Un motor de detonació per polsos (PDE) és un tipus de sistema de propulsió que utilitza ones de detonació per cremar una barreja de combustible i oxidant.

El motor està pulsat perquè la mescla s'ha de renovar a la cambra de combustió entre cada ona de detonació i la següent. Teòricament, una PDE pot funcionar des de velocitats subsòniques fins a una velocitat de vol hipersònica d'aproximadament Mach 5. Un disseny ideal d'una PDE pot tenir una eficiència termodinàmica més alta que altres dissenys com els turboreactors i els turbofans, ja que una ona de detonació comprimeix ràpidament la mescla i afegeix calor a un volum constant. En conseqüència, les peces mòbils com els rodets del compressor no són necessàriament necessàries al motor, cosa que podria reduir significativament el pes i el cost totals. Els aspectes clau per a un desenvolupament posterior inclouen la barreja ràpida i eficient del combustible i l'oxidant, la prevenció de l'autoignició i la integració amb una entrada i una broqueta.

, no practical PDE has been put into production, but several testbed engines have been built and one was successfully integrated into a low-speed demonstration aircraft that flew in sustained PDE powered flight in 2008.

Història miniatura|300x300px|Imatge en vol del Rutan Long-EZ, impulsat per detonació pulsada i molt modificat, el 31 de gener de 2008 Les PDE s'han considerat per a la propulsió des del 1940.

El primer vol conegut d'un avió propulsat per un motor de detonació per polsos va tenir lloc al port aeri i espacial de Mojave el 31 de gener de 2008. El projecte va ser desenvolupat pel Laboratori de Recerca de les Forces Aèries i Innovative Scientific Solutions, Inc. L'avió seleccionat per al vol va ser un Scaled Composites Long-EZ molt modificat, anomenat Borealis. El motor constava de quatre tubs que produïen detonacions per polsos a una freqüència de 80 Hz, creant fins a 200 lliures d'empenta (890 newtons). Els desenvolupadors del motor van considerar i provar molts combustibles en els darrers anys, però per a aquest vol es va utilitzar un octanatge refinat. Es va utilitzar un petit sistema de coet per facilitar l'enlairament del Long-EZ, però el PDE va funcionar amb la seva pròpia energia durant 10 segons a una altitud d'aproximadament 100 peus (30 m). El vol va tenir lloc a baixa velocitat, mentre que l'atractiu del concepte de motor PDE rau més a altes velocitats, però la demostració va mostrar que un PDE es pot integrar en el bastidor d'un avió sense experimentar problemes estructurals amb ones de detonació de 195-200 dB. No hi ha més vols previstos per al Long-EZ modificat, però és probable que l'èxit impulsi més finançament per a la investigació de PDE. L'avió en si s'ha traslladat al Museu Nacional de les Forces Aèries dels Estats Units per a la seva exposició.

El juny de 2008, l'Agència de Projectes de Recerca Avançats de Defensa (DARPA) va presentar Blackswift, que pretenia utilitzar aquesta tecnologia per assolir velocitats de fins a Mach 6. Tanmateix, es va informar que el projecte s'havia cancel·lat poc després, a l'octubre de 2008.

Operació El funcionament bàsic de l'EDP és similar al del motor de reacció de pols. En el motor de reacció de pols, l'aire es barreja amb combustible per crear una mescla inflamable que després s'encén en una cambra oberta. La combustió resultant augmenta considerablement la pressió de la mescla fins a aproximadament 100 atmosferes (10 MPa), que després s'expandeix a través d'una boquilla per a l'empenta.

Per assegurar-se que la mescla surti per la part posterior, empenyent així l'avió cap endavant, s'utilitza una sèrie d'obturadors per tancar la part frontal del motor. Un ajustament acurat de l'entrada garanteix que els obturadors es tanquin en el moment adequat per forçar que l'aire viatgi en una sola direcció a través del motor. Alguns dissenys de reacció de pols utilitzaven una cavitat ressonant ajustada per proporcionar l'acció de vàlvula a través del flux d'aire del sistema. Aquests dissenys normalment semblen un tub en forma d'U, obert pels dos extrems.

En qualsevol dels dos sistemes, el jet de pulsació té problemes durant el procés de combustió. A mesura que el combustible crema i s'expandeix per crear empenta, també empeny qualsevol càrrega no cremada restant cap enrere, fora de la broqueta. En molts casos, part de la càrrega s'expulsa abans de cremar-se, cosa que provoca el famós rastre de flama que es veu a la bomba voladora V-1 i altres jets de pulsació. Fins i tot dins del motor, el volum de la mescla canvia constantment, cosa que converteix el combustible en energia utilitzable de manera ineficient.

Tots els motors de reacció normals i la majoria dels motors de coet funcionen amb la deflagració del combustible, és a dir, la combustió ràpida però subsònica del combustible. El motor de detonació per pols és un concepte actualment en desenvolupament actiu per crear un motor de reacció que funcioni amb la detonació supersònica de combustible. Com que la combustió té lloc tan ràpidament, la càrrega (barreja de combustible/aire) no té temps d'expandir-se durant aquest procés, de manera que té lloc a un volum gairebé constant. La combustió a volum constant és més eficient que els dissenys de cicle obert com les turbines de gas, cosa que condueix a una major eficiència del combustible.

Com que el procés de combustió és tan ràpid, és difícil disposar obturadors mecànics amb el rendiment requerit. En canvi, les PDE generalment utilitzen una sèrie de vàlvules per cronometrar el procés amb cura.

La major part de la recerca sobre PDE és de naturalesa militar, ja que el motor es podria utilitzar per desenvolupar una nova generació d' avions de reconeixement d'alta velocitat i llarg abast que volaria prou alt com per estar fora de l'abast de qualsevol defensa antiaèria actual, alhora que oferiria un abast considerablement més gran que el SR-71, que requeria una flota de suport massiva de cisternes.

Les principals dificultats en els motors de detonació per pols són aconseguir la DDT sense requerir un tub prou llarg per fer-lo poc pràctic i imposar resistència a l'aeronau (afegir una corba en U al tub extingeix l'ona de detonació); reduir el soroll (sovint descrit com un so semblant al d'un martell pneumàtic); i esmorteir la forta vibració causada pel funcionament del motor.

Usos Si el vehicle transporta tant combustible com oxidant, un motor de detonació per polsos és independent de l'atmosfera i es pot utilitzar en vols espacials. El 26 de juliol de 2021 (UTC), l'agència espacial japonesa JAXA va provar amb èxit un motor de coet de detonació per polsos a l'espai en un vol de coet sonda S-520. L'etapa superior del coet utilitzava un motor de detonació rotatiu (RDE) com a motor principal i es va utilitzar un motor de detonació per polsos en forma de S per desgirar l'etapa després de la combustió del motor principal. El PDE va funcionar tres vegades durant el vol durant un total de 14 cicles.

Referències

Categoria:Aeronaus Categoria:Motors