Ett australiensiskt forskningskonsortium har framgångsrikt testat nästa generations framdrivningssystem som skulle kunna möjliggöra flyg- och rymduppskjutningstjänster i hög hastighet.

Teamets roterande detonationsmotor, eller RDE, är en stor teknisk bedrift och en australisk första.

Den designades av RMIT Universitys ingenjörer och utvecklas av ett konsortium som leds av DefendTex, med forskare från RMIT, University of Sydney och Universität der Bundeswehr i Tyskland.

Hur det fungerar

Medan konventionella raketmotorer fungerar genom att bränna bränsle vid konstant tryck, RDE producerar dragkraft genom att snabbt detonera deras drivmedel i en ringformad brännare. När väl börjat, motorn befinner sig i en självuppehållande cykel av detonationsvågor som färdas runt förbrännaren med överljudshastigheter över 2,5 km i sekunden.

Att använda denna typ av förbränning har potential att avsevärt öka motorns effektivitet och prestanda, med tillämpningar i raketframdrivning och höghastighetsluftandningsmotorer – liknande ramjets.

Fördelarna jämfört med befintliga motorer inkluderar bättre bränsleeffektivitet, enklare flygsystem och en mer kompakt motor, möjliggör större nyttolaster och minskade lanseringskostnader.

Stora forskningsframsteg

Projektteknisk ledare och flygingenjör vid RMIT University, Dr Adrian Pudsey, sade framgångsrika markdemonstrationer vid motortestcellen, som specialdesignades och drivs av RMIT med stöd från DefendTex, hade utlöst en enorm spänning.

"Att lyckas med ett så exceptionellt utmanande projekt betyder mycket för alla inblandade, "Genom ett starkt samarbete under de senaste två åren har vi nu en helt unik förmåga och har visat det kunnande och den vetenskap som krävs för att tänja på gränserna för denna teknik ytterligare."

Pudsey sa att en stor utmaning att övervinna var att hålla motorn från att överhettas, medan nästa steg i projektet innebar att titta på en helt 3D-utskriven, aktivt kyld version av den framgångsrika prototypen.

Andra utmaningar, inklusive avancerad modellering av motorns beteende och integrering av motorn i ett fungerande flygfordon, återstår att övervinna innan man fortsätter att testflyga.

University of Sydneys biträdande chef för School of Aerospace, Mekanisk och mekatronisk teknik, Docent Matthew Cleary, nämnda simuleringar av beräkningsvätskedynamik, en matematisk metod som modellerar rörelsen av vätskor och gaser, kommer att vara ett viktigt inslag i den förbättrade designen av motorn och dess testning.

"Den roterande detonationsmotorns brännkammare är en extrem miljö som inte lätt kan testas. Experimentella mätningar kan inte ge all information vi behöver för att optimera dessa motorer, " sa Cleary.

"Simuleringarna kompletterade inte bara experimenten, men samtidigt, de nya modellerna som vi utvecklar kommer att valideras från experimentdata och sedan användas för framtida designarbete."

Under tiden, Universität der Bundeswehrs professor Christian Mundt har tillfört betydande expertis i att förbättra förhållandet mellan bränsle och oxidationsmedel i drivmedlet och dess precisionsinsprutning i brännaren.

"Jag är glad och stolt över att vara den internationella partnern i detta viktiga program, " han sa.

Stödja Australiens rymdindustri

Även om denna teknik är i ett tidigt skede, ytterligare utveckling kan stödja satellituppskjutningar från australiensisk mark och kommersiella möjligheter för Australiens rymdindustri, samtidigt som det indirekt stöder telekommunikation, lantbruk, transport, logistik och andra branscher.

DefendTex vd Travis Reddy sa att han var stolt över forskarna för att ha uppnått en "australisk första, " samtidigt som de gick med i en elitlista över länder som framgångsrikt hade demonstrerat denna teknik.

"Några år sedan, lite finansiering och stöd fanns tillgängligt för forskning i tidiga skeden inom rymdteknik, och genom Cooperative Research Center Program möjligheten till samverkande engagemang mellan akademin, industri och försvar har möjliggjorts, sa Reddy.

"Detta gör det möjligt för Australien att snabbt stärka kapacitet och expertis inom detta område för att uppnå spelförändrande genombrott, framtidssäkra vår ekonomi och ta en större andel av rymduppskjutningsmarknaden."