Motor cohete de detonación por impulsos
Los motores de detonación de pulsos (PDE) podrían utilizarse en sistemas avanzados de cohetes y espaciales, aviones hipersónicos y aviones espaciales orbitales. Funcionan detonando una mezcla de combustible y oxidante dentro de una cámara para su combustión, y el calor y los pulsos de ondas de choque de gas a alta presión que se producen tras la ignición desencadenan futuras detonaciones y producen empuje.
Nunca se ha puesto en producción ni se ha utilizado ningún PDE, pero se han desarrollado y probado varios prototipos de motores, incluso para el avión de pruebas Blackswift de la agencia de investigación estadounidense DARPA en 2008. Los investigadores estadounidenses también probaron con éxito el año pasado un motor experimental de detonación rotativa para su uso en cohetes espaciales.
Los ingenieros creen desde hace tiempo que un PDE podría ofrecer una mayor eficiencia termodinámica que los motores a reacción convencionales. Según un comunicado de prensa, las recientes pruebas realizadas en la United Engine Corporation (UEC), que forma parte del grupo estatal ruso Rostec, así lo han demostrado.
Según un comunicado del grupo aeronáutico Rostec en la Oficina de Diseño A. Lyulki, el empuje específico fue hasta un 50% mayor que el rendimiento de las centrales tradicionales durante las pruebas de su PDE de demostración y mostró las características de rendimiento requeridas.
Motor de detonación por impulsos frente a chorro de impulsos
Un motor de chorro de pulso (o chorro de pulso) es un tipo de motor de chorro en el que la combustión se produce en pulsos. Un motor de chorro de pulso puede fabricarse con pocas[1] o ninguna pieza móvil,[2][3][4] y es capaz de funcionar de forma estática (es decir, no necesita que el aire sea forzado en su entrada, normalmente mediante un movimiento de avance).
Existen dos tipos principales de motores pulsejet, ambos utilizan la combustión resonante y aprovechan los productos de la combustión en expansión para formar un chorro de escape pulsante que produce empuje de forma intermitente. El primero se conoce como pulsejet valvulado o tradicional y tiene un conjunto de válvulas unidireccionales por las que pasa el aire entrante. Cuando el aire-combustible se enciende, estas válvulas se cierran de golpe, lo que significa que los gases calientes sólo pueden salir por el tubo de escape del motor, creando así empuje hacia delante. El segundo tipo de chorro de pulso se conoce como chorro de pulso sin válvulas[5]. Técnicamente, el término para este motor es chorro de pulso de tipo acústico, o chorro de pulso con válvulas aerodinámicas.
Una línea de investigación notable de los motores de chorro de pulso incluye el motor de detonación de pulso, que implica detonaciones repetidas en el motor, y que puede dar potencialmente una alta compresión y una eficiencia razonablemente buena.
Motor de detonación pulsada Afrl
volver a la referencia Zhang F-Y, Fujiwara T, Miyasaka T, Nakayama E-I, Hattori T, Azuma N, Yoshida S, Tamugi A (2003) Experimental study of key issues on pulse detonation engine development. Trans Japan Soc Aero Space Sci 45(150):243-248. https://doi.org/10.2322/tjsass.45.243
Zhang F-Y, Fujiwara T, Miyasaka T, Nakayama E-I, Hattori T, Azuma N, Yoshida S, Tamugi A (2003) Experimental study of key issues on pulse detonation engine development. Trans Japan Soc Aero Space Sci 45(150):243-248.
volver a la referencia Schauer F, Stutrud J, Bradley R (2001) Detonation initiation studies and performance results for pulsed detonation engine applications. En: 39th AIAA aerospace sciences meeting and exhibit. AIAA, pp 2001-1129
Schauer F, Stutrud J, Bradley R (2001) Detonation initiation studies and performance results for pulsed detonation engine applications. En: 39th AIAA aerospace sciences meeting and exhibit. AIAA, pp 2001-1129
volver a la referencia Chander S, Jindal TK (2012) Integration challenges in design and development of pulse detonation test rig. Int J Adv Res Electron Instrum Eng 1(4), ISSN 2278-8875. https://doi.org/10.15662/ijareeie
Motor de detonación rotativo
PDE son las siglas en inglés de Motor de Detonación por Pulsos. El ciclo de funcionamiento de nuestro PDE se muestra en la animación anterior. En primer lugar, se inyecta aire de purga (azul) en el tubo para aislar los gases de escape de la siguiente carga de combustible/aire. Una vez completado este proceso de purga, el tubo se llena con una combinación gaseosa premezclada de combustible y aire (verde). Las válvulas se cierran y una bujía convencional de automóvil enciende la mezcla, provocando su deflagración. La deflagración es la conocida combustión cotidiana que se observa al encender una cerilla. En este punto, el funcionamiento de un PDE comienza a diferir del de un motor convencional.
La onda de deflagración, a través de un proceso denominado transición de deflagración a detonación (DDT), se acelera hasta convertirse en un fenómeno conocido como detonación. A diferencia de una deflagración, que viaja a velocidades subsónicas y sólo produce picos de presión de dos a tres veces la presión atmosférica, una detonación viaja a Mach 5-6 y produce picos de presión de 30 a 100 atm. Después de un tiempo muy corto, la onda de detonación sale del tubo, dejando gas a alta presión y temperatura en el tubo de detonación. La expulsión de este gas de alta energía produce el empuje. En el motor del proyecto de vuelo, se producen 20 detonaciones en cada uno de los cuatro tubos cada segundo. Por lo tanto, se producen 80 detonaciones por segundo. Estos rápidos impulsos de fuerza producen el empuje para propulsar el avión.