Pentagon zleca GE Aerospace budowę hipersonicznego demonstratora z silnikiem detonacyjnym

Marka GE Aerospace przez dekady była łączona głównie z napędami do maszyn pasażerskich oraz myśliwców. Tymczasem amerykańskie Ministerstwo Obrony postawiło przed firmą zupełnie inne zadanie – zbudowanie w pełni funkcjonalnego hipersonicznego pojazdu doświadczalnego. Koncepcja zakłada, że rakieta nośna nada mu wstępną prędkość, po czym kontrolę nad lotem przejmie moduł przelotowy napędzany silnikiem strumieniowym na ciekłe paliwo. Kolejna faza programu ma potrwać mniej więcej dwa lata i zwieńczyć się realnymi próbami w powietrzu.

Zlecenie mieści się w ramach inicjatywy HyCAT (Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities). Nie chodzi tu o opracowanie kolejnej broni rażenia celów, lecz o zapełnienie luki, jaka od dawna doskwiera amerykańskim projektom hipersonicznym – braku niedrogiej platformy umożliwiającej częste wysyłanie nowych rozwiązań technicznych w prawdziwy lot z prędkością przekraczającą Mach 5.

GE Aerospace obejmie rolę głównego wykonawcy, odpowiadając za scalenie całego układu, nazywanego all-up round. Konstrukcja ma się opierać na dwóch zasadniczych częściach: rakietowym stopniu startowym na paliwo stałe oraz sekcji przelotowej zasilanej paliwem ciekłym.

Amerykańskim wojskowym zależy na sprzęcie, który da się rzeczywiście odpalić, rozpędzić do zakresu hipersonicznego, a następnie wykorzystać jako swego rodzaju latające laboratorium dla przyszłych technologii. Kwota kontraktu nie została podana do publicznej wiadomości.

Najpierw potężny kopniak od rakiety

Napęd strumieniowy nie wymaga masywnej sprężarki ani turbiny, w które wyposażone są konwencjonalne silniki odrzutowe – powietrze zostaje sprężone głównie dzięki bardzo dużej prędkości samej konstrukcji. To jednak jednocześnie jego największa słabość na starcie. Ramjet nie jest w stanie samodzielnie ruszyć z miejsca na pasie startowym, bo do prawidłowego działania musi najpierw otrzymać silny strumień napływającego powietrza.

Z tego powodu GE sięgnie po rakietowy booster na paliwo stałe. To on wykona najtrudniejszą część misji, nadając konstrukcji prędkość niezbędną do uruchomienia właściwego napędu strumieniowego. Gdy swoje zadanie wykona, zostanie odrzucony, a lot przejmie moduł przelotowy. Ten z kolei ma bazować na tzw. dual-mode ramjecie, czyli silniku zdolnym do pracy w kilku reżimach przepływu w miarę wzrostu prędkości.

W tradycyjnym ramjecie powietrze napływające do komory spalania jest wcześniej spowalniane do prędkości poddźwiękowej. Przy bardzo dużych prędkościach lotu takie podejście zaczyna jednak generować znaczne straty energii. W trybie zbliżonym do scramjeta paliwo może natomiast spalać się przy zachowaniu naddźwiękowego przepływu przez komorę – proces musi przebiegać błyskawicznie, bo powietrze pokonuje silnik w ułamku sekundy.

Dual-mode ramjet stanowi próbę połączenia obu tych mechanizmów. Dzięki temu pojazd może operować w szerszym paśmie prędkości i płynniej przechodzić od warunków tuż po separacji boostera aż do pełnego lotu hipersonicznego. GE na razie nie zdradziło, jaką docelową prędkość ani zasięg będzie miała nowa platforma. Sam program HyCAT dotyczy jednak konstrukcji zdolnych do utrzymania lotu powyżej Mach 5, a nie jedynie chwilowego osiągnięcia takiej wartości podczas opadania po torze balistycznym.

GE nie zaczęło prac wczoraj

Nowy kontrakt to dla GE istotny krok, choć wcale nie oznacza, że firma dopiero teraz odkryła temat hipersoniki. Prawdziwą nowością jest to, że Pentagon po raz pierwszy powierza jej odpowiedzialność za scalenie całego pojazdu testowego – boostera, sekcji przelotowej, napędu, systemów sterowania oraz elementów niezbędnych do przeprowadzenia próby w locie. Wcześniej GE koncentrowało się przede wszystkim na rozwoju silników i technologii spalania. Teraz musi pokazać, że potrafi z tych komponentów zbudować działającą platformę, wystrzelić ją i utrzymać w locie z prędkością hipersoniczną.

W 2022 roku GE Aerospace przejęło Innoveering – niewielką spółkę wyspecjalizowaną w napędach i systemach dla lotów hipersonicznych. Rok później to właśnie Innoveering zostało wytypowane przez Pentagon do realizacji pierwszego etapu programu HyCAT. W 2023 roku GE zaprezentowało własny eksperymentalny dual-mode ramjet oparty na spalaniu z wirującą detonacją. W 2024 roku kolejny demonstrator przeszedł testy przy przepływie powietrza trzykrotnie większym niż we wcześniejszych amerykańskich demonstratorach hipersonicznych.

W kolejnym roku firma sprawdziła w praktyce dwa następne silniki oparte na technologii rotating detonation combustion. Jeden odpowiadał skalą pociskowi, drugi był większym napędem przewidzianym dla szybkich statków powietrznych. W styczniu 2026 roku GE wspólnie z Lockheed Martin potwierdziły natomiast testy ciekłopaliwowego ramjetu z wirującą detonacją, przeznaczonego bezpośrednio dla przyszłych pocisków hipersonicznych. Nowy kontrakt oznacza więc moment, w którym te prace wykraczają poza samą komorę spalania.

W hipersonice detonacja może być zaletą

Rozwiązanie rozwijane przez GE zwraca uwagę przede wszystkim dlatego, że klasyczne silniki spalają mieszankę paliwa z powietrzem w relatywnie spokojnym froncie płomienia. Rotating detonation combustion opiera się natomiast na fali detonacyjnej krążącej wewnątrz komory. Samo słowo detonacja w kontekście silnika zwykle budzi skojarzenia z czymś, czego inżynierowie starają się unikać za wszelką cenę – tutaj jednak jest to w pełni kontrolowany etap procesu spalania.

Takie podejście umożliwia uzyskanie dużej ilości energii przy mniejszym i lżejszym układzie, a GE zaznacza również potencjał zwiększenia ciągu oraz poprawy efektywności zużycia paliwa. W przypadku pocisku hipersonicznego liczy się każdy kilogram masy i każdy dodatkowy kilometr zasięgu.

Producent twierdzi ponadto, że jego konstrukcja może zacząć efektywnie działać już przy niższej prędkości niż wiele tradycyjnych rozwiązań. Jeżeli ta cecha potwierdzi się w pełnoskalowym pojeździe, otworzy to możliwość zastosowania mniejszego boostera, a zaoszczędzoną w ten sposób masę będzie można przeznaczyć na dodatkowe paliwo, sensory lub przyszły ładunek.

Nie jest jeszcze pewne, czy wariant napędu z wirującą detonacją trafi ostatecznie do nowego pojazdu budowanego w ramach HyCAT. GE oficjalnie potwierdza zastosowanie dual-mode ramjetu, jednak nie ujawnia pełnej konfiguracji komory spalania.

Źródło: Spider's Web