פרויקט חדש שואף לפתור את אתגר החומרים במנועי דטונציה סיבובית

This post is also available in: English (אנגלית)

צוות חוקרים אמריקאי השיק יוזמה חדשה להתמודדות עם אחד האתגרים ההנדסיים המשמעותיים ביותר בתחום הנעת הדור הבא של רקטות: פיתוח חומרים שיוכלו לשרוד את התנאים הקיצוניים השוררים בתוך מנועי דטונציה סיבובית (RDEs). היוזמה נתמכת במענק של 2 מיליון דולר מקרן המדע הלאומית של ארצות הברית (NSF), במסגרת תוכנית הדגל שלה:Designing Materials to Revolutionize and Engineer our Future (DMREF).

מנוע דטונציה סיבובית הוא קונספט חדשני להנעה, המשתמש בגלי דטונציה רציפים – בניגוד לבעירה הקונבנציונלית – לצורך יצירת דחף. מנועים אלה פועלים באמצעות יצירת גל הלם מהיר בצורת טבעת, בתוך תא בעירה מעגלי. התוצאה היא מערכת הנעה שמציעה יעילות דלק גבוהה יותר, מבנה קומפקטי יותר ופליטות מזהמים מופחתות בהשוואה למנועי רקטה וסילון הקיימים כיום.

אולם על אף היתרונות הפוטנציאליים, ההתקדמות בתחום מואטת בשל מכשול מרכזי: החומרים הקיימים פשוט אינם מסוגלים לעמוד בתנאים התרמו-מכניים הקיצוניים שיוצרים גלי הדטונציה הסיבוביים. ניסויים הראו כי רכיבים מתכתיים סטנדרטיים נוטים להיכשל לאחר מספר מועט של מחזורי פעולה.

כדי לתת מענה לאתגר זה, צוות החוקרים – בראשות מהנדסים מאוניברסיטת ליהיי, ובשיתוף אוניברסיטת קרנגי מלון ואוניברסיטת קליפורניה באירוויין – מתכנן לפתח סגסוגות מתקדמות חדשות על בסיס נחושת, אשר יותאמו במיוחד לרכיבים במנועי RDE, על פי ההצהרה לעיתונות.

הגישה המחקרית משלבת ניסויים פיזיים, מידול ממוחשב מתקדם, ועיצוב חומרים מונחה בינה מלאכותית. חלק מרכזי בפרויקט הוא הקמת פלטפורמת ניסוי בקנה מידה קטן של מנוע דטונציה סיבובית, לצורך בדיקת התנהגות החומרים בתנאים מציאותיים של עומסים תרמיים ומכניים בתדר גבוה. בנוסף, הצוות ייצור מפות תגובה של סגסוגות שונות תחת עומסים מחזוריים קיצוניים – תובנות שיסייעו בתכנון מערכות ההנעה של העתיד.

מלבד יישומים בתחום התעופה והחלל, לממצאים עשויות להיות השלכות רחבות גם על תחומים אחרים הדורשים חומרים עמידים במיוחד, כגון ייצור אנרגיה.

במידה והפרויקט יצליח, הוא עשוי לסלול את הדרך לגישה יעילה וחסכונית יותר לחלל – ולהשפיע על שירותים כגון שיגור לוויינים, ניווט ותקשורת.