【NASA正全力支持一項突破性研發計畫 目標是開發能以超音速飛行安全往返太空的飛行器】

綜合外媒報導,NASA全力支持一項突破性研發計畫,目標是開發能以超音速飛行並安全往返太空的飛行器。這項技術的實現將為太空旅行帶來革命性的變革。未來的太空旅行可能會使用類似NASA「Hyper-X」這樣的極音速噴射機。2004年,NASA的X-43A無人原型機創下了10馬赫的世界紀錄。儘管極音速飛行的概念已經得到驗證,但技術仍未達到可操作階段,主要挑戰在於發動機的穩定控制,因為傳統技術依賴於數十年前的感測方法。

此次計畫的關鍵突破在於維珍尼亞大學研究團隊成功利用光學感測器控制超音速燃燒衝壓發動機(scramjet engine)。傳統的壓力感測器只能測量發動機表面的壓力,無法及時感知內部變化,容易造成發動機失速。光學感測器可以監測發動機內部火焰的光譜變化,通過分析這些變化來預測是否即將失速,並提前進行調整,確保發動機的安全運行。

超燃衝壓發動機的設計基於衝壓技術,利用飛機前進的運動將空氣「撞」進發動機,產生燃燒燃料所需的溫度和壓力。它們的運行範圍約為3馬赫到6馬赫。當飛機前部進氣口變窄時,內部氣流速度在燃燒室內減慢至亞音速,但飛機本身不會減速。超燃衝壓發動機則需保持超快速氣流通過發動機以達到極音速。

這項技術突破克服了極音速飛行的瓶頸。傳統壓力感測器反應速度過慢,無法滿足極音速飛行中快速變化的氣動環境,導致發動機容易失速。6月28日,維珍尼亞大學研究團隊在《航太科學與技術》期刊上發表了這項成果。光學感測器控制超音速燃燒衝壓發動機的技術,有助於開發單級入軌(single-stage-to-orbit)的太空飛機。單級入軌太空飛機可以像普通飛機一樣水平起降,並直接飛往太空,大幅降低了太空旅行的成本和複雜性。

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