أعلنت شركتا GE Aerospace وLockheed Martin مؤخرًا عن نجاحهما في عرض محرك نفاث دوار جديد يعمل بالوقود السائل (RDRJ). إنهم يحاولون استخدام نظام الدفع الجديد هذا وتصميم المدخل التكتيكي لملء "الفجوة" في كفاءة الطيران الحالي الذي تفوق سرعته سرعة الصوت وتعزيز تطوير أسلحة تفوق سرعتها سرعة الصوت في اتجاه أكثر كفاءة وإنتاجًا بكميات كبيرة.
وأشار التقرير إلى أن الطيران الذي تفوق سرعته سرعة الصوت يعتبر قفزة كبيرة أخرى إلى الأمام في تعزيز غلاف الطيران منذ أن كسر البشر حاجز الصوت في عام 1947، في حين تعتبر تكنولوجيا التفجير الدوراني بمثابة "قفزة نوعية" في مجال الدفع؛ والآن يعني الجمع بين الاثنين أن التقنيات ذات الصلة قد انتقلت من مرحلة التحقق من الجدوى المبكرة إلى مرحلة تحسين الهندسة، وبدأ المهندسون في وضع قضايا الكفاءة في جوهرها. إن القدرة على الطيران بسرعة تزيد عن 5 أضعاف سرعة الصوت لها إمكانات كبيرة في المجالين العسكري والمدني. ومع ذلك، لا تزال التكنولوجيا الحالية لديها العديد من المجالات التي تحتاج إلى تحسين. ومن بينها، تبرز بشكل خاص أوجه القصور في كفاءة الصواريخ التي تفوق سرعتها سرعة الصوت والتي يتم دفعها بواسطة المحركات النفاثة.
وفقًا للمقالة، فإن المحرك النفاث التقليدي هو في الأساس محرك نفاث لا يحتوي على أي أجزاء متحركة تقريبًا. لا يعتمد على الآلات التوربينية لضغط الهواء الداخل. وبدلاً من ذلك، يستخدم الضغط الديناميكي الناتج عن حركته الأمامية عالية السرعة لضغط الهواء وإرساله إلى غرفة الاحتراق. ومع ذلك، لكي يشتعل مثل هذا المحرك النفاث بشكل طبيعي، تحتاج سرعة الطيران عادةً إلى الوصول إلى ما لا يقل عن 3 ماخ، مما يعني أن الصاروخ أو الطائرة يجب أن يعتمد على معزز صاروخي كبير وقوي لتسريعه إلى سرعة الاشتعال في المرحلة الأولية.
ولحل هذه المشكلة، تخطط شركتا جنرال إلكتريك ولوكهيد مارتن لاستخدام محرك تفجير دوار لتسريع الصاروخ في المراحل الأولى من الرحلة. من خلال الحفاظ على موجة تفجير الوقود التي تنتشر بسرعة تفوق سرعة الصوت في قناة أسطوانية مفتوحة، فإنها تدور بطريقة حلقية في القناة، مع حقن الوقود والماء بشكل مستمر لتحقيق دورة احتراق عالية الضغط ذاتية الاستدامة. يمكن لهذا الهيكل الحفاظ على الضغط أثناء عملية الاحتراق، بدلاً من الاعتماد على أسطح اللهب دون سرعة الصوت مثل غرف الاحتراق التقليدية، وبالتالي تحسين كفاءة استخدام الطاقة بشكل كبير.
ووفقا للتقارير، يمكن زيادة كفاءة هذا النوع من محركات التفجير الدوارة بنحو 25% مقارنة بالمحركات التقليدية، مما يمكن أن يقلل بشكل كبير من الحجم والوزن. والأهم من ذلك، أنه يمكن أن يعمل في ظل ظروف دون سرعة الصوت، ويمكن تعديله من خلال قنوات التكوين والتدفق ليعمل كمحرك نفاث في ظروف تفوق سرعة الصوت ويتحول إلى محرك سكرامجيت تحت ظروف تفوق سرعة الصوت، مما يقلل بشكل كبير من حجم معزز الصاروخ المطلوب. ويعني تبسيط التصميم أنه من المتوقع ظهور صواريخ تفوق سرعتها سرعة الصوت ذات هياكل بسيطة نسبيًا وتكاليف منخفضة وإنتاج ضخم في المستقبل.
كانت المساهمة الرئيسية لشركة Lockheed Martin في هذا العرض المشترك هي تصميمها لمدخل تكتيكي عالي السرعة للمحرك النفاث النفاث ثنائي الوضع (DMRJ)، والذي يمكن مطابقته مع قلب تفجير دوار للسماح للمحرك بالتبديل بين وضعي النفاث النفاث والمحرك النفاث النفاث في نطاقات سرعة مختلفة. يستهدف نظام سحب الهواء أيضًا المشكلة طويلة المدى المتمثلة في ضعف القدرة على التكيف لمحركات التفجير على ارتفاعات مختلفة. ومن خلال ضبط الاقتران بين مدخل الهواء ومجال موجة التفجير، يمكن للمحرك الحفاظ على التشغيل في بيئات متعددة الارتفاعات وبيئات ذات أرقام ماخ متعددة. ومع ذلك، فإنه يتطلب تحليل ديناميكيات الموائع الحسابية المعقدة للغاية لإدارة بنية موجة الصدمة شديدة التعقيد.
وقال راندي كريتز، نائب رئيس شركة لوكهيد مارتن والمدير العام للبرامج المتقدمة، إنه بعد عامين من الاستثمار الداخلي، أظهر هذا العرض قوة التعاون والابتكار والالتزام المشترك لتوفير قدرات قتالية ميسورة التكلفة للمقاتلين "بسرعة الملاءمة". وقال إن حل المحرك النفاث المضغوط هذا يجسد خبرة شركة لوكهيد مارتن في تصميم مدخل النفاث التضاغطي ويمكن أن يوفر مدى أطول بسرعات قصوى. وتلتزم الشركة بتوفير أنظمة دفع أكثر تقدمًا لقدرات الولايات المتحدة التي تفوق سرعتها سرعة الصوت في سياق بيئة تهديد شرسة بشكل متزايد.
وفقًا للتقارير، يستخدم هذا المشروع التجريبي الإصدار الرسمي لشركة Lockheed Martin كمصدر للمعلومات، مما يوضح أن الجيش الأمريكي يتحول من مجرد السعي وراء السرعة العالية في مجال الأسلحة التي تفوق سرعتها سرعة الصوت إلى البحث عن توازن جديد بين السرعة والمدى والتكلفة وقدرات الإنتاج على نطاق واسع. يعتبر الجمع بين المحركات النفاثة ذات التفجير الدوارة والمداخل التكتيكية من الجيل الجديد أحد الطرق الرئيسية لتحقيق هذا الهدف.