Un motor de detonació rotativa (RDE) utilitza una forma de combustió per guany de pressió, on una o més detonacions viatgen contínuament al voltant d'un canal anular. Les simulacions computacionals i els resultats experimentals han demostrat que l'RDE té potencial en el transport i altres aplicacions.
En la combustió detonant, el front de la flama s'expandeix a velocitat supersònica. Teòricament, és fins a un 25% més eficient que la combustió deflagrativa convencional, cosa que podria permetre una major eficiència del combustible.
Els desavantatges inclouen la inestabilitat i el soroll.
Concepte miniatura|Un prototip RDE en prova al Centre Marshall de Vols Espacials El concepte bàsic d'una RDE és una ona de detonació que viatja al voltant d'un canal circular (anul). El combustible i l'oxidant s'injecten al canal, normalment a través de petits forats o escletxes. Una detonació s'inicia a la barreja de combustible/oxidant mitjançant algun tipus d'encenedor. Després d'arrencar el motor, la detonació és autosostenible. Una detonació encén la barreja de combustible/oxidant, que allibera l'energia necessària per mantenir la detonació. Els productes de combustió s'expandeixen fora del canal i són expulsats fora del canal pel combustible i l'oxidant entrants.
Tot i que el disseny de l'RDE és similar al del motor de detonació per polsos (PDE), l'RDE pot funcionar contínuament perquè les ones circulen per la cambra, mentre que la PDE requereix que les cambres es purguin després de cada pols.
Desenvolupament El concepte de detonacions rotatòries va sorgir d'estudis teòrics sobre ones de detonació i inestabilitat de combustió de motors de coets. L'observació i l'anàlisi experimental es van produir per primera vegada a la dècada de 1950 tant a la Unió Soviètica com als Estats Units, seguides d'un període prolongat de recerca limitada durant les dècades de 1960 i 1990. A la Unió Soviètica, BV Voitsekhovski va ser pioner en el desenvolupament, mentre que als Estats Units, JA Nicholls, de la Universitat de Michigan, va avançar el concepte a través de les seves investigacions sobre detonacions i inestabilitats de combustió tangencial en motors de coets líquids.
Venus Aerospace El 14 de maig de 2025, Venus Aerospace va completar amb èxit la primera prova de vol d'un RDRE als Estats Units a Spaceport America, a Nou Mèxic. L'empresa està treballant ara en el seu motor VDR2, que està dissenyat per a velocitats de fins a 4,600 7.400 mph (7.400 mph) km/h). Integració de l'eficiència de RDRE amb la tecnologia d'augment d'aire que produeix 2,000 lliures per peu (8,9) kN) d'empenta, el VDR2 funcionarà a rangs més amplis de velocitats i altituds, per sota de Mach 3,5. El motor ha d'impulsar l'Stargazer M4, un avió comercial capaç de Mach 4.
GE Aerospace El 2023, GE Aerospace va demostrar un sistema de cicle combinat (TBCC) basat en turbines de laboratori a subescala que combinava un turbofan de classe Mach 2.5 aparellat amb un ramjet de detonació dual rotatiu (RD-DMRJ). La prova es va fer 18 mesos després del llançament del programa. L'empresa va informar de detonacions rotatives d'una barreja d'aire i combustible comprimit en presència del flux d'aire supersònic necessari per a velocitats superiors a Mach 5.
El 2026, l'empresa i Lockheed Martin van anunciar un esforç conjunt per produir un míssil hipersònic impulsat per un RDE. L'RDE ha d'accelerar inicialment el míssil a velocitats supersòniques, moment en què es reconfigurarà per actuar com un estatorreactor i després es reconfigurarà com un scramjet per assolir velocitats hipersòniques.
DARPA La DARPA està treballant amb RTX en Gambit, investigant l'aplicació de motors de detonació rotatius per a míssils supersònics llançats des de l'aire. La DARPA també està treballant amb Venus Aerospace, que va provar amb èxit el seu motor RDRE el març de 2024.
Marina dels EUA La Marina dels Estats Units ha estat impulsant el desenvolupament. Els investigadors del Laboratori de Recerca Naval (NRL) tenen un interès particular en la capacitat dels motors de detonació com l'RDE per reduir el consum de combustible dels seus vaixells. Encara cal superar diversos obstacles per poder utilitzar l'RDE sobre el terreny. A partir del 2012, els investigadors de l'NRL es van centrar a comprendre millor com funciona l'RDE.
Aerojet Rocketdyne Des del 2010, Aerojet Rocketdyne ha dut a terme més de 520 proves de múltiples configuracions.
NASA Daniel Paxson del Glenn Research Center, va utilitzar simulacions en dinàmica de fluids computacional (CFD) per avaluar el marc de referència de detonació de l'RDE i comparar el rendiment amb l'EDP. Va descobrir que una RDE pot funcionar com a mínim al mateix nivell que una EDP. A més, va descobrir que el rendiment de l'RDE es pot comparar directament amb l'EDP, ja que el seu rendiment era essencialment el mateix.
El 25 de gener de 2023, la NASA va informar que havia provat amb èxit el seu primer motor de coet de detonació rotativa a gran escala (RDRE). Aquest motor va produir 4,000 lliures per peu (18 kN) d'empenta. La NASA ha declarat la seva intenció de crear una unitat d'empenta com a següent pas de recerca. El 20 de desembre de 2023, es va informar que un combustor de motor de coet de detonació rotatiu a escala real es va encendre durant 251 segons, aconseguint d'empenta. El vídeo del banc de proves capturat al Centre de Vol Espacial Marshall de la NASA a Huntsville, Alabama, EUA, va demostrar la ignició.
Energomash Segons el viceprimer ministre rus, Dmitri Rogozin, a mitjans de gener de 2018 l'empresa NPO Energomash va completar la fase de prova inicial d'un RDE de propel·lent líquid de 2 tones i té previst desenvolupar models més grans per al seu ús en vehicles de llançament espacial.
Universitat de Purdue El maig de 2016, un equip d'investigadors afiliats a les Forces Aèries dels Estats Units va desenvolupar un motor de coet de detonació rotatiu que funciona amb oxigen líquid i gas natural com a propel·lents. Es van dur a terme proves RDE addicionals a la Universitat de Purdue, incloent-hi un article de prova anomenat "Detonation Rig for Optical, Non-intrusive Experimental measures (DRONE)", un experiment de canal de detonació lineal semi-limitat "sense embolicar". IN Space LLC, en un contracte amb les Forces Aèries dels Estats Units, va provar un motor de coet de detonació de 22,000 N (4.900 lbf) de propulsió del motor de coet de detonació rotativa (RDRE) durant les proves amb oxigen líquid i metà gasós a la Universitat de Purdue el 2021.
Universitat de Florida Central El maig de 2020, un equip d'investigadors d'enginyeria afiliats a les Forces Aèries dels Estats Units va afirmar haver desenvolupat un motor de detonació rotatiu de model funcional altament experimental capaç de produir 200 890 lliures per once (lbf) N) d'empenta operant amb una barreja de combustible d'hidrogen/oxigen.
El 2021, el grup va demostrar un motor d'ones de detonació obliques amb un angle de rampa de 30 graus.
JAXA El 26 de juliol de 2021 (UTC), l'Agència d'Exploració Aeroespacial del Japó (JAXA) va aconseguir provar l'RDE a l'espai per primera vegada al món llançant el coet sonda S-520-31 equipat amb un RDE de classe 500 N a la segona etapa. El motor utilitzava metà gasós i oxigen com a propel·lents, generant una empenta mitjana de 518 N i proporcionant 290 segons d'impuls específic. La combustió rotativa també creava un parell de 0,26 N·m, per la qual cosa es va utilitzar un motor de detonació per polsos en forma de S per reduir el gir de l'etapa.
L'S-520-34, llançat el 14 de novembre de 2024, va experimentar amb èxit amb un etanol líquid/ Propel·lent
Xarxa de recerca de Łukasiewicz - Institut d'Aviació El 15 de setembre de 2021, l'Institut d'Aviació de Varsòvia va realitzar la primera prova de vol amb èxit d'un coet experimental impulsat per un motor de coet de detonació rotatiu, alimentat per propel·lents líquids. La prova va tenir lloc el 15 de setembre de 2021 al camp de proves de l'Institut Militar de Tecnologia d'Armament a Zielonka, prop de Varsòvia, a Polònia. El motor de coet, segons el pla, va funcionar durant 3,2 s, accelerant el coet a una velocitat d'uns 90 m/s, cosa que va permetre al coet assolir una altitud de 450 m.
Institut de Maquinària Elèctrica de Pequín El 2023, uns investigadors van anunciar una unitat de demostració d'un motor híbrid de respiració d'aire. Combina una RDE contínua per a la propulsió per sota de Mach 7 amb un motor de detonació obliqua per al seu ús a velocitats de fins a Mach 16. Les ones de detonació obliques són estacionàries i estabilitzades. BPMI és el fabricant líder de ramjets de la Xina.
Institut de Recerca en Tecnologia Industrial de la Universitat de Chongqing/Centre de Ciència i Tecnologia de Vol Aeri El 21 de març de 2023, l'Institut de Recerca en Tecnologia Industrial de la Universitat de Chongqing, juntament amb el Centre de Ciència i Tecnologia Sky Flight, van informar que havien aconseguit amb èxit la prova d'ignició del primer motor de detonació rotativa contínua de 1000 N alimentat amb querosè de la Xina i que havien dut a terme proves de derrapatge del motor de detonació rotativa contínua H1-M el 2022.
Pratt & Whitney El 4 de març de 2025, Pratt & Whitney va informar que havia completat amb èxit les proves del seu RDE. Es va provar en condicions extremes en què pretenen operar, amb el seu objectiu final: propulsar "vehicles crítics per a futures aplicacions de defensa". Creuen que el motor sense peces mòbils pot augmentar l'eficiència i el cost a causa de la menor complexitat, permetent pressupostar més massa en altres subsistemes, com el combustible i les càrregues útils.
Institut Tecnològic de Karlsruhe (KIT) El 16 de juliol de 2025, l'Institut de Tecnologia i Seguretat de l'Energia Tèrmica (ITES) de l'Institut Tecnològic de Karlsruhe va provar amb èxit un combustor de detonació rotatiu amb integració de turbines i producció d'electricitat, amb un temps de funcionament del combustor de 90 segons i un temps de funcionament de la turbina de 60 segons.
Altres investigacions Altres experiments han utilitzat procediments numèrics per entendre millor el camp de flux de l'RDE. El 2020, un estudi de la Universitat de Washington va explorar un dispositiu experimental que permetia controlar paràmetres com l'amplada de l'anell. Mitjançant una càmera d'alta velocitat, els investigadors van poder veure'l funcionant a càmera lenta extrema. A partir d'això, van desenvolupar un model matemàtic per descriure el procés.
El 2021, l'Institut de Mecànica de l'Acadèmia Xinesa de les Ciències va provar amb èxit el primer motor d'ones de detonació hipersòniques del món alimentat per querosè, que podia propulsar un avió a Mach 9.
Referències
Categoria:Motors de coet