จีนพบสูตรเร่งประสิทธิภาพจรวดเหนือเสียง ช่วยเพิ่มความเร็ว-เผาไหม้ได้อีก 2 เท่า

นักวิจัยด้านเทคโนโลยีการทหารของจีน ได้ประกาศความก้าวหน้าในการพัฒนาเครื่องยนต์สแครมเจ็ต (Scramjet) ที่ใช้อากาศและน้ำมันเป็นเชื้อเพลิงแบบ Solid-State หรือเชื้อเพลิงแข็ง ที่จะถูกใช้ในย่านความเร็วเหนือเสียง 

โดยสำนักข่าว SCMP รายงานว่า เทคโนโลยีดังกล่าวช่วยดักอากาศไอดีในขาเข้าให้มีความเร็วที่ต่ำกว่าความเร็วเสียง ก่อนจะถูกส่งเข้าไปยังห้องเผาไหม้ เพื่อให้น้ำมันจุดระเบิดผสมอากาศได้อย่างหมดจด

“ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ดังกล่าวถือว่าน่าทึ่ง...เกือบสองเท่าของเครื่องยนต์สแครมเจ็ทแบบดั้งเดิมที่ทำงานในสภาวะที่คล้ายคลึงกัน” ม่า หลี่คุน (Ma Likun) รองศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีป้องกันแห่งชาติในเมืองฉางซา มณฑลหูหนาน และหัวหน้าทีมวิจัยกล่าว

โดยทีมวิจัยได้ทดสอบภาคสนามในเครื่องยนต์ตัวต้นแบบที่ระดับความสูง 25 กิโลเมตร ในความเร็ว 6 มัค หรือ 7,350.26 กิโลเมตรต่อชั่วโมง พบค่าเฉลี่ยประสิทธิภาพการบริโภคน้ำมันของเครื่องยนต์แบบใหม่อยู่ที่ 79% ซึ่งเหนือกว่าเครื่องยนต์แสครมเจ็ตทั่วไปในสภาวะเดียวกันเกือบ 2 เท่า

โดยองค์ประกอบหลักสำหรับเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์ดังกล่าวคือผงโบรอน ซึ่งมีสีเทาหากผสมกับออกซิเจนจะช่วยให้ออกซิเจนเผาไหม้ได้อย่างรวดเร็ว และการใช้ผงโบรอนรวมกับการสลับระบบจ่ายเชื้อเพลิงจากหัวฉีดเดียวเป็นหลายหัวฉีดจะช่วยสร้างคลื่นกระแทกที่สามารถขยายการไหลเข้าของอากาศ ทำให้ความเร็วการไหลเข้าของไอดีช้าลง ซึ่งทำให้ผงโบรอนสัมผัสกับโมเลกุลของอากาศมากขึ้น และทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น

"ระบบดังกล่าวจะช่วยให้อุณหภูมิเผาไหม้สูงขึ้นและมีแรงขับที่มากขึ้น ซึ่งทำให้เครื่องยนต์พุ่งไปในระยะทางที่ไกลมากขึ้น" หลี่คุน หัวหน้าทีมวิจัยกล่าว

ทีมวิจัยยังเขียนสรุปในเอกสารว่า "เครื่องยนต์สแครมเจ็ตแบบ Solid drive มีข้อได้เปรียบมากมาย เช่น โครงสร้างที่เรียบง่าย, แรงขับดันปริมาตรมหาศาล, ความเสถียรของตัวเปลวไฟคงที่ และศักยภาพในการทำงานในช่วงความเร็วที่หลากหลาย” 

ทั้งนี้ ขีปนาวุธไฮเปอร์โซนิกสามารถบินด้วยความเร็วสูงสุด 5 เท่าของความเร็วเสียง และการพัฒนาเครื่องยนต์ที่ใช้โบรอนเข้าช่วยจะเพิ่มความคล่องตัวของขีปนาวุธ ให้ตอบสนองต่อเป้าหมายได้ไวมากขึ้น ทำให้ระบบป้องกันขีปนาวุธมีเวลาน้อยลงในการป้องกันตัว

ทีมวิจัยตั้งข้อสังเกตว่า ยังมีปัญหาด้านวิศวกรรมบางอย่าง เช่น การเสื่อมสภาพจากความร้อนของหัวฉีดเชื้อเพลิงอาจลดความสามารถในการนำเครื่องยนต์กลับมาใช้ใหม่ อย่างไรก็ตาม ข้อมูลที่รวบรวมจากการทดสอบภาคสนามจะช่วยให้การพัฒนาเครื่องยนต์ทดสอบจริงมีความสะดวกมากขึ้น

โดยเครื่องยนต์แบบใหม่นี้สามารถเปลี่ยนระบบแรงขับให้เป็นแบบแปรผันสำหรับขั้นตอนการปล่อยจรวดในช่วงความเร็วต่าง ๆ  ซึ่งในทางปฏิบัติจะช่วยให้เครื่องยนต์แบบใหม่นี้มีความสามารถในการเผาไหม้ในหลากหลายสภาวะ ใกล้เคียงกับเครื่องยนต์เชื้อเพลิงแบบเหลวมากขึ้น

ทั้งนี้ ประเทศจีนยังคงสนับสนุนการพัฒนาระบบขับเคลื่อนความเร็วเหนือเสียงในอีกหลากหลายรูปแบบ เช่น เครื่องยนต์จุดระเบิดแบบเอียง (Oblique Detonation Engine) ที่สามารถผลิตพลังงานได้มากกว่าการเผาไหม้แบบเดิมถึง 10,000 เท่า

ทางการจีนกล่าวว่าเทคโนโลยีเหล่านี้ จะช่วยจุดประกายการปฏิวัติระบบขนส่งของมนุษย์ และช่วยจีนให้พัฒนาเครื่องยนต์ไอพ่นแบบดั้งเดิมได้ทันท่วงที และทัดเทียมกับประเทศอื่น ๆ

ทั้งนี้ จีนถือว่าการพัฒนาเทคโนโลยีเครื่องยนต์ครั้งนี้ ถือเป็นก้าวสำคัญเพื่อไปสู่เป้าหมายแม้ว่าการทดสอบจริงครั้งแรก อาจจะยังไม่เกิดขึ้นจนกว่าจะถึงปี 2035 

การค้นพบนี้ถูกตีพิมพ์ครั้งแรกในวารสาร Solid Rocket Technology 

ที่มาของข้อมูล scmp

ที่มาของรูปภาพ navalnews