موتور انفجار پالسی

**موتور انفجار پالسی** () یا **PDE** نوعی سیستم پیشرانش است که از امواج انفجار (Detonation waves) برای احتراق مخلوط سوخت و اکسیدکننده استفاده می‌کند.

این موتور به این دلیل «پالسی» نامیده می‌شود که مخلوط سوخت و هوا باید در محفظه احتراق بین هر موج انفجار و موج بعدی تجدید شود. از نظر تئوری، یک PDE می‌تواند از سرعت زیرصوت تا سرعت پرواز هایپرسونیک (ابرصوت) حدود ۵ ماخ عمل کند. یک طراحی ایده‌آل PDE می‌تواند بازده ترمودینامیکی بالاتری نسبت به طرح‌های دیگر مانند توربوجتها و توربوفنها داشته باشد، زیرا موج انفجار به سرعت مخلوط را متراکم می‌کند و گرما را در حجم ثابت اضافه می‌کند. در نتیجه، قطعات متحرک مانند قرقره‌های کمپرسور لزوماً در موتور مورد نیاز نیستند، که می‌تواند به‌طور قابل توجهی وزن و هزینه کلی را کاهش دهد. مسائل کلیدی برای توسعه بیشتر شامل اختلاط سریع و کارآمد سوخت و اکسیدکننده، جلوگیری از خوداشتعالی و ادغام با ورودی هوا و نازل است.

، هیچ PDE عملیاتی وارد فاز تولید نشده است، اما چندین موتور بستر آزمایشی ساخته شده‌اند و یکی از آن‌ها با موفقیت در یک هواپیمای نمایشی کم‌سرعت ادغام شد که در سال ۲۰۰۸ پرواز پایدار با نیروی PDE انجام داد.

## تاریخچه
[بندانگشتی|300px|تصویر حین پرواز [برت روتان|روتان لانگ-ای‌زی با نیروی پیشران انفجار پالسی و به شدت اصلاح‌شده در ۳۱ ژانویه ۲۰۰۸]]

موتورهای انفجار پالسی (PDE) از سال ۱۹۴۰ برای پیشرانش در نظر گرفته شده‌اند.

اولین پرواز شناخته‌شده یک هواپیما با نیروی موتور انفجار پالسی در ۳۱ ژانویه ۲۰۰۸ در پایگاه هوایی و فضایی موهاوی انجام شد. این پروژه توسط آزمایشگاه تحقیقات نیروی هوایی و شرکت «راهکارهای علمی نوآورانه» (Innovative Scientific Solutions, Inc) توسعه یافت. هواپیمای انتخاب شده برای این پرواز یک اسکیلد کامپوزیتس روتان لانگ-ای‌زی به شدت اصلاح شده بود که «بورئالیس» (Borealis) نامیده شد.

موتور شامل چهار لوله بود که انفجارهای پالسی را با فرکانس ۸۰ هرتز تولید می‌کردند و تا ۲۰۰ پوند (۸۹۰ نیوتن) رانش ایجاد می‌کردند. سوخت‌های زیادی در سال‌های اخیر توسط توسعه‌دهندگان موتور در نظر گرفته و آزمایش شدند، اما برای این پرواز از یک اکتان پالایش‌شده استفاده شد. یک سیستم موشکی کوچک برای تسهیل بلند شدن لانگ-ای‌زی استفاده شد، اما PDE به مدت ۱۰ ثانیه با نیروی خود در ارتفاع تقریباً ۱۰۰ فوت (۳۰ متر) عمل کرد.

این پرواز با سرعت پایین انجام شد، در حالی که جذابیت مفهوم موتور PDE بیشتر در سرعت‌های بالا نهفته است، اما این نمایش نشان داد که یک PDE می‌تواند بدون تجربه مشکلات ساختاری ناشی از امواج انفجار ۱۹۵ تا ۲۰۰ دسی‌بلی، در بدنه هواپیما ادغام شود. هیچ پرواز دیگری برای لانگ-ای‌زی اصلاح‌شده برنامه‌ریزی نشده است، اما این موفقیت احتمالاً بودجه بیشتری را برای تحقیقات PDE به همراه خواهد داشت. خود هواپیما برای نمایش به موزه ملی نیروی هوایی ایالات متحده منتقل شده است.
در ژوئن ۲۰۰۸، آژانس پروژه‌های پژوهشی پیشرفته دفاعی (دارپا) از پروژه بلک‌سوئیفت (Blackswift) رونمایی کرد که قرار بود از این فناوری برای رسیدن به سرعت‌های تا ۶ ماخ استفاده کند. با این حال، گزارش شد که این پروژه مدت کوتاهی بعد، در اکتبر ۲۰۰۸ لغو شده است.

## عملکرد
عملکرد اساسی PDE شبیه به موتور پالس‌جت است. در پالس‌جت، هوا با سوخت مخلوط می‌شود تا یک مخلوط قابل اشتعال ایجاد کند که سپس در یک محفظه باز مشتعل می‌شود. احتراق حاصله فشار مخلوط را به حدود ۱۰۰ اتمسفر (۱۰ مگاپاسکال) افزایش می‌دهد، که سپس برای ایجاد رانش از طریق یک نازل منبسط می‌شود.

برای اطمینان از خروج مخلوط به سمت عقب و در نتیجه هل دادن هواپیما به جلو، از یک سری دریچه برای بستن قسمت جلوی موتور استفاده می‌شود. تنظیم دقیق ورودی تضمین می‌کند که دریچه‌ها در زمان مناسب بسته شوند تا هوا را مجبور کنند فقط در یک جهت از موتور عبور کند. برخی از طرح‌های پالس‌جت از یک کاواک تشدید تنظیم‌شده برای ایجاد عمل دریچه‌گذاری از طریق جریان هوا در سیستم استفاده می‌کردند. این طرح‌ها معمولاً شبیه یک لوله U-شکل هستند که در هر دو انتها باز است.

در هر دو سیستم، پالس‌جت در طول فرایند احتراق مشکلاتی دارد. همان‌طور که سوخت می‌سوزد و منبسط می‌شود تا رانش ایجاد کند، همچنین هر شارژ نسوخته باقی‌مانده را به سمت عقب و خارج از نازل هل می‌دهد. در بسیاری از موارد، بخشی از شارژ قبل از سوختن خارج می‌شود که باعث ایجاد دنباله معروف آتش دیده‌شده در بمب پرنده وی-۱ و سایر پالس‌جت‌ها می‌شود. حتی در داخل موتور، حجم مخلوط دائماً در حال تغییر است که باعث تبدیل ناکارآمد سوخت به انرژی قابل استفاده می‌شود.

تمام موتورهای جت معمولی و اکثر موتورهای موشک بر اساس «دفلاگراسیون» (deflagration) سوخت کار می‌کنند، یعنی احتراق سریع اما زیرصوت سوخت. موتور انفجار پالسی مفهومی است که در حال حاضر در دست توسعه فعال است تا موتور جتی بسازد که بر اساس «انفجار» (detonation) مافوق صوت سوخت کار می‌کند. از آنجا که احتراق بسیار سریع اتفاق می‌افتد، شارژ (مخلوط سوخت/هوا) در طول این فرایند زمان کافی برای انبساط ندارد، بنابراین این فرایند تقریباً تحت حجم ثابت انجام می‌شود. احتراق حجم ثابت کارآمدتر از طرح‌های چرخه بازمانند توربین گاز است که منجر به بازده سوخت بیشتر می‌شود.

از آنجا که فرایند احتراق بسیار سریع است، ترتیب دادن دریچه‌های مکانیکی با عملکرد مورد نیاز دشوار است. در عوض، PDEها معمولاً از یک سری شیر (Valve) برای زمان‌بندی دقیق فرایند استفاده می‌کنند.

بیشتر تحقیقات PDE ماهیت نظامی دارند، زیرا این موتور می‌تواند برای توسعه نسل جدیدی از هواپیماهای شناسایی پرسرعت و دوربرد استفاده شود که به اندازه کافی بالا پرواز کنند تا از برد هر گونه دفاع ضدهوایی فعلی خارج باشند، در حالی که بردی به مراتب بیشتر از اس‌آر-۷۱ ارائه می‌دهند که نیاز به ناوگان پشتیبانی سوخت‌رسان عظیمی داشت.

مشکلات کلیدی در موتورهای انفجار پالسی عبارتند از: دستیابی به گذار از احتراق به انفجار (DDT) بدون نیاز به لوله‌ای آنقدر طولانی که آن را غیرعملی کند و باعث ایجاد نیروی پسار (درگ) بر روی هواپیما شود (اضافه کردن یک خم U به لوله موج انفجار را خاموش می‌کند)؛ کاهش سر و صدا (که اغلب شبیه صدای چکش بادی توصیف می‌شود)؛ و میرا کردن لرزش شدید ناشی از عملکرد موتور.

## کاربردها
اگر هم سوخت و هم اکسیدکننده توسط وسیله نقلیه حمل شوند، موتور انفجار پالسی مستقل از اتمسفر است و می‌تواند در پرواز فضایی استفاده شود. در ۲۶ ژوئیه ۲۰۲۱ (UTC)، آژانس فضایی ژاپن جاکسا با موفقیت یک موتور موشک انفجار پالسی را در فضا روی یک موشک ژرف‌سنج S-520 آزمایش کرد. مرحله فوقانی موشک از یک موتور انفجار چرخشی (RDE) به عنوان موتور اصلی استفاده می‌کرد و یک موتور انفجار پالسی S-شکل برای خنثی کردن چرخش (de-spin) مرحله پس از سوختن موتور اصلی استفاده شد. PDE سه بار در طول پرواز برای مجموع ۱۴ چرخه عمل کرد.

## جستارهای وابسته
* پیشرانش پالس هسته‌ای
* موتور انفجاری چرخان
* اسکرم‌جت
* هواپیمای آرورا

## منابع

## پیوند به بیرون
* شرکت راهکارهای علمی نوآورانه (Innssi)
* موتورهای انفجار پالسی
* پاپیولار ساینس
* اختراع پیشرانش جت انفجار پالسی ۱۹۵۲ توسط ویلیام بولی
* گزینه‌های پیشرانش انفجار پالسی
* یادداشت‌های دارپا در مه ۲۰۰۹ درباره PDE
* موتور جدید برای سرعت مافوق صوت و هایپرسونیک توسط DRDO | PDEها

رده:موتورهای جت
رده:موتورهای هواگرد