Een Australisch onderzoeksconsortium heeft met succes een voortstuwingssysteem van de volgende generatie getest dat snelle vlucht- en ruimtelanceringsdiensten mogelijk zou kunnen maken.

De roterende detonatiemotor van het team, of RDE, is een grote technische prestatie en een Australische primeur.

Het is ontworpen door ingenieurs van RMIT University en wordt ontwikkeld door een consortium onder leiding van DefendTex, met onderzoekers van RMIT, Universiteit van Sydney en Universität der Bundeswehr in Duitsland.

Hoe het werkt

Terwijl conventionele raketmotoren werken door brandstof onder constante druk te verbranden, RDE's produceren stuwkracht door hun drijfgas snel te laten ontploffen in een ringvormige verbrander. Eenmaal begonnen, de motor bevindt zich in een zichzelf in stand houdende cyclus van detonatiegolven die rond de verbrander reizen met supersonische snelheden van meer dan 2,5 km per seconde.

Het gebruik van dit type verbranding heeft het potentieel om de efficiëntie en prestaties van de motor aanzienlijk te verhogen, met toepassingen in raketvoortstuwing en snelle luchtademende motoren - vergelijkbaar met ramjets.

Voordelen ten opzichte van bestaande motoren zijn onder meer een lager brandstofverbruik, eenvoudiger vluchtsystemen en een compactere motor, waardoor grotere ladingen en lagere lanceringskosten mogelijk zijn.

Belangrijke onderzoeksvooruitgangen

Project technisch leider en RMIT University lucht- en ruimtevaartingenieur, Dr. Adrian Pudsey, zei succesvolle gronddemonstraties in de motortestcel, die op maat is ontworpen en beheerd door RMIT met ondersteuning van DefendTex, enorme opwinding had opgewekt.

"Om te slagen in zo'n buitengewoon uitdagend project betekent veel voor alle betrokkenen, "zei hij. "Door een sterke samenwerking in de afgelopen twee jaar hebben we nu een werkelijk uniek vermogen en hebben we de knowhow en wetenschap aangetoond die nodig zijn om de grenzen van deze technologie nog verder te verleggen."

Pudsey zei dat een grote uitdaging was om te voorkomen dat de motor oververhit raakte, terwijl de volgende stap van het project het bekijken van een volledig 3D-geprint, actief gekoelde versie van het succesvolle prototype.

Andere uitdagingen, inclusief geavanceerde modellering van het motorgedrag en integratie van de motor in een functionerend vliegvoertuig, nog moeten worden overwonnen alvorens over te gaan tot testvluchten.

Het plaatsvervangend hoofd van de School of Aerospace van de University of Sydney, Mechanische en Mechatronische Techniek, Universitair hoofddocent Matthew Cleary, genoemde computationele vloeistofdynamica-simulaties, een wiskundige methode die de beweging van vloeistoffen en gassen modelleert, zal een belangrijk element zijn voor het verbeterde ontwerp van de motor en het testen ervan.

"De verbrandingsmotor van de roterende detonatiemotor is een extreme omgeving die niet gemakkelijk kan worden getest. Experimentele metingen kunnen niet alle informatie opleveren die we nodig hebben om deze motoren te optimaliseren, ' zei Cleary.

"Niet alleen vulden de simulaties de experimenten aan, maar op het zelfde moment, de nieuwe modellen die we ontwikkelen, zullen worden gevalideerd op basis van de experimentele gegevens en vervolgens worden gebruikt voor toekomstig ontwerpwerk."

In de tussentijd, Professor Christian Mundt van de Universität der Bundeswehr heeft aanzienlijke expertise ingebracht in het perfectioneren van de verhoudingen van brandstof en oxidatiemiddel in het drijfgas en de nauwkeurige injectie ervan in de verbrandingskamer.

"Ik ben blij en trots om de internationale partner te zijn van dit belangrijke programma, " hij zei.

Ondersteuning van de Australische ruimtevaartindustrie

Hoewel deze technologie nog in de kinderschoenen staat, verdere ontwikkeling zou de lancering van satellieten vanaf Australische bodem en commerciële kansen voor de Australische ruimtevaartindustrie kunnen ondersteunen, terwijl indirect telecommunicatie wordt ondersteund, landbouw, vervoer, logistiek en andere industrieën.

DefendTex Chief Executive Travis Reddy zei dat hij trots was op de onderzoekers voor het behalen van een "Australian first, " terwijl hij lid werd van een elitelijst van landen die deze technologie met succes hadden gedemonstreerd.

"Een paar jaar geleden, er was weinig geld en steun beschikbaar voor onderzoek in een vroeg stadium op het gebied van ruimtetechnologie, en via het Cooperative Research Centre-programma de mogelijkheid voor samenwerking tussen de academische wereld, industrie en defensie is mogelijk gemaakt, ' zei Reddy.

"Dit stelt Australië in staat om snel de capaciteit en expertise op dit gebied te versterken om baanbrekende doorbraken te bereiken, onze economie toekomstbestendig maken en een groter deel van de markt voor ruimtelancering veroveren."