ברוח האחים רייט 2003-1900

אחרי הבעירה: ניפוץ

מתחמם המירוץ להחלפת מנוע הטורבינה הסילוני במקור יעיל יותר להנעה על-קולית: מנוע פעימת ניפוץ.

מאת ג'ים קלי

תמונות: מורלינגהאוס

במבט ראשון, המנוע שמוצמד בברגים למתקן הניסוי נראה כמו מועמד בלתי מתאים להוביל מהפכה בתחום התעופה והחלל. ממדיו אינם מרשימים: עם אורך של כ120- ס"מ, הוא מתגמד ליד המנגנון שמזין לתוכו אוויר ודלק - מנגנון שממלא מבנה בגודל של בית במרכז ללוחמה אווירית של צי ארה"ב בצ'יינה לייק שבקליפורניה. והמראה שלו אינו ראוי לציון: למכונה זו חסר החן המאפיין את מנועי הטורבו-מניפה בעלי יחס העקיפה הגבוה שבהם מצוידים מטוסי הנוסעים המודרניים, עם הכונסים הרחבים, הסוחפים, והלהבים העדינים. מבחוץ, זהו פשוט אוסף של צינורות מתכת, גליל אחד גדול המזין לתוך חמישה גלילים קטנים יותר המסתיימים בנחירים קמורים, משהו הדומה לבעל חיים סרטני הנצמד לתחתית כלי-שיט.

אבל גרי לידסטון וטום בוסינג מהמרים כי המנוע התעופתי הקטן הזה - הביטוי המתקדם ביותר עד כה לרעיון המהפכני שנקרא פעימת ניפוץ ((pulse detonation - יוכל לקבור לחלוטין את כל אלה שהיו לפניו. לידסטון הוא מנהל תוכניות ההנעה במרכז למדעי התעופה של פראט אנד ויטני בסיאטל, ובוסינג הוא הבוס שלו, והכוח היצירתי מאחורי עיצוב ותכנון המתקן. כאן בצ'יינה לייק, כשהם עומדים בחום המדברי, השניים סוקרים את יצירתם כמו אבות גאים, כשהם מסבירים כיצד לקח להם שנים להראות שהרעיון מאחורי המנוע הזה יכול לפתוח עולם חדש לגמרי של הנעה סילונית. "יש גמול גדול", אומר לידסטון. "זהו שינוי תבניתי שיכול להפוך דברים אחרים למיושנים".

ואכן, הצוות של לידסטון אינו היחיד המחפש דרך חדשה. בעשר השנים האחרונות, ההבטחה של הטכנולוגיה - הבטחה למערכת הנעה פשוטה בהרבה ממנועי הטורבו-מניפה של היום, המסוגלת לפעול בתחום מהירויות רחב יותר, כשהיא מניעה בקלות מטוסים משלב ההמראה ועד מאך 4 - עוררה התעניינות רבה במרכזי מחקר באוניברסיטאות, בצבא ובנאסא, וכן במעבדות מרוחקות ביפן, בצרפת וברוסיה.

בשלוש השנים האחרונות בלבד, שתי החברות העשויות להרוויח או להפסיד הרבה מהופעת טכנולוגיה מהפכנית למנועי סילון, שתהפוך את השוק, התחילו להשקיע כספים רבים במחקר על מנוע פעימת ניפוץ ((PDE. בינואר 2001 רכשה פראט אנד ויטני את החברה שהקים בוסינג במטרה לפתח את רעיונותיו. באותה שנה סימנה ג'נרל אלקטריק ((GE את פעימת הניפוץ כנושא בעל עדיפות עליונה. ג'נרל אלקטריק, נכנסה אמנם מאוחר למשחק, אבל היא חמושה בגישה חדשה שעשויה להוות קלף מנצח נגד פראט אנד ויטני. היא החלה להשקיע משאבים בבניית צוות פיתוח PDE במרכז המחקר הגלובלי שלה בצפון מדינת ניו-יורק. "אנו רואים שימוש בפעימת ניפוץ בכל תחום המוצרים שלנו", אומר הארווי מקלין, המנהל לנושאי טכנולוגיה מתקדמת, שיווק ותוכניות ממשלתיות בחטיבת מנועי המטוסים של GE, ואחד התומכים הראשונים במחקר פעימת ניפוץ בGE-. "לכן אנחנו כל כך מתעניינים בזה".

במשך עשרות שנים התמודדו שתי החברות האלה על עליונות בתחום מנועי הסילון בזירה העולמית, כשהן מנצלות כל יתרון שעשוי לקדם אותן במאבק על חלקן בשוק האזרחי והצבאי. אבל היתרונות האלה הלכו וקטנו כאשר הביצועים של מנועי הסילון הקונבנציונליים התקרבו לגבול המגבלות מבחינת היחס בין הדחף לבין משקל ויעילות תצרוכת הדלק. טכנולוגיית פעימת ניפוץ מציעה סיכוי לברוח מן הספירלה הזאת של שיפורים מזעריים, ולזכות בניצחון גדול - שלא להזכיר את החוזים המשתלמים הראשונים מחברות ומהצבא. חוזים אלה יכולים להיות עבור מנועים סופר יעילים למטוסי נוסעים תת-קוליים, שעשויים לקצץ את תצרוכת הדלק בשיעור שמהנדסים "יהרגו את הסבתא שלהם" כדי להשיגם, מתבדח לידסטון. המנועים האלה יכולים גם להתאים לכלי-טיס על-קוליים בלתי מאוישים ומטוסי קרב מאוישים. נוכל גם לראות מטוסי נוסעים על-קוליים שיהיו הרבה יותר זולים ויותר מעשיים מאשר הקונקורד שקורקע לאחרונה. פעימת ניפוץ תציע גם גישה זולה יותר לחלל, כאשר נחסוך טונות של חמצן נוזלי ודלק על-ידי האצת כלי-טיס מהקרקע לגובה רב ולמהירות שגא-קולית, ומשם ישתמשו במנועים רקטיים רגילים כדי להכניס למסלול בחלל.

"פעימת ניפוץ היא נושא חם בחקר הבעירה", אומר גבריאל רוי ממשרד המחקר של הצי. "בהשוואה לטורבינות גז, לPDE- יש תצורה פשוטה בהרבה. יש לזה יכולת לעבור ממהירות תת-קולית לעל-קולית תוך שימוש בפחות דלק, וזה יותר יעיל מבחינה תרמודינמית. אבל ישנם בעיות הנדסיות גדולות - עייפות תרמית, רעש. המחקר הזה הוא אתגר גדול".

הרעיון מאחורי PDE הוא פשוט בצורה מטעה. בקיצור, ישנם שני סוגי בעירה: הסוג הישן והמוכר של בעירה איטית, שנקרא שריפה, וסוג אחר, תהליך הרבה יותר אנרגטי שנקרא ניפוץ, שהוא משהו שונה לגמרי. דמה לעצמך צינור, סגור בקצהו האחד ומלא בתערובת של דלק ואוויר. ניצוץ מדליק את הדלק בקצה הסגור, ותגובת בעירה מתפשטת במורד הצינור. בתהליך שריפה רגיל - אפילו במצבים של "להבה מהירה" שנקראים בדרך כלל פיצוצים - הריאקציה הזו נעה במהירות של כמה עשרות מטרים בשנייה בלבד. אבל בניפוץ, גל הלם על-קולי פורץ במהירות של מאות מטרים בשנייה במורד הצינור, קרוב למאך 5, כשהוא דוחס ומצית את תערובת הדלק והאוויר כמעט מיידית באזור צר של לחץ גבוה המשחרר חום.

אזור זה הוא המקום שבו מתבצעת הבעירה היעילה ביותר שאותה מבקשים לרתום המהנדסים של פראט אנד ויטני וג'נרל אלקטריק. כדי להשיג זאת, חייבים לתאם במדויק את הכנסת הדלק, זרימת האוויר והפעלת הניצוץ כדי ליצור "מעבר משריפה לניפוץ" ((DDT, התהליך שבו להבה רגילה מאיצה פתאום לניפוץ בעל עוצמה הרבה יותר גבוהה. וניפוץ אחד הוא רק ההתחלה, מכיוון שבעוד שהוא יוצר יותר דחף עבור כמות דלק נתונה שנשרפת בהשוואה לשריפה רגילה, הוא גם שורף רק כמות זעירה של דלק. כדי להביא לכך שמנוע PDE אכן יפעל - כלומר להפיק ממנו דחף מעשי - דרושים עשרות ניפוצים בכל שנייה, גל של ניפוצים.

המדענים הראשונים שזיהו כי פעימות ניפוץ מהירות עשויות לשמש ליצירת דחף היו כנראה הגרמנים, שפיתחו את הפצצה המעופפת V-1 בשנות השלושים. "הגרמנים ניסו ניפוץ עם הV-1- אבל לא הצליחו להשיג זאת", אומר כריס ברופי, פרופסור לחקר הנעה בבית הספר למוסמכים של הצי במונטריי שבקליפורניה. "ה- V-1 היה פעימת סילון, בעצם יותר מנוע בעירה במהירות גבוהה". בהמשך נעשתה עבודה תיאורטית וניסיונית במספר אוניברסיטאות בשנות החמישים והשישים, אבל ביצועי מנועי הסילון הרגילים והמנועים הרקטיים השתפרו כה מהר באותו זמן, כך שרק אנשים מעטים מצאו סיבה להתעסק עם תופעה שכה קשה ליצור ולמדוד אותה במעבדה. אבל בתחילת שנות התשעים, מספר גורמים יצרו פתאום תחייה בחקר פעימת ניפוץ: הצורך בביצועים טובים יותר, זמינותם של כלי אבחנה חדשים ומחשבים שמאפשרים דיגום מהיר, והקצבה קטנה אך קריטית של כספים פדרליים לפרופסורים באוניברסיטאות וליזמי מחקר.

אחד היזמים האלה היה בוסינג, שהקים בשנת 1992 את החברה שאותה מכנה ברופי "הדחף המסחרי האמיתי, ללא כוונה למשחק מילים", מאחורי מחקר PDE בשנות התשעים. בוסינג, שנתקבל לעבודה בחברת בואינג מייד לאחר שקיבל את הדוקטורט שלו מMIT-, עמל במשך שנים על מטוס האוויר-חלל הלאומי השגא- קולי (שלא זכה לטוס) לפני שהבין כי הוא לא ישיג את מה שרצה - הזדמנות לנהל פרויקט טכנולוגי מהפכני - בתוך החברה הענקית. הוא התחיל לחשוב ברצינות על פעימת פיצוץ. הוא פרש מבואינג וצירף שלושה עמיתים להקמת קבוצת מחקר בנושא פעימת פיצוץ בחברה למחקרי היי-טק אדרואיט מערכות.

הקבוצה של בוסינג נאבקה בתחילה להשגת ניפוץ אחד בלבד בצינור בודד, אבל במהרה התקדמה לבניית מתקן ניסוי בעל שני צינורות שבו ניתן היה ליצור 22 ניפוצים בשנייה בכל צינור, כלומר תדירות של 44 מחזורים בשנייה. אולם למרות ההצלחות שלהם ושל חוקרים אחרים, רוב גורמי הזרם המרכזי בממסד ההנעה עדיין לא התייחסו ברצינות לנושא פעימת פיצוץ. הספקנים הצביעו על כך שרוב העבודה שנעשתה הייתה מוגבלת למעבדות אוניברסיטאיות או לחברות פרטיות, שהתייחסו אל השיטות והתוצאות שלהן כקניין פרטי ודיווחו על ביצועים שאנשים רבים מבחוץ חשבו שהם בלתי מציאותיים.

"היו פעמים רבות כאשר התגובה החריפה של המתנגדים הייתה ממש מפחידה", אומר בוסינג, בעומדו במרכז מחסן מלא בחלקי חילוף לPDE- באתר הניסויים בצ'יינה לייק. הוא מדבר מהר ודי בשקט, כשהוא מדגיש את מילותיו בתנועות ידיים מהירות. בוסינג, באמצע שנות הארבעים שלו, גבוה עם מבנה גוף אתלטי המתאים למישהו שמטפס על הרים בזמנו החופשי - למרות שלא היה לו הרבה זמן פנוי מאז שפרש מבואינג. "הם אמרו שאינך יכול להפעיל את המתקן באופן בלתי יציב, אינך יכול לבודד את הכונס מתהליך הבעירה, אינך יכול ליצור דחף, זה יתפרק לחתיכות. אם אתה מסתכל בספר לימוד של כל התופעות הפיסיקליות שאתה יכול לחזות, כל אחת מהן הופכת לשאלה".

נקודת המפנה הגיעה בשנת 1998 עם סדרה של הדגמות ביצועים של PDE בעל שני צינורות בבית הספר ללימודי מוסמכים של הצי במימון של נאסא וחיל האוויר האמריקני. המתקן ביצע כל מה שחברת אדרואיט טענה שהוא יעשה - קצב ניפוצים של 40 פעם בשנייה בכל אחד מהצינורות, פעולה רצופה של עד 30 שניות, ויצירת יותר מ45- ק"ג דחף - ואחרי קצת גירוד בראש, רוב השוללים שינו את דעתם. קצת יותר משנתיים אחר-כך, המחישה פראט אנד ויטני את יחסה הרציני לטכנולוגיה החדשה, כאשר רכשה מאדרואיט את הצוות בן 24 האנשים של בוסינג ואת כל הזכויות על עבודתם.

המנוע בצ'יינה לייק מייצג התפתחות של כמה דורות לעומת המנוע שהורץ במונטריי. כשהם עומדים בריבוע זעיר של צל בשעת צהריים ליד מתקן הניסוי המחופה, בוסינג ומהנדס הניסוי מיי לאו סוקרים את האנטומיה הבסיסית של המתקן. כמו כל מנוע סילון אחר, הוא מכניס אוויר מקצהו הקדמי - במקרה זה, אוויר שחומם ונדחס על-ידי מתקן הניסוי כדי לדמות טיסה במאך 2.5 בגובה 40,000 רגל (12.2 ק"מ). אם זה היה מנוע סילון רגיל, האוויר היה מוזרם על-ידי מניפה דרך מדחס רב-שלבי ולתוך תא השריפה, שם הדלק היה נשרף באופן רצוף. אבל במנוע זה, זרם האוויר צריך להתחלק בין חמישה צינורות, שבכל אחד מהם תערובת הדלק והאוויר חייבת ליצור ניפוץ בצורה נקייה 80 פעם בשנייה. בוסינג פותר את הבעיה הזאת בעזרת שני מנגנונים: דיסקה מוגנת על-ידי פטנט, שנקראת שסתום רוטור, עם חורים מיוחדים שתוכננו בה, אשר מכסה ופותחת לחלופין את הצינורות לזרם האוויר כשהיא מסתובבת במהירות של 2,400 סל"ד; ו"נפץ מקדים" בכל צינור, אשר משתמש בחמצן, דלק אתילן ומצת של מכונית פרארי כדי לעורר ניפוץ בכל אחד מהצינורות הראשיים. התוצאה היא 400 ניפוצים בכל שנייה, שמייצרים כמות מסוימת של דחף שאת גודלו מסרבים בוסינג ולידסטון לגלות, אבל הוא מספיק עבור טיל שיוט על-קולי.

הקניית "יכולת על-קולית במחירים תת-קוליים" לטיל הייתה מוקד הפעילות של הקבוצה מההתחלה. הצבא יעזור לממן את הפרויקט וכבר נתן לצוות פלטפורמה פשוטה בקנה מידה קטן עבור הטכנולוגיה. בשלב מאוחר יותר, לידסטון רואה דגם של PDE טהור עם "מגדש", שבעקבותיו יבוא מנוע טורבו-מניפה רגיל עם צינורות פעימת ניפוץ שמותקנים בתעלת המעקף מסביב למדחס - מה שנקרא מבער תעלה. לבסוף, מפת הדרכים של לידסטון מסתיימת - בעוד 15 או 20 שנה - עם "כד הזהב האמיתי בקצה הקשת בשמיים": מנוע היברידי שבו המקטעים של המדחס המרכזי ותא השריפה של טורבינת גז הוחלפו בצינורות פעימת ניפוץ, אשר משלב את המאפיינים הטובים ביותר של מנוע טורבו-מניפה בעל יחס עקיפה גבוה ושל PDE. "שם נמצא השוק הגדול", אומר בוסינג. הוא יושב במרחק קצר מהמנוע שלו ומתמקד בצג המראה כיצד הצוות שלו מרכיב מחדש את המנוע. "אבל לעשות זאת נכון, אתה צריך באמת לבנות מתקנים כאלה. אתה צריך לעבור את זה כדי להגיע לשם".

כאשר זה מגיע לחדשנות טכנולוגית, לאיש אין מונופול על מפות דרכים. בקצה האחר של היבשת, במרכז המחקר הענקי של ג'נרל אלקטריק ליד שנקטדי במדינת ניו-יורק, יש למהנדסים מפה משלהם - כזו שהם חושבים שמראה דרך מהירה וטובה יותר להגיע אל "כד הזהב" של PDE היברידי. "להגיע לשם פירושו לשחק תופסת; אחרי הכל, פראט אנד ויטני מקדימה אותם ביתרון ניכר.

ברגע מסוים זה, במשחק התופסת יש עוצמה כמעט בלתי נסבלת של רעש. הרעש של תערובת מימן ואוויר שעוברת 40 ניפוצים בשנייה בצינור מתכת שאורכו 90 ס"מ וקוטרו 5 ס"מ הוא משהו שבין צופר של ספינת טיולים לפטיש אוויר. זה כאילו עובר דרך הראש שלך, אפילו מאחורי קירות הבטון והזכוכית הכפולה של חדר הבקרה. הרעש נפסק אחרי חמש או שש שניות שנראות כנצח, כאשר הצינור מחליק חזרה לאורך מתקן מדידת הדחף למצבו ההתחלתי; השאגה של המדחסים שמזינים את תא הניסוי היא כמו רעש מרגיע בהשוואה לזאת.

"בתדירות קצת יותר נמוכה, הרצנו את המנוע במשך שעה רצופה", אומר בגאווה טוני דין, העומד בראש מאמץ המחקר של GE בנושא פעימת ניפוץ. לעמיתו אדם ראשיד, המכין את המחשבים עבור ריצת ניסוי נוספת, יש זיכרון כואב יותר מההישג: "הייתי כאן והייתה לי הגנה על האוזניים, אבל אחרי שעה שמעתי רק ...באז מהסוג הזה", הוא אומר.

מאחורי כל הרעש והסערה האלה, מסביר דין, מתבצע מחזור פעילות מבוים בזהירות, שבו שסתום מכניס גז מימן לתוך זרם אוויר הנכנס למתקן הניסוי, מצת מדליק DDT, וגל הלם מתפרץ במורד הצינור. גז בלחץ גבוה הנותר בצינור בעקבות הניפוץ נושב החוצה ויוצר דחף.

כאשר אתה מסתכל על דין כשהוא מסביר את ההתפתחות אתה יכול לראות עד כמה זה מקסים אותו. עדיין בעל מראה נערי למרות שערו המאפיר והשפם, דין הוא בעל פרצוף דמוי בז - קטן ורזה, עם עיניים חדות מאחורי משקפיים עגולים. בעל דוקטורט מסטנפורד, הוא עסק בשנות התשעים ב- GE בפתרון הבעיה הסבוכה של מזעור הפליטות המזהמות מטורבינות גז - מנועי הסילון של החברה משמשים לא רק להנעת מטוסים אלא גם להפעלת גנרטורים חשמליים על הקרקע. אבל כאשר דין מדבר על מחקר בנושא פעימת ניפוץ, תחום שאליו נכנס הצוות שלו רק בשנת 1999, אתה מקבל את ההרגשה שהוא מצא את יעודו האמיתי.

"מפליא מה שאתה רואה בזרימות האלה, ההבחנות שאתה מקבל", הוא אומר, כאשר קולו מתגבר בהתלהבות. עזבנו את חדר הבקרה וירדנו לרצפת תא הניסוי, ודין מתאר את פלט מערכת הצילום של הצוות שלו. המתקן, שמצלם דרך תא השריפה השקוף, מנצל את הסטיות בנתיב קרני האור באזורים של צפיפות אוויר משתנה כדי להפיק תמונות רפאים של גלי הלם וזרימות מעורבלות בתוך המנוע. זהו מבט חושפני של תהליך שהוא בלתי נראה באמצעים אחרים. "אני מתכוון שזה מעורר רעיונות - 'אה, אנחנו צריכים לעשות זאת בדרך ההיא!' זה הכל חלק מכניסה לתוך התהליך", מסביר דין.

כניסה לתוך התהליך - הבנת התופעות המשונות ברצינות שקיימות בפעימת ניפוץ - היא קריטית מכיוון שGE- מתכוננת לדלג לרמה חדשה לגמרי של טכנולוגיית PDE. בשנה הבאה היא תתחיל לבנות PDE היברידי שיתפקד ללא חמצן נוסף להצתת הDDT-, וזה יוכל אולי לפעול בתדירויות הצתה גבוהות בהרבה בהשוואה למנועים של חוקרים אחרים.

הכלי שבו מתכנן דין להשתמש כדי להשיג את מטרתו, בולט בתא הניסוי, כמו חתיכה מצינור מים ראשי. קבוצת המחקר של GE מכנה אותו פשוט "המתקן הגדול" - צינור ארוך שמוקף במיכשור רב בקוטר של 40 ס"מ לערך. החלק היחיד של תא הניסוי שנמצא מחוץ לתחום למבקרים הוא האזור שבחזית הפה של המתקן הגדול - המקום היחיד שממנו ניתן להביט לעומק הגרון שלו, וכנראה לגלות פרטים שGE- מעדיפה לשמור לעצמה. לפרטים אלה, ניתן לנחש, יש קשר כלשהו למה שדין מכנה פעולות "נטולות שסתום", שעשויות להיות המפתח ליצירת תדירויות ניפוץ גבוהות בסדר גודל של מאות או אפילו אלפי מחזורים בשנייה בצינור יחיד.

דין שומר על שתיקה בנושא זה, בהעירו מאוחר יותר בדוא"ל ששלח, כי הוא "אינו מוכן להגיד על כך הרבה". אבל מקלין, מנהל השיווק של GE, מרחיב יותר. "אנחנו מדברים על תדירויות בסדר גודל יותר גבוהות ממה שמישהו בתעשייה השיג", אומר מקלין. "אני נוהג לחשוב על זה כשסתום אווירודינמי בניגוד לשסתום מכני, וזה מה שמאפשר לנו להגיע לתדירויות הרבה יותר גבוהות, מפני שיש גבול למה שאפשר לעשות עם שסתום מכני". בתיכנון מסוג זה, תערובת האוויר והדלק והתזמון מבוקרים על-ידי כוחות אווירודינמיים שנוצרים בגלל צורתו של התא בו מתבצע הניפוץ. "שסתום אווירודינמי" זה, אומר מקלין, "יאפשר כניסת אוויר לפני הניפוץ, אבל הלחץ מהניפוץ יהיה מספיק גבוה כדי למנוע ממטען שני של אוויר ודלק להיכנס עד שגל הניפוץ ינוע במורד הזרם".

כשנשאל אילו תוצאות הוא קיבל עד כה עם המתקן הגדול, דין עונה שוב בזהירות. "אנחנו מקבלים להבות מהירות וכל מיני סוגים של התנהגויות מעניינות, אבל אני לא אאפיין אותם כרגע כניפוצים", הוא אומר. "אני חושב שאנחנו אכן נצליח - יש לנו את המדידות הנכונות, האנשים הנכונים, כלי החישוב הנכונים - אבל אינני יכול לטעון שכבר הגענו לזה".

זהו תמהיל מוזר - ספקנות בריאה משולבת עם אמונה שאינה מושפעת מקיומם של כל כך הרבה נעלמים. במידה מסוימת, הספקנות היא חלק מהגדרת תפקידו של דין. מקלין, בניגוד לו, בטוח ואופטימי ללא הסתייגויות לגבי הסיכויים של GE לזכות ביתרונות של הPDE-. עבורו, כמו עבור מקביליו בפראט אנד ויטני, הסתפקות בשיפורים תוספתיים בלבד בהשוואה לטורבינות גז רגילות בשחר המאה ה21- דומה לדרך שבה הלכו יצרני כרכרות הסוסים בתחילת המאה ה20-. "אנשים תמיד מגלים דברים חדשים", הוא אומר. "אינך יכול להיות מקובע על כרכרת סוסים, ואינך יכול להיות מקובע על מנוע טורבינה".

ג'ים קלי חי בגאלווסטון שבטקסס, שם הוא כותב בנושאי מדע עבור הענף הרפואי של אוניברסיטת טקסס.

ראה רוטורים גליים ( מנועי PDE סובבים) ב: www.popsci.com/exclusive

רעש וסערה

מתקן הניסוי לפעימת ניפוץ של GE, מוכן להרצה. האם זהו מנוע העתיד?

כוח מניע גרי לידסטון וטום בוסינג (משמאל) חושבים שמנוע פעימת ניפוץ שלהם (דגם הניסוי, למעלה ולמטה) ימריא ראשון.

כיצד זה עובד: פעימת ניפוץ

PDE 1 טהור. מנוע פעימת ניפוץ מנצל תהליך בעירה יעיל יותר, גל ניפוץ, כדי ליצור דחף. בPDE- טהור, מצת מדליק צינור המלא בתערובת אוויר ודלק (1). ההתפוצצות נעה במהירות על-קולית במורד הצינור (2), נושפת גזי פליטה מהקצה האחורי ויונקת עוד אוויר ודלק פנימה (3).

2 מנוע טורבו-מניפה רגיל. מנועי סילון יוצרים דחף בשתי דרכים: אזור שריפה מרכזי יוצר כמות גדולה של דחף אבל איננו יעיל לטיסות ארוכות. לצורך כך, טורבינה מסובבת מניפה אשר מזרימה אוויר סביב תא השריפה שנפלט מאחור. המניפה יעילה במהירויות תת-קוליות, אבל אינה מתאימה לטיסות על-קוליות ארוכות.

PDE 3 היברידי. מנוע PDE - מניפת-סילון היברידי ישלב בין שתי המערכות: מנוע הליבה האמצעי עדיין יסובב את המניפה הגדולה מלפנים, אבל האוויר העוקף יזרום לתוך טבעת של מנועי פעימת ניפוץ. מערכת זו תיצור דחף גבוה יותר משמעותית ללא צורך בדלק נוסף.

המירוץ למנוע פעימת ניפוץ

חטיבה של ג'נרל אלקטריק וחברת פראט אנד ויטני - שתי ענקיות בתיכון מנועי סילון - מתחרות לפתח את מנוע פעימת ניפוץ המבצעי הראשון.

מספר עובדים

33,000 :P&W ;26,000 :GE

מחזור כספי בשנת 2002

11.1 :GE מיליארד דולר; 7.6 :P&W מיליארד דולר

ציוני דרך

GE:

1-A: מנוע הסילון האמריקני הראשון (1941)

J93: מנוע ראשון למאך (1957) 3

GE90-115B: שיא הדחף העולמי למנוע יחיד: 58 טון (1997)

P&W

J57: הניע את מטוס הקרב העל-קולי הסדרתי הראשון, F-100 סופר סייבר (1953)

PW2000: המנוע הראשון שניצל מערכת בקרה דיגיטלית להשגת יעילות מרבית בתצרוכת הדלק (1984)

F119-PW-100: איפשר טיסת שיוט על-קולית ללא הפעלת מבער אחורי, בF-22- רפטור (1997)

מעמד הPDE-

GE: ניסויים קרקעיים בדגם מוקטן (הושקעו 8 מיליון דולר מאז 1999)

P&W: מנוע ניסוי רב-תאי בקנה מידה מלא (הושקעו 20 מיליון דולר מאז 1993)

אסטרטגיה טכנולוגית

GE: שסתום אווירודינמי מונע זרימת אוויר לתא השריפה בזמן המתאים, ומאפשר ניפוץ.

P&W: שסתום מסתובב במהירות גבוהה מנתק זרימת אוויר לכל אחד מחמשת תאי השריפה; נפץ מקדים מצית את תהליך המעבר.

מטרות לטווח קצר

GE: אב-טיפוס של PDE היברידי עד 2005

P&W: אב-טיפוס של PDE טהור לטיל עד 2005

אסטרטגיה ל20- שנה

GE: מנועים היברידיים למטוסים תת-קוליים ועל-קוליים

PDE:P&W טהורים לטילים, ולאחר מכן מנועים היברידיים במטוסים צבאיים ובמטוסי נוסעים