.org.

Ученые, исследующие возможность повышения эффективности сверхзвуковых двигателей, опубликовали статью, в которой описывают условия, необходимые для такого быстрого смешивания.

Как только возникает ударная волна, скорость жидкости, проходящей через нее, существенно снижается, что дает больше времени для смешивания. У авиационного топлива сверхзвуковых самолетов, забирающих воздух извне на огромной скорости, возникают лучшие условия для сгорания, повышается температура, облегчается самовоспламенение.

По словам ученых, в прошлом уже были исследования взаимодействия турбулентности и ударных волн, но мало кто занимался их смешением. Они рассмотрели большее число параметров, чем их предшественники, включая разную скорость воздушного потока, а также изучили разные уровни турбулентности. И пришли к выводу, что с нарастанием турбулентности продолжает повышаться качество смешивания. Исследование имеет несколько вариантов практического применения, в частности, в авиации и космонавтике.

«Представьте, что вместо ракеты у нас есть что-то более легкое и маленькое, на чем можно долететь до Марса. Сочетание гиперзвуковых прямоточных реактивных двигателей и вращающихся детонационных двигателей, основанных на принципах ударной волны и турбулентности, могут однажды дать нам такую возможность», — сказал Айвен Бермехо-Морено, участник проекта.