چین موتور قدرتمندی را آزمایش کرده است که می‌تواند سلاح‌ها را با سرعت قابل توجهی هم در هوا و هم زیر آب پیش ببرد.

به نقل از آی‌ای، این موتور جدید در آزمایش‌های آزمایشگاهی که زیر آب انجام می‌شد به ۹۰ درصد بازدهی رسید و شرایط مورد نظر را برای استفاده عملی برآورده کرد.

این موتور که برای سلاح‌های مافوق صوت طراحی شده است، هوا و آب را به عنوان عوامل اکسید کننده بسته به محیطی که در آن استفاده می‌شود، استنشاق می‌کند.

این موتور که ادعا می‌شود اولین موتور در نوع خود در جهان است، از عنصر بور(boron) نیرو می‌گیرد. این عنصر حیاتی در موتورهای اسکرم‌جت که موتورهای رم‌جت احتراقی مافوق صوت هستند، استفاده می‌شود.

رم‌جت(Ramjet) نوعی موتور جت تنفس هوایی است که از حرکت رو به جلوی موتور برای فشرده‌سازی هوای ورودی استفاده می‌کند و فاقد کمپرسور محوری یا گریز از مرکزی است. از آنجا که رم‌جت در سرعت هوای صفر نمی‌تواند نیروی رانش تولید کند، نمی‌توان از آن برای به حرکت درآوردن هواپیما از سرعت صفر استفاده کرد. در نتیجه، یک وسیله نقلیه مجهز به رم‌جت برای بلند شدن از زمین نیاز به موتوری کمکی مانند موتور موشک دارد تا آن را به سرعتی برساند که بتواند نیروی رانش تولید کند.

بیشترین کارایی موتورهای رم‌جت در سرعت‌هایی در محدوده ۳ ماخ(۳۷۰۰ کیلومتر بر ساعت) است. این نوع موتور برای سرعت‌هایی تا ۶ ماخ(۷۴۰۰ کیلومتر بر ساعت) نیز کارایی دارد، به عبارتی این موتورها با دریافت سرعت معینی از هوا به طور خودکار روشن می‌شوند.

اسکرم‌جت(Scram Jet) نیز به معنای احتراق در سرعت مافوق صوت است. این گونه موتورها در سرعت‌های مافوق صوت به کار می‌روند و طرز کار آنها بسیار مشابه موتورهای رم‌جت با چند تغییر است. این نکته قابل توجه است که مشتعل ساختن مولکول‌های هوا در حالی که هوا با سرعت بالای چهار ماخ وارد موتور می‌گردد، مانند روشن کردن کبریت در گردباد است. اولین هواپیمای دارای موتور اسکرم‌جت، هواپیمای ایکس-۴۳ ناساست که سرعت آن بالای ۷ ماخ است.

استفاده از بور در این موتور جدید

استفاده از عنصر بور، سرعت موشک را تا نزدیک به ۵ ماخ(۵ برابر سرعت صوت) افزایش می‌دهد، زیرا پس از برخورد با اکسیژن در هوا به شدت می‌سوزد.

با این حال، مشتعل کردن بور در آب برای دانشمندان چینی چالش برانگیز بود. بنابراین تیم تحقیقاتی طرح جدیدی را اجرا کرد که به سوخت جامد فرصت دیگری برای سوختن و افزایش کارایی موتور داد.

آنها همچنین حجم تزریق بخار آب به محفظه احتراق و نسبت سایر مواد موجود در سوخت مانند منیزیم و آلومینیوم را بهینه کردند. این فلزات فعال، بور را قادر می‌سازند تا در بخار به طور کامل بسوزد.

دانشمندان چینی این آزمایش‌ها را در یک آزمایشگاه زمینی انجام دادند که محیط زیر آب را شبیه‌سازی می‌کند.

پایداری موتور جدید چین

پروفسور هوانگ لیا(Huang Liya) که این پروژه را رهبری می‌کند، تاکید می‌کند که این موتور در طول آزمایش‌ها پایدار بوده، زیرا شعله و فشار بدون تغییر باقی مانده است.

داده‌های جمع‌آوری‌ شده توسط حسگرها نشان داد که سرعت این موتور با بازده احتراقی ۸۷ درصدی از سه ماخ فراتر رفته است.

گفتنی است که وقتی نسبت سوخت بور در فرمول سوخت افزایش یافت، ضربه ویژه آن به ۴۷۱۲ نیوتن‌ثانیه بر کیلوگرم رسید که ۳۰ درصد کارآمدتر از آخرین موتور موشک «رپتور» متعلق به شرکت اسپیس‌ایکس است که موشک بزرگ استارشیپ را نیرو می‌دهد.

شبه‌فلز پر انرژی

شبه‌فلز(متالوئید) پرانرژی بور توسط چندین محقق به عنوان یک منبع انرژی ثانویه بالقوه برای سوخت هیدروکربنی مایع برای نیرو دادن به دستگاه‌های محرکه با حجم محدود مانند رم‌جت و اسکرم‌جت شناخته شده است.

شبه‌فلز یا فلزوار(Metalloid) عنوانی برای طبقه‌بندی عناصر شیمیایی است که به عناصری گفته می‌شود که خواص‌شان میان فلز و نافلز است.

محتوای انرژی حجمی و وزنی بالاتر، بور را نامزد مناسب‌تری نسبت به سایر ذرات پر انرژی می‌کند.

مطالعات مختلفی قبلاً برای بررسی پیشرفت‌ها و چالش‌های اخیر در استفاده از سوخت بارگذاری شده با بور برای دستگاه‌های رانش رم‌جت و اسکرام‌جت انجام شده است.

اگرچه بور منبع بالقوه‌ای برای بهبود چگالی انرژی سوخت مایع است، اما تا سال گذشته به طور گسترده در دستگاه‌های پیشرانه عملی استفاده نمی‌شد، زیرا لایه اکسید بومی موجود در بور از اشتعال و احتراق جلوگیری می‌کند.

سال گذشته برخی از محققان گزارش دادند که ذرات بور در احتراق دو مرحله‌ای کاملاً سوختند که نشان می‌دهد احتراق دو مرحله‌ای ذرات بور را می‌توان با رم‌جت و اسکرام‌جت به دست آورد.