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向太空发射东西需要大量燃料. 将美国宇航局的航天飞机送入轨道需要超过350万磅的燃料，这比蓝鲸重约15倍。

但是，一种新型发动机-所谓的旋转爆轰发动机-承诺使火箭不仅更节能，而且更轻，更不复杂的结构。 只有一个问题：现在这台发动机太不可预测，无法用于实际火箭。

华盛顿大学的研究人员开发了一个数学模型来描述这些引擎是如何工作的。 有了这些信息，工程师可以第一次开发测试来改进这些引擎，使它们更加稳定。 研究小组于1月10日在《体育评论》上发表了这些研究结果。

“旋转爆轰发动机领域仍处于起步阶段。 美国大学航空航天博士生詹姆斯·科赫(James Koch)说：“我们有关于这些发动机的大量数据，但我们不明白到底发生了什么。” “我试图通过观察模式的形成而不是提出一个工程问题来重新计算我们的结果，比如如何获得性能最高的引擎，然后砰的一声，结果有效的。”

一个传统的火箭发动机工作通过燃烧推进剂，然后把它从发动机的背面，以产生推力。

科赫说：“旋转爆轰发动机对如何燃烧推进剂有不同的方法。” “是用同心圆筒做的。 推进剂在钢瓶之间的间隙中流动，点火后，快速放热形成冲击波，这是气体的强脉冲，压力和温度明显高于声速。

“这种燃烧过程实际上是一次爆炸——一次爆炸——但在这个初始启动阶段之后，我们看到一些稳定的燃烧脉冲继续消耗可用的推进剂。 这会产生高压和温度，驱动发动机的后部高速排气，从而产生推力。

传统的发动机使用大量的机械来指导和控制燃烧反应，从而产生推动发动机所需的工作。 但是在一个旋转爆震发动机中，冲击波自然地做了一切，而不需要发动机部件的额外帮助。

科赫说：“燃烧驱动的冲击会在燃烧室周围自然压缩气流。” 这种情况的缺点是，这些爆炸有自己的想法。 一旦你引爆了什么东西，它就会消失。 太暴力了。“

为了试图描述这些发动机是如何工作的，研究人员首先开发了一种实验旋转爆轰发动机，在那里他们可以控制不同的参数，例如气缸之间间隙的大小.. 然后他们用高速摄像机记录燃烧过程。 每个实验只需0.5秒就能完成，但研究人员以每秒24万帧的速度记录了这些实验，这样他们就可以看到慢运动中发生的事情。

从那里，研究人员开发了一个数学模型来模拟他们在视频中看到的东西。

联合作者J.Nathan Kutz说：“这是目前文献中唯一能够描述我们在实验中观察到的这些旋转爆轰引擎的各种复杂动力学的模型。

该模型允许研究人员首次确定这种类型的发动机是稳定的还是不稳定的。 它还允许他们评估特定引擎的性能。

联合撰写人卡尔·诺伦(Carl Knowlen)说：“这种新方法不同于这一领域的传统智慧，它的广泛应用和新见解对我来说感到惊讶。

现在，模型还没有完全准备好供工程师使用。

科赫说：“我的目标仅仅是重现我们看到的脉冲的行为，以确保模型输出与我们的实验结果相似。” “我已经确定了占主导地位的物理学以及它们是如何相互作用的。 现在我可以把我在这里所做的事情做得量化。 从那里我们可以谈谈如何制造出更好的发动机。”