Un moteur conçu pour un navire ne rentrera pas dans une voiture... mais les types automobiles ont tendance à être intrigués par les dernières technologies en matière de détonations et de boums. Après tout, un moteur est un moteur, capable d'une puissance immense (et qui sait quand de telles innovations se répercuteront sur le secteur civil).
Donc, avec cela à l'esprit, regardons le moteur à détonation rotatif - un type de turbine à gaz conçu pour l'efficacité, avec son cycle d'injections et d'explosions soigneusement construit et cohérent. Ce n'est pas tout à fait nouveau - le brevet a été délivré il y a environ 20 ans - mais depuis fin 2012, il ne fait qu'effleurer la surface de son potentiel de production d'énergie pour les grands modes de transport.
Les chercheurs disent que le moteur à détonation rotatif pourrait également être adapté pour générer de l'énergie électrique pour les navires et les avions entièrement électriques... une fois que nous serons suffisamment avancés pour avoir des bateaux et des avions fiables propulsés principalement par l'électricité, c'est-à-dire.
L'armée américaine a choisi d'investir dans la recherche et le développement du moteur à détonation rotatif, en partie parce que la technologie est facilement évolutive - la taille du moteur peut être augmentée et la production d'énergie sera également augmentée. (Croyez-le ou non, cela ne fonctionne pas toujours de cette façon.) Nous ne savons donc jamais :peut-être que le moteur à détonation rotatif pourra être réduit un jour et que sa production d'énergie régulière pourra propulser tous les types de matériel roulant.
Nous avons tendance à penser que les pressions créées à l'intérieur d'un moteur sont plus contrôlées que des "détonations" désorganisées - nous voulons qu'elles soient prévisibles et non chaotiques. Mais si un moteur peut contrôler un cycle typique avec suffisamment de précision pour produire une puissance constante, il peut également contrôler les détonations. Et la poussée de pression produite par une détonation peut rendre le moteur plus efficace, s'il est correctement maîtrisé. En règle générale, un moteur mélange de l'air avec du carburant pour le préparer à la détonation, c'est-à-dire lorsque le carburant libère son énergie. Cependant, l'efficacité de la libération d'énergie du carburant dépend fortement du type de moteur.
C'est là que le moteur à détonation rotatif diffère des types plus courants de moteurs à turbine à gaz. L'air et le carburant sont mélangés (comme d'habitude) avant d'être injectés dans une longue chambre de combustion circulaire, dans ce que "Physics Today" a décrit comme "une manière séquentielle et circulaire". La première détonation déclenche un cycle dans lequel la pression d'allumage se poursuit autour de la chambre, allumant chaque injection en séquence. La pression de chaque allumage maintient le cycle en mouvement. La pression force ensuite les gaz d'échappement hors de la chambre de combustion à travers une tuyère d'échappement, qui est en fait la poussée générée par le moteur, et se déplace pour alimenter le type de véhicule dans lequel le moteur est installé (dans ce cas, généralement, un navire ou un avion).
Le moteur à détonation rotatif est en fait une variante d'une autre conception de moteur :le moteur à onde de détonation pulsée. Bien que les moteurs à détonation par impulsions permettent des économies d'énergie par rapport à de nombreux autres types de moteurs, ils ont toujours leurs propres inefficacités. Une des raisons est la chambre de combustion qui doit être purgée après chaque impulsion. Le moteur à détonation rotatif est une amélioration par rapport à la conception à impulsions, car l'onde de détonation tourne constamment autour de la chambre, éliminant ainsi le besoin de perdre du temps et de l'énergie en purgeant.
Étant donné que les détonations créent des pressions extrêmes, un moteur à détonation peut être conçu sans le compresseur supplémentaire généralement requis. Non seulement les compresseurs sont généralement complexes, mais leur fonctionnement consomme également beaucoup d'énergie. Cependant, l'ajout d'un compresseur à un moteur à détonation le rend encore plus efficace. Cette compatibilité facilite la modernisation des véhicules à moteur à turbine à gaz pour les utiliser avec la technologie des moteurs à détonation [source :Green Car Congress].
La marine américaine obtient tout le mérite de son récent investissement dans la technologie (et dynamise le cycle des nouvelles), mais le moteur à détonation rotatif est en fait en préparation depuis quelques décennies, à ce stade. Le brevet du moteur a été déposé en 1982 et accordé en 1988 à un inventeur basé à Rockville, dans le Maryland, nommé Shmuel Eidelman. (Le brevet s'appelle en fait le "moteur de détonation rotatif", plutôt que "rotatif" - on ne sait pas quand le surnom a changé.)
Shmuel Eidelman a été un homme occupé. Il a obtenu 14 brevets depuis 1982, se concentrant sur l'aéronautique, la propulsion et la chimie à travers son travail avec des sociétés scientifiques et des organisations militaires [source :PatentBuddy]. Ainsi, lorsque le brevet a été déposé, il semblait que la marine avait poussé la turbine à gaz aussi loin qu'elle pouvait aller, et il était temps de commencer à penser à neuf.
La marine américaine s'est d'abord intéressée aux moteurs à détonation par impulsions (comme décrit précédemment) et a investi dans la recherche pour développer ces systèmes d'économie de carburant. Les chercheurs de la Navy disent que maximiser le potentiel de ce type de moteur repose sur la compréhension de sa physique complexe [source :U.S. Naval Research Laboratory]. Le moteur à détonation rotatif est toujours un moteur à turbine à gaz, comme les moteurs alimentant actuellement la flotte de navires et d'avions de la Marine, mais peaufiner et affiner le cycle libère beaucoup de puissance supplémentaire. Les chercheurs de la Marine pensent que les moteurs à détonation rotatifs ont le potentiel de réduire la consommation de carburant des nouveaux équipements de 25 %, ce qui représenterait une économie annuelle d'environ 300 à 400 millions de dollars [source :Quick]. Un autre avantage du système est qu'il pourrait être configuré pour alimenter un moteur électrique, ce qui, en théorie, permettrait aux flottes militaires de commencer la transition vers des transmissions électriques (potentiellement) plus propres, moins chères et plus efficaces.
Les moteurs à détonation rotatifs ne sont pas encore prêts à fonctionner, donc les simulations sont le meilleur prédicteur de leur efficacité – mais ils sont encore suffisamment prometteurs pour que la Marine poursuive son développement. Il n'y a pas d'ETA publiquement connue pour l'achèvement ou la mise en œuvre, mais le moteur à détonation rotatif arrivera probablement - un jour, de toute façon - sur une base navale près de chez vous.
Il ne semble pas que quelqu'un ait suggéré (pas encore, en tout cas) que le moteur à détonation rotatif pourrait réellement avoir le potentiel d'être utilisé dans des voitures ou des camions. Il a été inventé par un gars spécialisé dans la technologie militaire et est poussé au développement par la marine américaine. La taille réelle du modèle de moteur en développement n'a été mentionnée nulle part, donc ce ne sont que des spéculations. Mais nous savons ceci :il est évidemment assez grand pour propulser des navires et des avions, et c'est bien plus de puissance qu'une voiture n'en a besoin. Où serait l'efficacité là-dedans ?
Mais des années d'écriture sur les voitures et la technologie des transports m'ont montré que beaucoup de choses que nous utilisons tous les jours ont été développées à l'origine à des fins complètement différentes - et les voitures de course et les véhicules militaires sont deux sources courantes. Même si les voitures économes en carburant vont actuellement dans une direction différente (hybrides, électriques et biocarburants), il n'est pas incompréhensible de dire qu'un jour, quelqu'un pourrait trouver un moyen de réduire un moteur à turbine à gaz super efficace et de le mettre sous le capot d'une voiture.
