Motor de detonación por pulsos
Un motor de detonación por pulsos ( PDE ) es un tipo de sistema de propulsión que utiliza ondas de detonación para quemar la mezcla de combustible y oxidante . [1] [2] El motor se pulsa porque la mezcla debe renovarse en la cámara de combustión entre cada onda de detonación y la siguiente. Teóricamente, un PDE puede operar desde subsónico hasta una velocidad de vuelo hipersónica de aproximadamente Mach 5. Un diseño PDE ideal puede tener una eficiencia termodinámica más alta que otros diseños como turborreactores y turbofans.porque una onda de detonación comprime rápidamente la mezcla y agrega calor a volumen constante. En consecuencia, las partes móviles como los carretes de los compresores no son necesariamente necesarias en el motor, lo que podría reducir significativamente el peso y el costo general. Las PDE se han considerado para la propulsión desde 1940. [3] Los aspectos clave para un mayor desarrollo incluyen la mezcla rápida y eficiente del combustible y el oxidante, la prevención de la autoignición y la integración con una entrada y una boquilla.
Hasta la fecha, no se ha puesto en producción ningún PDE práctico, pero se han construido varios motores de banco de pruebas y uno se integró con éxito en un avión de demostración de baja velocidad que voló en vuelo sostenido con PDE en 2008. En junio de 2008, los Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa Agencia (DARPA) dio a conocer Blackswift , que tenía la intención de utilizar esta tecnología para alcanzar velocidades de hasta Mach 6. [4] Sin embargo, el proyecto se informó cancelado poco después, en octubre de 2008.
El funcionamiento básico del PDE es similar al del motor de reacción a pulsos . En el chorro de pulsos, el aire se mezcla con combustible para crear una mezcla inflamable que luego se enciende en una cámara abierta. La combustión resultante aumenta en gran medida la presión de la mezcla a aproximadamente 100 atmósferas (10 MPa), [5] que luego se expande a través de una boquilla para empujar.
Para garantizar que la mezcla salga por la parte trasera, empujando así la aeronave hacia adelante, se utilizan una serie de persianas para cerrar la parte delantera del motor. El ajuste cuidadoso de la entrada asegura que las persianas se cierren en el momento adecuado para forzar al aire a viajar en una sola dirección a través del motor. Algunos diseños de chorro de pulso usaban una cavidad resonante sintonizada para proporcionar la acción de la válvula a través del flujo de aire en el sistema. Estos diseños normalmente se ven como un tubo en forma de U, abierto en ambos extremos.
En cualquier sistema, el chorro de impulsos tiene problemas durante el proceso de combustión. A medida que el combustible se quema y se expande para crear empuje, también empuja cualquier carga restante sin quemar hacia atrás, fuera de la boquilla. En muchos casos, parte de la carga se expulsa antes de quemarse, lo que provoca el famoso rastro de llamas que se ve en la bomba voladora V-1 y otros chorros de pulso. Incluso dentro del motor, el volumen de la mezcla cambia constantemente, lo que convierte de manera ineficiente el combustible en energía utilizable.
Todos los motores a reacción normales y la mayoría de los motores de cohetes funcionan con la deflagración del combustible, es decir, la combustión rápida pero subsónica del combustible . El motor de detonación por pulsos es un concepto actualmente en desarrollo activo para crear un motor a reacción que funciona con la detonación supersónica de combustible. Debido a que la combustión se produce con tanta rapidez, la carga (mezcla de aire / combustible) no tiene tiempo de expandirse durante este proceso, por lo que tiene lugar a un volumen casi constante . La combustión de volumen constante es más eficiente que los diseños de ciclo abierto como las turbinas de gas , lo que conduce a una mayor eficiencia de combustible .
