Дальность х3, скорость за пределами звука. Ученые впервые увидели, как работает двигатель будущего

Можно ли заглянуть внутрь двигателя, в котором жар, сажа и сверхбыстрые потоки обычно превращают любые датчики в одноразовый расходник? В конце января 2026 года специалисты U.S. Naval Research Laboratory (NRL) сообщили, что научились «видеть» процессы в камере сгорания твердотопливного прямоточного двигателя нового поколения.

Речь о так называемом solid-fuel ramjet (SFRJ) — прямоточном воздушно-реактивном двигателе, где горение идет за счет кислорода из атмосферы, а не за счет окислителя, который нужно везти с собой, как в ракете. По словам ученого NRL Brian Bojko, отказ от собственного окислителя и переход на кислород воздуха теоретически способен увеличить дальность в 2–3 раза при тех же габаритах.

Главная проблема таких двигателей много лет была не в «идеях на бумаге», а в том, что никто толком не мог напрямую измерять, что именно происходит внутри работающей камеры сгорания: слишком горячо, слишком грязно, слишком быстро. Поэтому разработка часто шла методом догадок и перебора. Теперь команда NRL сделала ставку на оптическую диагностику, которая позволяет работать даже в среде с частицами и копотью: исследователи измеряют температуру пламени, состав и температуру газов, а также параметры, от которых зависит тяга, например скорость выгорания твердого топлива. David Kessler подчеркивает, что такие данные раньше просто было негде взять, а обычные датчики в подобных условиях не работают.

Отдельно в NRL отмечают результат, который раньше считался почти недостижимым: впервые удалось визуализировать пары топлива, выходящие с поверхности твердого заряда еще до воспламенения. Это важно, потому что «твердое топливо» на деле дает целый коктейль углеводородов, и от того, как именно они смешиваются с воздухом, зависит механизм горения. В экспериментах используют базовые составы вроде гидроксил-терминированного полибутадиена (HTPB), а параллельно проверяют композитные варианты с добавками, включая металлические частицы, чтобы упаковать больше энергии в тот же объем и тем самым увеличить потенциальную дальность будущих высокоскоростных систем.

Собранные измерения связывают с подробным вычислительным моделированием (включая подходы RANS, DES и LES), чтобы проверять и уточнять модели, которые раньше приходилось «подгонять» по нескольким точкам давления и температуры. В NRL рассчитывают, что это снизит риски и стоимость разработки: больше вариантов можно будет отсеивать на этапе расчетов и только потом переходить к дорогим испытаниям. Пока работа идет на малых установках с оптическим доступом, а следующий шаг — перенести эти знания на более крупные и «закрытые» конфигурации, ближе к реальным двигателям.