Motores pulsantes que respiran aire de Wave Engine (EE. UU.)
La prometedora plataforma VALP imaginada por un artista
Los vehículos aéreos no tripulados de tipo avión pueden equiparse con sistemas de propulsión de diferentes clases. En particular, la empresa estadounidense North American Wave Engine Corporation propone el uso de motores de respiración de aire pulsado (PvRE) y está desarrollando dispositivos de este tipo. Anteriormente, ha demostrado repetidamente sus motores en stands y en aviones. Actualmente, la compañía está probando un UAV experimental Scitor-D equipado con un motor J-1.
Proceso de desarrollo
La North American Wave Engine Corporation (abreviada como Wave Engine Corp.) fue fundada en Baltimore (Maryland) en la primera mitad del siglo XX por antiguos empleados de empresas estadounidenses líderes en el campo de la construcción de motores. Desde el principio, el objetivo de la empresa fue desarrollar motores de respiración de aire pulsados con diferentes características adecuados para su uso en distintos aviones.
En 2016, Wave Engine Corp. comenzó las pruebas en banco del primer PuVRD de su propio diseño. Los primeros resultados reales del proyecto nos permitieron contar con el apoyo de clientes potenciales. Así, en 2019, la empresa recibió 2,85 millones de dólares de DARPA para continuar trabajando. Posteriormente, la empresa recibió otras subvenciones de un tamaño u otro.
Planeador experimental con PURD, 2020
Al año siguiente, se llevó a prueba en vuelo un motor experimental, probablemente con dinero del Pentágono. Se utilizó un planeador no motorizado en serie como plataforma aérea para el PuVRD experimental. La instalación del motor mejoró significativamente su rendimiento y duración del vuelo. Además, estas pruebas demostraron el potencial del avión utilizando una aerodinámica optimizada y un motor pulsante.
En junio de 2021, el Comando de Armas de la Fuerza Aérea de EE. UU. otorgó a Wave Engine un pedido para desarrollar la plataforma versátil lanzada desde el aire (VALP). El valor del contrato era de 1 millón de dólares; no se especificó el momento de su implementación. Se informó que el objetivo del proyecto es crear un vehículo aéreo no tripulado de pequeño tamaño con un propulsor capaz de transportar una pequeña carga útil. En particular, se consideró la posibilidad de utilizarlo como señuelo para engañar a las defensas aéreas enemigas.
Cuando se recibió el contrato para VALP, la empresa desarrolladora había logrado formular la apariencia general de dicho producto e incluso publicó una demostración artística de su uso. Posteriormente, el trabajo en el proyecto continuó, pero sus resultados aún se desconocen. El UAV terminado, similar a las imágenes de 2021, aún no se ha mostrado.
Tipo de motor J-1
Resultados logrados
A pesar de la presencia de un pedido para el desarrollo de un UAV multipropósito, el principal área de actividad de Wave Engine sigue siendo la creación de motores de respiración de aire pulsados. Hasta la fecha se han desarrollado dos productos de este tipo con diferentes características, listos para su uso en aviones de diferentes categorías de peso. Además, se ha anunciado la aparición de nuevos PuVRD.
La empresa ofrece a los clientes dos motores. El primero se denomina J-1 y está destinado a aviones con un peso de despegue de no más de 200 libras (90,8 kg). Produce hasta 55 libras (25 kgf) de empuje. También se ha desarrollado un motor K-1 similar, caracterizado por mayores dimensiones y un empuje de 220 libras (aprox. 100 kgf). Se ofrecen para equipar plataformas aéreas que pesen hasta 1000 libras (454 kg). Se supone que las siguientes muestras de esta familia superarán al producto K-1 en sus parámetros.
Los motores ramjet Wave Engine se fabrican con un diseño sin válvulas, lo que simplifica el diseño y proporciona una larga vida útil. El motor tiene la forma de un tubo en forma de U de diámetro variable. La parte superior de dicho dispositivo tiene un diámetro más pequeño, pero lleva una cámara de combustión cilíndrica de sección transversal aumentada. El tubo inferior es cónico y tiene un diámetro mayor. Los extremos del tubo sirven como boquillas. Se ha desarrollado un sistema de control electrónico específicamente para la nueva serie de motores, que controla el suministro de combustible y el funcionamiento general.
Producto K-1
El principio de funcionamiento de estos motores es bastante sencillo. Se inyecta una porción de combustible en la cámara de combustión y se realiza el encendido. Los productos de combustión fluyen a través de ambas boquillas de tubería dirigidas hacia la cola del avión y crean empuje. Al mismo tiempo, en un momento determinado, el empuje en el tubo inferior de mayor diámetro supera el empuje en el superior, y este último comienza a aspirar aire atmosférico hacia la cámara de combustión. Luego se realiza una nueva inyección de combustible y se repite el ciclo. Debido a la ausencia de combustión constante y al uso de destellos sucesivos, este VRD se denomina pulsante.
Dron experimentado
Para las pruebas de vuelo del motor J-1 con 25 kgf de empuje, Wave Engine desarrolló un vehículo aéreo no tripulado original llamado Scitor-D. A principios de marzo, la compañía anunció el inicio de sus pruebas de vuelo y publicó un vídeo del primer vuelo. Las pruebas continuarán y garantizarán la verificación del diseño del UAV y del PURD, así como de su interacción.
El UAV Scitor-D está construido según un diseño aerodinámico normal. Tiene un fuselaje alargado de sección variable con compartimentos internos para carga útil, equipos y combustible líquido. El motor pulsante se coloca encima del fuselaje mediante dispositivos de sujeción. Se utiliza un ala ligeramente curvada, equipada con carenados sobresalientes del tren de aterrizaje principal. La unidad trasera tiene forma de H y no interfiere con el funcionamiento del motor.
Vista general del UAV Scitor-D
Peso al despegar zumbido determinado por los parámetros del motor J-1 y es de 100 lbs. A bordo se puede transportar una carga útil de 20 libras (aprox. 9 kg). No se especifican las dimensiones del producto. Del vídeo mostrado se desprende que la envergadura del dron alcanza los 3-3,5 m y la velocidad máxima de vuelo se estima en 200 nudos (370 km/h). Se desconocen la autonomía y la duración del vuelo alcanzadas por el inusual sistema de propulsión.
Por el momento, el UAV experimental Scitor-D lleva un conjunto simplificado de equipos a bordo. Asegura la recepción y ejecución de comandos del operador, así como la recopilación y transmisión de datos. En el transcurso de un mayor desarrollo, el dron podría recibir dispositivos adicionales para resolver problemas prácticos. Debido a su limitada capacidad de carga, el dron sólo podrá transportar equipos de reconocimiento ópticos o electrónicos. Solicitud armas no parece posible
Sin embargo, la tarea principal del producto Scitor-D en este momento no es realizar reconocimientos ni realizar otras tareas reales, sino demostrar las capacidades del PURD. Con este desarrollo, Wave Engine quiere mostrar el potencial de este tipo de motores en general, así como determinar sus capacidades reales en el campo de los vehículos no tripulados. aviación. En esencia, estamos hablando de un experimento y una especie de publicidad de futuros desarrollos en este ámbito.
Scitor-D despega
Beneficios característicos
El diseño del estatorreactor sin válvulas desarrollado por Wave Engine tiene sus propias características que determinan el nivel alcanzable de parámetros técnicos y el potencial en general. Al mismo tiempo, un motor pulsante de dicha arquitectura puede compararse favorablemente con centrales eléctricas de otras clases y tipos y ser de interés desde el punto de vista de proyectos específicos.
Al igual que otros motores a reacción, el PuVRD utiliza la energía del combustible de manera bastante eficiente, por lo que puede desarrollar un gran empuje. Gracias a esto, el PURD permite velocidades más altas que un motor de combustión interna con hélice o un motor eléctrico. En términos de indicadores de empuje y características de rendimiento de vuelo logradas, el PuVRD se acerca a los motores turborreactores. Al mismo tiempo, su diseño es mucho más sencillo. No hay piezas móviles cuya fabricación sea un problema tecnológico aparte.
Por lo tanto, PURD puede encontrar aplicación en aquellas áreas donde se requieren características de empuje y vuelo suficientemente altas, pero al mismo tiempo es necesario simplificar y reducir el costo del diseño. North American Wave Engine Corporation cree que estos motores deberían implementarse en el campo de los vehículos aéreos no tripulados de tamaño ligero y mediano. Además, la empresa demuestra claramente el potencial de esta idea con un nuevo prototipo de dron.
El UAV experimental Scitor-D se está probando actualmente y está ayudando a probar el diseño del producto J-1. También ayudará al desarrollo de otros motores de la prometedora línea y a la creación de nuevos vehículos aéreos no tripulados con PURD. En particular, no se puede descartar que el proyecto piloto actual esté directamente relacionado con el programa VALP lanzado anteriormente y contribuya al surgimiento de esta plataforma polivalente. Se desconoce cuándo y cómo se completarán todos estos trabajos, pero la empresa promotora se muestra optimista y tiene intención de continuar con sus proyectos.
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