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Un motore ad onda di detonazione (in inglese pulse-detonation engine o "PDE") è un'evoluzione del pulsoreattore, il quale basa il suo funzionamento sulle pulsazioni dell'aria che lo percorre, ed è un tipo di motore aeronautico che può essere impiegato in un vasto campo di velocità che spaziano dal regime subsonico a quello ipersonico.

Caratteristiche

In teoria i motori PDE sono in grado di raggiungere un'efficienza superiore a quella di altri modelli e in più hanno molte meno parti in movimento. L'efficienza nello sfruttamento dell'energia del combustibile in un motore a onda di detonazione, può superare persino quella di un turbogetto o di un turbofan. Tuttavia, l'impossibilità di inserire una ventola tangenziale in un PDE (il metodo usato dai turbofan per aumentare l'efficienza complessiva migliorando il rapporto di diluizione o in inglese, bypass ratio - BPR), limita l'utilizzo dei motori ad onda di detonazione alle sole applicazioni dove i turbofan sono poco pratici o di impossibile adozione.

Storia

Fino ad oggi, nessun motore di questo tipo è stato mai messo in produzione, ma diversi modelli sperimentali sono stati provati al banco e un esemplare è stato installato con successo su di un aereo che nel 2008 ha effettuato dei voli a bassa velocità.

Nel giugno 2008, la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) presentò il progetto Blackswift, un aereo ipersonico in grado di utilizzare queste tecnologie per raggiungere velocità fino a Mach 6.[1] Il progetto fu però cancellato poco dopo nell'ottobre del 2008.[2]

Nel 2012 la EADS ha siglato un accordo con l'Istituto di fluidodinamica Lavrentiev presso Skolkovo vicino Mosca, per lo sviluppo di un nuovo motore ad onda di detonazione continua (Continuous Detonation Engine o CDE). [3]

Principio

Tutti i motori a getto convenzionali, e la maggior parte dei motori a razzo, si basano sulla deflagrazione del combustibile, che è una combustione rapida ma subsonica. Il motore ad onda di detonazione, invece, viene progettato per operare sfruttando la detonazione del combustibile, cioè la combustione a velocità supersoniche. Il funzionamento di base del PDE è simile a quello del pulsoreattori; aria viene mescolata con il combustibile per creare una miscela infiammabile che viene poi bruciata. La combustione risultante aumenta la pressione della miscela di circa 100 atmosfere (10 MPa)[4] che successivamente si espande dall'ugello di scarico per generare spinta. Per garantire che il flusso di gas caldi generati si diriga verso la parte posteriore del motore, in modo da spingere il velivolo in avanti, si fa uso di una serie di valvole di chiusura della parte anteriore del motore accuratamente sincronizzate con il funzionamento e in grado di forzare l'aria a viaggiare in una sola direzione attraverso il motore.

Differenze con il pulsoreattore

La differenza principale tra un PDE e un pulsogetto tradizionale è che la miscela in camera di scoppio non effettua una combustione subsonica, ma viene portata a compiere una detonazione supersonica. Nel PDE, l'ossigeno e il combustibile si combinano generando gas che si muovono a velocità supersoniche (in pratica si tratta di una esplosione piuttosto che una combustione).

L'altra differenza, è che le valvole di chiusura sono sostituite da dispositivi più sofisticati, anche se in alcuni progetti di PDE della General Electric, viene eliminato ogni dispositivo di chiusura grazie a una attenta scelta dei tempi, utilizzando le differenze di pressione tra le diverse aree del motore, al fine di garantire che i gas caldi vengano espulsi all'indietro.

Note

Portale Astronautica

Portale Aviazione

Portale Ingegneria

На других языках

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[en] Pulse detonation engine

A pulse detonation engine (PDE) is a type of propulsion system that uses detonation waves to combust the fuel and oxidizer mixture.[1][2] The engine is pulsed because the mixture must be renewed in the combustion chamber between each detonation wave and the next. Theoretically, a PDE can operate from subsonic up to a hypersonic flight speed of roughly Mach 5. An ideal PDE design can have a thermodynamic efficiency higher than other designs like turbojets and turbofans because a detonation wave rapidly compresses the mixture and adds heat at constant volume. Consequently, moving parts like compressor spools are not necessarily required in the engine, which could significantly reduce overall weight and cost. PDEs have been considered for propulsion since 1940.[3] Key issues for further development include fast and efficient mixing of the fuel and oxidizer, the prevention of autoignition, and integration with an inlet and nozzle.

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[fr] Moteur à ondes de détonation pulsées

Le moteur à ondes de détonation pulsées ou moteur à détonation pulsée (ou PDE en anglais pour Pulsed Detonation Engine) est un système de propulsion qui peut servir pour l'aéronautique ou l'astronautique.

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- [it] Motore ad onda di detonazione

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[ru] Импульсный детонационный двигатель

Импульсный детонационный двигатель (ИДД; Пульсирующий детонационный двигатель, англ. Pulse detonation engine, PDE) — тип двигателя, в котором горение смеси топлива и окислителя происходит путём детонации, а не дефлаграции, как в обычных двигателях[1][2]. Такой двигатель является импульсным, так как после прохождения детонационной волны по камере сгорания требуется обновление топливно-окислительной смеси.

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