محركات تنفس الهواء النابضة من شركة Wave Engine (الولايات المتحدة الأمريكية)
منصة VALP الواعدة كما يتخيلها فنان
يمكن تجهيز المركبات الجوية بدون طيار من نوع الطائرات بأنظمة دفع من فئات مختلفة. على وجه الخصوص، تقترح الشركة الأمريكية North American Wave Engine Corporation استخدام محركات تنفس الهواء النبضي (PvRE) وتقوم بتطوير أجهزة مماثلة. في السابق، أظهرت مرارا وتكرارا محركاتها على المنصة وعلى الطائرات. تقوم الشركة حاليًا باختبار طائرة بدون طيار تجريبية من طراز Scitor-D مزودة بمحرك J-1.
عمليات التطوير
تأسست شركة North American Wave Engine Corporation (المختصرة باسم Wave Engine Corp.) في بالتيمور (ماريلاند) في النصف الأول من القرن العشرين على يد موظفين سابقين في شركات أمريكية رائدة في مجال بناء المحركات. منذ البداية، كان هدف الشركة هو تطوير محركات تنفس الهواء النبضية بخصائص مختلفة مناسبة للاستخدام في مختلف الطائرات.
في عام 2016، شركة Wave Engine Corp. بدأ اختبار مقاعد البدلاء لأول PuVRD من تصميمه الخاص. أتاحت لنا النتائج الحقيقية الأولى للمشروع الاعتماد على الدعم من العملاء المحتملين. وهكذا، في عام 2019، تلقت الشركة 2,85 مليون دولار من DARPA لمواصلة العمل. وفي وقت لاحق، تلقت الشركة منحًا أخرى بحجم أو بآخر.
طائرة شراعية تجريبية مع PURD، 2020
وفي العام التالي، تم استخدام محرك تجريبي - ربما بأموال من البنتاغون - لاختبار الطيران. تم استخدام طائرة شراعية تسلسلية غير مزودة بمحركات كمنصة جوية لمركبة PuVRD التجريبية. أدى تثبيت المحرك إلى تحسين أداء الرحلة ومدة الرحلة بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت هذه الاختبارات إمكانات الطائرة باستخدام الديناميكا الهوائية المحسنة والمحرك النابض.
في يونيو 2021، منحت قيادة الأسلحة بالقوات الجوية الأمريكية Wave Engine أمرًا لتطوير منصة إطلاق جوي متعددة الاستخدامات (VALP). وكانت قيمة العقد مليون دولار. ولم يتم تحديد توقيت تنفيذه. أفيد أن الهدف من المشروع هو إنشاء طائرة بدون طيار صغيرة الحجم مزودة بمحرك قادر على حمل حمولة صغيرة. على وجه الخصوص، تم النظر في إمكانية استخدامه كشرك لخداع الدفاعات الجوية للعدو.
بحلول الوقت الذي تم فيه استلام عقد VALP، كانت شركة التطوير قد تمكنت من صياغة المظهر العام لمثل هذا المنتج، بل ونشرت عرضًا فنيًا لاستخدامه. وبعد ذلك، استمر العمل في المشروع، لكن نتائجه لا تزال مجهولة. ولم يتم بعد عرض الطائرة بدون طيار النهائية، المشابهة لصور 2021.
نوع المحرك J-1
النتائج المحققة
على الرغم من وجود أمر لتطوير طائرة بدون طيار متعددة الأغراض، يظل مجال النشاط الرئيسي لشركة Wave Engine هو إنشاء محركات تنفس الهواء النبضية. حتى الآن، تم تطوير اثنين من هذه المنتجات بخصائص مختلفة، وجاهزة للاستخدام على الطائرات ذات فئات الوزن المختلفة. وبالإضافة إلى ذلك، تم الإعلان عن ظهور أجهزة PuVRD جديدة.
تقدم الشركة للعملاء محركين. الأول مخصص لـ J-1 وهو مخصص للطائرات التي لا يزيد وزن إقلاعها عن 200 رطل (90,8 كجم). وتنتج ما يصل إلى 55 رطلاً (25 كجم) من الدفع. كما تم تطوير محرك K-1 مماثل، يتميز بأبعاد متزايدة وقوة دفع تبلغ 220 رطلاً (حوالي 100 كجم). يتم تقديمها لتجهيز منصات جوية يصل وزنها إلى 1000 رطل (454 كجم). من المفترض أن العينات التالية من هذه العائلة ستتجاوز منتج K-1 في معاييرها.
تم تصميم المحركات النفاثة التضاغطية Wave Engine باستخدام تصميم بدون صمامات، مما يبسط التصميم ويوفر عمر خدمة طويل. يتكون المحرك على شكل أنبوب على شكل حرف U بقطر متغير. الجزء العلوي من هذا الجهاز له قطر أصغر، ولكنه يحمل غرفة احتراق أسطوانية ذات مقطع عرضي متزايد. الأنبوب السفلي مصنوع بشكل مخروطي وله قطر أكبر. تعمل نهايات الأنبوب كفوهات. تم تطوير نظام تحكم إلكتروني خصيصًا للسلسلة الجديدة من المحركات، للتحكم في إمداد الوقود والتشغيل الشامل.
المنتج ك-1
مبدأ تشغيل هذه المحركات بسيط للغاية. يتم حقن جزء من الوقود في غرفة الاحتراق ويتم الإشعال. تتدفق منتجات الاحتراق من خلال فوهات الأنابيب الموجهة نحو ذيل الطائرة وتخلق قوة دفع. في الوقت نفسه، في وقت معين، يتجاوز الجر في الأنبوب السفلي بقطر أكبر الجر في الجزء العلوي، ويبدأ الأخير في سحب الهواء الجوي إلى غرفة الاحتراق. ثم يتم إجراء حقنة وقود جديدة وتتكرر الدورة. نظرًا لغياب الاحتراق المستمر واستخدام ومضات متتالية، يُسمى هذا النوع من VRD بالنبض.
طائرة بدون طيار من ذوي الخبرة
لاختبار الطيران لمحرك J-1 بقوة دفع تبلغ 25 كجم، طورت Wave Engine مركبة جوية أصلية بدون طيار تسمى Scitor-D. وفي أوائل شهر مارس/آذار، أعلنت الشركة عن بدء اختبارات الطيران ونشرت مقطع فيديو للرحلة الأولى. ستستمر الاختبارات وستضمن اختبار تصميم الطائرة بدون طيار وPURD، بالإضافة إلى التفاعل بينهما.
تم تصميم الطائرة بدون طيار Scitor-D وفقًا للتصميم الديناميكي الهوائي العادي. تحتوي على جسم ممدود ذو مقطع عرضي متغير مع مقصورات داخلية للحمولة والمعدات والوقود السائل. يتم وضع المحرك النابض فوق جسم الطائرة باستخدام أجهزة التثبيت. يتم استخدام جناح مائل قليلاً ومجهز بأجزاء بارزة من جهاز الهبوط الرئيسي. وحدة الذيل مصنوعة على شكل حرف H ولا تتداخل مع تشغيل المحرك.
منظر عام للطائرة بدون طيار Scitor-D
خلع الوزن طائرة بدون طيار يتم تحديده بواسطة معلمات محرك J-1 ويبلغ وزنه 100 رطل. يمكن حمل حمولة قدرها 20 رطلاً (حوالي 9 كجم) على متن الطائرة. لم يتم تحديد أبعاد المنتج. يشير الفيديو الموضح إلى أن جناحي الطائرة بدون طيار يصل إلى 3-3,5 متر، وتبلغ سرعة الطيران القصوى 200 عقدة (370 كم/ساعة). نطاق الرحلة والمدة التي حققها نظام الدفع غير العادي غير معروفين.
في الوقت الحالي، تحمل الطائرة بدون طيار Scitor-D التجريبية مجموعة مبسطة من المعدات الموجودة على متنها. فهو يضمن استقبال وتنفيذ أوامر المشغل، فضلا عن جمع ونقل البيانات. في سياق مزيد من التطوير، قد تتلقى الطائرة بدون طيار أجهزة إضافية لحل المشاكل العملية. نظرًا لقدرتها الاستيعابية المحدودة، لن تكون الطائرة بدون طيار قادرة إلا على حمل معدات الاستطلاع البصرية أو الإلكترونية. طلب أسلحة لا يبدو ممكنا.
ومع ذلك، فإن المهمة الرئيسية لمنتج Scitor-D في الوقت الحالي ليست إجراء استطلاع أو أداء مهام حقيقية أخرى، بل إظهار قدرات PURD. وبهذا التطور ترغب شركة Wave Engine في إظهار إمكانيات هذه المحركات بشكل عام، وكذلك تحديد قدراتها الحقيقية في مجال الطائرات بدون طيار. طيران. في جوهرها، نحن نتحدث عن تجربة ونوع من الإعلان عن التطورات المستقبلية في هذا المجال.
Scitor-D يقلع
المزايا المميزة
يتميز التصميم النفاث النفاث بدون صمامات الذي تم تطويره بواسطة Wave Engine بميزاته المميزة التي تحدد المستوى الذي يمكن تحقيقه من المعلمات التقنية والإمكانات بشكل عام. في الوقت نفسه، يمكن للمحرك النابض لمثل هذه الهندسة المعمارية أن يقارن بشكل إيجابي مع محطات توليد الطاقة من الفئات والأنواع الأخرى - ويكون موضع اهتمام من وجهة نظر مشاريع محددة.
مثل المحركات النفاثة الأخرى، يستخدم PuVRD طاقة الوقود بكفاءة تامة، مما يسمح له بتطوير قوة دفع عالية. بفضل هذا، يسمح PURD بسرعات أعلى من محرك الاحتراق الداخلي المزود بمروحة أو محرك كهربائي. من حيث مؤشرات الدفع وخصائص أداء الطيران المحققة، فإن PuVRD قريب من المحركات النفاثة. وفي الوقت نفسه، تصميمه أبسط بكثير. لا توجد أجزاء متحركة، وتصنيعها مشكلة تكنولوجية منفصلة.
وبالتالي، يمكن أن تجد PURD تطبيقًا في تلك المناطق التي تتطلب خصائص دفع ورحلة عالية بما فيه الكفاية، ولكن في نفس الوقت من الضروري تبسيط وتقليل تكلفة التصميم. تعتقد شركة North American Wave Engine Corporation أنه يجب تنفيذ مثل هذه المحركات في مجال الطائرات بدون طيار الخفيفة والمتوسطة الحجم. بالإضافة إلى ذلك، تُظهر الشركة بوضوح إمكانات هذه الفكرة من خلال نموذج أولي جديد للطائرة بدون طيار.
يتم حاليًا اختبار الطائرة بدون طيار Scitor-D التجريبية وتساعد في اختبار تصميم منتج J-1. سيساعد ذلك أيضًا في تطوير محركات أخرى من الخط الواعد وإنشاء طائرات بدون طيار جديدة باستخدام PURD. وعلى وجه الخصوص، لا يمكن استبعاد أن يكون المشروع التجريبي الحالي مرتبطًا بشكل مباشر ببرنامج VALP الذي تم إطلاقه مسبقًا وسيساهم في ظهور هذه المنصة متعددة الأغراض. ومن غير المعروف متى وكيف سيتم الانتهاء من كل هذه الأعمال، لكن شركة التطوير متفائلة وتنوي مواصلة مشاريعها.
معلومات