Двигатели внутреннего сгорания проверены временем, и как бы свирепо они не выглядели и не звучали в драгстере или космическом ракетном носителе, процесс сжигания окисляющегося топлива в воздухе относительно медленный и предсказуемый. С другой стороны, детонация столь же хаотична и разрушительна. Вот как работает большинство бомб: вы берете взрывчатое топливо и поражаете его взрывом энергии, что приводит к разрыву химических связей, удерживающих каждую молекулу вместе, высвобождая дикое количество энергии в виде сверхзвуковой ударной волны.

НАСА, наряду со многими другими группами, хочет использовать эти взрывы по нескольким основным причинам. Во-первых, детонационные двигатели имеют значительно более высокий теоретический КПД, чем двигатели внутреннего сгорания – заявлены цифры до 25%; Кроме того, такие двигатели должны иметь возможность развивать большую тягу, используя меньше топлива и ракету меньшего размера. В технике и экономике космических полетов это означает более дешевые запуски, лучшую полезную нагрузку и большие расстояния.

Детонационные двигатели актуальны и для гиперзвукового полета. Двигатели внутреннего сгорания могут работать только на дозвуковых скоростях полета. Чтобы перейти в сверхзвуковой или гиперзвуковой режим, всасываемый воздух должен быть быстро замедлен до дозвуковой скорости, чтобы произошло сгорание. Этот процесс генерирует тепло и дополнительное сопротивление. Детонация происходит на сверхзвуковых скоростях, поэтому, помимо того, что вы более эффективны, вы также снижаете тепло и сопротивление в гиперзвуковых приложениях, поскольку вам не нужно почти так сильно замедлять воздух.

Роторные детонационные двигатели (РДЭ), в отличие от двигателей с наклонной или импульсной детонацией, используют кольцевые камеры и точно синхронизированный впрыск топлива для создания постоянной тяги. Каждый взрыв посылает ударную волну, которая вызывает удар, но она также проходит через кольцо, вызывая следующий взрыв.

Ряд групп в настоящее время сообщают об успешных испытаниях двигателей с тремя детонациями, от Университета Центральной Флориды, работающего с Исследовательской лабораторией ВВС, до RMIT в Австралии, работающей с DefendTex, базирующейся в Хьюстоне Venus Aerospace, Aerojet Rocketdyne и другими. Jaxa, японское космическое агентство, даже испытало небольшой VDD в космосе.

НАСА все еще проводит испытания на твердой земле, но в прошлом году агентство объявило об успешных запусках небольшого VDD в партнерстве с базирующейся в Индиане компанией Space LLE. Двигатель запускался “более десятка раз общей продолжительностью около 10 минут”, так что он явно справился с основной задачей разработки ВДД – не допустить, чтобы ваш двигатель разнесло на куски.

Двигатель изготовлен методом порошковой 3D-печати с использованием запатентованного НАСА медного сплава GRCop-42, который, по словам агентства, является ключом к его способности выдерживать экстремальные условия устойчивой детонации без перегрева.

НАСА сообщает, что на полном газу VDD создавал «более 1800 кг тяги в течение почти минуты при среднем давлении в камере 42,3 атмосферы, что является самым высоким показателем давления для этой конструкции». Тестирование включало «успешное выполнение как глубокого дросселя, так и внутреннего зажигания».

С многообещающими результатами НАСА объявило о переходе на полностью многоразовый класс тяги 4500 кг, где команда надеется начать демонстрировать преимущества в производительности по сравнению с обычными ракетными двигателями.