Najpierw rakieta rozpędzi pojazd, później włączy się silnik strumieniowy. GE ma dostarczyć Pentagonowi nową platformę do testów hipersonicznych.
GE Aerospace przez lata kojarzyło się przede wszystkim z silnikami do samolotów pasażerskich i myśliwców. Teraz Pentagon chce od firmy czegoś znacznie szybszego. Koncern ma zbudować kompletny hipersoniczny pojazd testowy: rakieta najpierw rozpędzi go do odpowiedniej prędkości, a później sterowanie przejmie część przelotowa z silnikiem strumieniowym zasilanym ciekłym paliwem. Następny etap programu potrwa około 24 miesięcy i ma zakończyć się próbami w locie.
Nowy kontrakt został przyznany w ramach programu HyCAT, czyli Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities. Jego celem nie jest stworzenie kolejnego konkretnego pocisku do niszczenia celów, ale czegoś, czego amerykańskim programom hipersonicznym bardzo brakuje: stosunkowo taniej platformy pozwalającej regularnie wynosić nowe technologie do prawdziwego lotu z prędkością ponad Mach 5.
GE będzie głównym wykonawcą i ma odpowiadać za integrację kompletnego pojazdu, określanego jako all-up round. Konstrukcja będzie składała się z dwóch podstawowych elementów: rakietowego boostera na paliwo stałe oraz adekwatnego pojazdu przelotowego wykorzystującego ciekłe paliwo.
Pentagon chce sprzętu, który można rzeczywiście wystrzelić, rozpędzić do prędkości hipersonicznej i wykorzystać jako latające laboratorium dla kolejnych technologii. Wartość nowego kontraktu nie została publicznie ujawniona.
Najpierw potężny kopniak od rakiety
Silnik strumieniowy nie potrzebuje ciężkiej sprężarki i turbiny charakterystycznych dla klasycznego silnika odrzutowego. Powietrze jest sprężane przede wszystkim dzięki bardzo dużej prędkości samego pojazdu. Ta zaleta jest jednak jednocześnie podstawowym problemem. Ramjet nie może po prostu stać na pasie, uruchomić się i rozpędzić pojazdu od zera, ponieważ do rozpoczęcia efektywnej pracy potrzebuje wcześniej silnego strumienia powietrza.
Dlatego GE wykorzysta rakietowy booster na paliwo stałe. Pierwszy człon wykona najbardziej brutalną część zadania i rozpędzi konstrukcję do prędkości, przy której może rozpocząć pracę adekwatny napęd strumieniowy. Po wykonaniu zadania booster zostanie odrzucony, a dalszy lot będzie należał do części przelotowej. Ta ma korzystać z dual-mode ramjetu, czyli silnika potrafiącego pracować w różnych reżimach przepływu wraz ze wzrostem prędkości.
W klasycznym ramjecie napływające powietrze jest przed komorą spalania zwalniane do prędkości poddźwiękowej. Przy coraz większych prędkościach lotu takie rozwiązanie zaczyna jednak generować ogromne straty. W trybie przypominającym scramjet paliwo może być spalane, gdy przepływ przez komorę pozostaje naddźwiękowy. Proces musi zajść ekstremalnie szybko, ponieważ powietrze przelatuje przez silnik w ułamku sekundy.
Dual-mode ramjet próbuje trochę połączyć oba te światy. Dzięki temu pojazd może działać w szerszym zakresie prędkości i łagodniej przechodzić od warunków wymaganych zaraz po zakończeniu pracy boostera do pełnego lotu hipersonicznego. GE nie ujawniło jeszcze docelowej prędkości ani zasięgu nowej platformy. Sam program HyCAT dotyczy jednak pojazdów zdolnych do podtrzymywanego lotu przekraczającego Mach 5, więc nie mówimy o krótkim osiągnięciu tej wartości podczas opadania po trajektorii balistycznej.
GE nie zaczęło prac wczoraj
Sam kontrakt jest dla GE dużym krokiem, ale nie dlatego, iż firma dopiero teraz zainteresowała się hipersoniką. Przełom polega tak naprawdę na tym, iż Pentagon po raz pierwszy powierza jej integrację całego pojazdu testowego – boostera, części przelotowej, napędu, sterowania i systemów potrzebnych do próby w locie. Do tej pory GE rozwijało przede wszystkim silniki i technologie spalania. Teraz ma udowodnić, iż potrafi z tych elementów złożyć działającą platformę, wystrzelić ją i utrzymać w locie z prędkością hipersoniczną.
W 2022 r. GE Aerospace kupiło Innoveering, niewielką firmę specjalizującą się w napędach i systemach dla lotów hipersonicznych. Rok później właśnie Innoveering zostało wybrane przez Pentagon do pierwszego etapu HyCAT. W 2023 r. GE pokazało własny eksperymentalny dual-mode ramjet wykorzystujący spalanie z wirującą detonacją. W 2024 r. kolejny demonstrator przeszedł testy z przepływem powietrza trzy razy większym, niż we wcześniejszych amerykańskich demonstratorach hipersonicznych.
Rok później firma przetestowała dwa następne silniki z technologią rotating detonation combustion. Jeden miał skalę odpowiadającą pociskowi, drugi był większym napędem przeznaczonym dla szybkich statków powietrznych. W styczniu 2026 r. GE i Lockheed Martin potwierdziły z kolei testy ciekłopaliwowego ramjetu z wirującą detonacją przeznaczonego już bezpośrednio do przyszłych pocisków hipersonicznych. Nowy kontrakt jest więc momentem, w którym te prace zaczynają wychodzić poza samą komorę silnika.
W hipersonice detonacja może być zaletą
Technologia rozwijana przez GE jest interesująca głównie dlatego, iż klasyczne silniki spalają mieszankę paliwa i powietrza w stosunkowo spokojnym froncie płomienia. Rotating detonation combustion wykorzystuje natomiast falę detonacyjną krążącą wewnątrz komory. Detonacja kojarzy się w silniku z czymś, czego konstruktorzy zwykle za wszelką cenę chcą uniknąć. Tutaj jest jednak kontrolowanym elementem procesu spalania.
Pozwala uzyskać dużą ilość energii przy mniejszym i lżejszym układzie, a GE wskazuje również na możliwość zwiększenia ciągu oraz poprawy zużycia paliwa. Dla pocisku hipersonicznego każdy kilogram i każdy dodatkowy kilometr zasięgu ma ogromne znaczenie.
Firma twierdzi ponadto, iż jej rozwiązanie może rozpocząć efektywną pracę przy niższej prędkości niż część tradycyjnych konstrukcji. jeżeli rzeczywiście potwierdzi się to w pełnoskalowym pojeździe, można użyć mniejszego boostera, a zaoszczędzoną masę przeznaczyć na paliwo, sensory albo przyszły ładunek.
Nie wiadomo jednak jeszcze, czy dokładnie wariant z wirującą detonacją zostanie zastosowany w nowym pojeździe HyCAT. Oficjalnie GE potwierdza dla niego dual-mode ramjet, ale nie ujawnia pełnej konfiguracji komory spalania.
*Źródło zdjęcia wprowadzającego: U.S. Navy / Canva Pro
