Çinli Bilim İnsanlarından Devrim Niteliğinde Bir Motor Geliştirme
Çinli bilim insanları, jet yakıtı kullanarak Mach 16 (ses hızının 16 katı) hızına ulaşabilen bir motor geliştirdi. Bu motor, dünyanın ilk eğik patlamalı motoru (oblique detonation engine, ODE) olarak adlandırılıyor ve hipersonik uçuş teknolojisinde bir devrim yaratma potansiyeline sahip. Pekin’deki JF-12 şok tünelinde, 40 km’den fazla irtifada yüksek Mach uçuş koşullarını simüle eden deneylerde, Çin Bilimler Akademisi’nden (CAS) araştırmacılar, yaygın bir ticari kerosen türü olan RP-3 jet yakıtı kullanarak sürekli eğik patlama dalgaları elde etmeyi başardılar.
Elde edilen sonuçlar, geleneksel scramjet motorlarından 1.000 kat daha hızlı yanma oranları sağladığını ve Mach 6 ile Mach 16 arasında operasyonel hızlara ulaşılabileceğini ortaya koyuyor. Bu hızlar, geleneksel hava soluyan motorların ulaşamayacağı kadar yüksek değerlere işaret ediyor.
Eğik Patlama Motorlarının Çalışma Prensibi
Eğik patlama motorları, scramjet motorlarının aksine büyük yanma odalarına ihtiyaç duymayan ve yüksek Mach hızlarında alev sönmesi riski taşımayan bir yapıya sahiptir. ODE, şok dalgalarını avantaja çevirerek çalışır. Mühendisler, yanma odasının duvarına stratejik olarak 5 mm’lik bir çıkıntı ekleyerek, mikro saniyeler içinde yanmayı tamamlayan kendi kendini sürdüren “patlama elmasları” (ultra hızlı şok dalgasıyla beslenen patlamalar) oluşturma yeteneğini keşfettiler. Bu şok dalgaları, yakıt-hava karışımını şiddetli bir şekilde tutuşturarak kendi kendini güçlendiren bir patlama cephesi yaratmaktadır.
Mach 9 hızında yapılan testlerde, detonasyon noktalarında ortam seviyesinin 20 katına varan basınç artışları gözlemlendi. Bu durum, motorun, scramjet motorlarının çalışmakta zorlandığı hızlarda önemli bir itiş gücü üretebildiğini göstermektedir. Ancak motorun aşırı yüksek güç gereksinimi nedeniyle, rüzgar tüneli yalnızca 50 milisaniyelik bir sürekli çalışma süresi sunabildi. Bu süre, Mach 9 hızında yaklaşık 150 metre mesafe kat etmeye eşdeğer bir zaman dilimiydi ve araştırmacılar için motorun ateşleme ve kendi kendini sürdüren şok dalgası tahriki hakkında tam bir anlayış sağlamaya yeterli oldu.
Araştırmacılar, yeni motorun bir scramjet tasarımından yüzde 85 daha kısa bir yanma odasına sahip olduğunu ve bunun uçağın ağırlığını önemli ölçüde azaltabileceğini ve uçuş menzilini artırabileceğini belirtiyorlar. On yıllardır hipersonik motorlar çoğunlukla hidrojen veya etilen yakıtlarına bağımlıydı. Ancak bu yakıtlar hızlı bir şekilde ateşlenebilmesine rağmen pratik olmayan depolama gereksinimleri taşımaktadır. RP-3 keroseni ise lojistik açıdan daha avantajlı ve daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip olmasına rağmen, uzun ateşleme gecikmeleri nedeniyle motorun uçuş sırasında çalıştırılmasını oldukça zor hale getiriyordu.
Fakat araştırmacılar, tutuşmadan önce yakıt-hava karışımlarını 3.800 Kelvin’e (3.527 santigrat derece) kadar önceden sıkıştırarak, zincirleme reaksiyonları tetiklemek için yerel “sıcak noktalar” oluşturan küçük bir çıkıntı ekleyerek ve yakıt dağılımını hızlandırmak için kanat şeklinde yapılar kullanarak bu sorunun üstesinden gelmeyi başardılar.
Çin’in Hedefi: Dünyanın Her Yerine Bir Saat İçinde Ulaşım
Bu proje, Çin’in 2030 yılına kadar dünyanın her yerine bir saat içinde ulaşabilen bir uçak inşa etme konusundaki iddialı planının bir parçası olarak ortaya çıkmıştır. Mach 16 (yaklaşık 20.000 km/s) hızında, Şanghay’dan Los Angeles’a yarım saatte ulaşabilen bu teknoloji, atmosferik ve yörüngesel uçuşları birleştiren yeniden kullanılabilir uzay uçaklarını mümkün kılabilir. ODE motorunun askeri teknolojiye entegrasyonu durumunda, ultra uzun menzilli ve düşük operasyonel maliyetli hipersonik füzeler, insansız hava araçları veya hatta bombardıman uçakları üretmek mümkün hale gelebilir ve bu durum, Çin Halk Kurtuluş Ordusu’na (PLA) gelecekteki savaşlarda önemli bir avantaj sağlayabilir.
Ancak, hâlâ aşılması gereken engeller bulunmaktadır. Araştırmacıların, patlayıcı yanma sırasında ve sonrasında RP-3’ün yan ürünleri hakkında daha fazla bilgi edinmeleri ve gerçek uçuş için motor verimliliğini artırmak üzere çıkıntı konfigürasyonlarını optimize etmeleri gerekmektedir.
