Thiết kế cách mạng: Động cơ siêu thanh mới của Trung Quốc có thể đạt tốc độ Mach 16! Quan trọng hơn là nó để làm gì?

[Mr. Darcy]

Như chúng ta đã biết, tên lửa hàng không vũ trụ nay đã có thể tái sử dụng. Nhiều quốc gia đang nỗ lực nghiên cứu và Trung Quốc cũng không ngoại lệ.
Tuy nhiên, vấn đề năng lượng của tên lửa luôn là bài toán khó mà các nhà khoa học trên toàn thế giới phải đối mặt.
Mới đây, Trung Quốc đã đưa ra một giải pháp chưa từng có.

Đầu tiên trên toàn cầu! Kích nổ xoay + kích nổ xiên​

Theo báo cáo, các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển một loại động cơ siêu thanh mới.
Động cơ này có thể cho phép máy bay đạt tốc độ đáng kinh ngạc Mach 16.

Ảnh chụp màn hình bài báo liên quan trên SCMP.
Sở dĩ nó có thể cung cấp sức mạnh mạnh mẽ như vậy chủ yếu là do nó áp dụng giải pháp kỹ thuật hoàn toàn mới - kết hợp công nghệ kích nổ quay và kích nổ xiên.
Cụ thể, động cơ này có hai chế độ vận hành.
Khi vận hành ở tốc độ dưới Mach 7, động cơ sẽ hoạt động theo kiểu nổ xoay.
Cái gọi là kích nổ quay là trước tiên đốt cháy nhiên liệu trộn với không khí để tạo ra sóng xung kích, sau đó cho phép sóng xung kích đốt cháy nhiều nhiên liệu hơn khi nó tiếp tục quay, cung cấp năng lượng mạnh mẽ và liên tục cho máy bay.
Khi tốc độ đạt Mach 7 trở lên, động cơ sẽ chuyển sang chế độ nổ xiên.
Ở chế độ này, sóng xung kích ngừng quay và tập trung vào một bệ hình tròn ở phía sau động cơ, cung cấp năng lượng thông qua quá trình kích nổ nghiêng gần như thẳng.

Trung Quốc là nước đầu tiên tích hợp hai chế độ kích nổ trên với phạm vi tốc độ rộng như vậy.
Hơn nữa, các nhà nghiên cứu cũng nhận định, giải pháp kỹ thuật này có một ưu điểm rất rõ ràng, đó là có thể cải thiện hiệu suất chu trình nhiệt động tối ưu ở hầu hết các dải tốc độ.
Theo báo cáo, theo tính toán, động cơ này có thể chuyển hóa gần 80% năng lượng hóa học thành động năng. Hiệu suất đốt của động cơ truyền thống chỉ đạt 20%-30%.
Điều này có nghĩa là động cơ này sẽ mang lại những thay đổi mang tính cách mạng cho ngành hàng không vũ trụ.
Điều đáng chú ý là Mỹ cũng đã có nhiều nỗ lực trong lĩnh vực này.

Trong lĩnh vực động cơ siêu thanh, hãng nào Trung Quốc hay Mỹ có công nghệ tốt nhất?​

Cách đây không lâu, Mỹ đã chính thức công bố động cơ kết hợp DMRJ. Điều đặc biệt ở động cơ này là nó tích hợp tuabin, ram nhiên liệu phụ, ram scram và kích nổ quay. Hơn nữa, động cơ này có thể tăng tốc độ bay lên trên Mach 5.

Sơ đồ cấu trúc động cơ DMRJ
Rõ ràng, động cơ này sử dụng công nghệ hoàn toàn khác với động cơ siêu thanh mới của Trung Quốc. Vậy so sánh 2 công nghệ này thì công nghệ nào tiên tiến hơn?
Trên thực tế, vấn đề có thể không thể giải quyết được.
Bởi vì hai công nghệ này thuộc các lĩnh vực khác nhau nên chúng thực sự không thể so sánh được. Nếu phải so sánh, bạn chỉ có thể so sánh một số hạng mục riêng lẻ.
Ví dụ, về mặt khởi động, công nghệ kích nổ xoay + kích nổ xiên ban đầu ở chế độ tự hút nên khởi động tương đối chậm. Động cơ DMRJ có động cơ tua-bin nên quá trình khởi động đương nhiên sẽ nhanh hơn.
Tuy nhiên, xét về tốc độ tối đa thì động cơ DMRJ không bằng động cơ của Trung Quốc. Cấu trúc của nó tương đối phức tạp và ngay cả với động cơ scramjet, rất khó để tăng tốc độ tối đa lên trên Mach 10. Ở chế độ kích nổ xoay + kích nổ xiên, vấn đề này không tồn tại và tốc độ tối đa vượt xa Mach 10.
Ngoài ra, trang web chính thức của Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Quốc gia (NASA) mới đây đã công bố một động cơ kích nổ quay.
Tuy nhiên, động cơ này là động cơ tên lửa được phát triển chủ yếu cho ngành hàng không vũ trụ.
Hơn nữa, nó sử dụng một công nghệ duy nhất và gần như không thể so sánh được với động cơ siêu thanh mới được đề cập trước đó của nước tôi.
Tất nhiên, điều này không ngăn cản động cơ siêu thanh mới của nước ta mang lại những thay đổi mang tính cách mạng cho ngành hàng không vũ trụ.

Động cơ mới dự kiến sẽ được trang bị cho hàng không vũ trụ​

Hiện Trung Quốc đang phát triển loại tàu vũ trụ hai tầng có thể đi vào quỹ đạo. Xét về trình độ kỹ thuật hiện nay, sức mạnh cơ bản nhất của loại tàu vũ trụ này là tên lửa.
Cấp độ thứ hai nói thì dễ, nhưng mấu chốt là phần cấp độ thứ nhất, tốc độ ít nhất phải gấp 7 lần tốc độ âm thanh mới có thể đưa cấp độ thứ hai lên độ cao hơn 30 km.

Concept tàu vũ trụ của Trung Quốc
Vì vậy, hướng kỹ thuật hiện nay là phát triển các động cơ kết hợp như TBCC và TRRE.
Trước đây là chế độ động cơ tuabin + động cơ scramjet. Hiệu suất và tính bảo mật của chế độ này tương đối tốt nhưng việc thực hiện nó tương đối khó khăn.
Sau này là chế độ động cơ tuabin + tên lửa + động cơ scramjet. Ưu điểm của chế độ này là có thể tránh được "bẫy lực đẩy" nhiều nhất có thể và đạt được quá trình chuyển đổi mượt mà hơn.
Chế độ động cơ kích nổ xoay + kích nổ xiên vừa cung cấp một giải pháp hoàn toàn mới cho vấn đề năng lượng của tàu vũ trụ. Trong tương lai, nó có thể được sử dụng trong máy bay hàng không vũ trụ của chúng ta.
Đến lúc đó, du hành trong không gian có thể không còn là giấc mơ nữa.
Tuy nhiên, chúng ta cũng phải hiểu rằng việc trang bị loại động cơ này trên tàu vũ trụ và cho phép nó hoạt động đầy đủ có thể đòi hỏi phải vượt qua nhiều khó khăn, chẳng hạn như làm thế nào để đạt được lực đẩy lớn hơn và thời gian ổn định lâu hơn.
Trên thực tế, phạm vi ứng dụng của động cơ này vượt xa tàu vũ trụ.
Nó có thể được sử dụng trên máy bay chiến đấu thế hệ thứ sáu để cải thiện tốc độ và khả năng cơ động của chúng.
Nó cũng có thể được sử dụng trên tên lửa siêu thanh, không chỉ tăng tầm bắn mà còn cải thiện độ chính xác khi tấn công của tên lửa và khả năng sống sót trên chiến trường.
Ngoài mục đích quân sự, động cơ này còn có tiềm năng lớn cho mục đích dân sự.
Nếu được sử dụng trong hàng không dân dụng, nó không chỉ có thể tăng đáng kể tốc độ của máy bay mà còn tăng sức chứa hành khách và tầm bay.