U stvarnosti, umjesto stalnog frontalnog plamena u zoni izgaranja, formira se detonacijski val koji juri nadzvučnom brzinom. U takvom kompresijskom valu detoniraju gorivo i oksidator, ovaj proces se, sa stajališta termodinamike, povećava Efikasnost motora po redu veličine, zbog kompaktnosti zone sagorijevanja.
Zanimljivo je da je davne 1940. sovjetski fizičar Ya.B. Zel'dovich je predložio ideju detonacionog motora u članku "O korištenju energije detonacijskog sagorijevanja". Od tada su mnogi naučnici iz različite zemlje, pa SAD, pa Njemačka, pa su se javili naši sunarodnici.
U ljeto, u avgustu 2016. godine, ruski naučnici uspjeli su stvoriti prvi mlazni motor na tečno gorivo u punoj veličini na svijetu koji radi na principu detonacionog sagorijevanja goriva. Naša zemlja je konačno uspostavila svjetski prioritet u razvoju najnovije tehnologije za dugi niz godina nakon perestrojke.
Zašto je tako dobro novi motor? Mlazni motor koristi energiju oslobođenu sagorijevanjem mješavine pri konstantnom pritisku i konstantnom frontu plamena. Tokom sagorevanja, mešavina gasa goriva i oksidatora naglo povećava temperaturu, a stub plamena koji izlazi iz mlaznice stvara mlazni potisak.
Prilikom detonacijskog sagorijevanja, produkti reakcije nemaju vremena da kolabiraju, jer je taj proces 100 puta brži od deflagracije i pritisak brzo raste, dok volumen ostaje nepromijenjen. Dodjela takvih veliki broj energija zapravo može uništiti motor automobila, zbog čega se takav proces često povezuje s eksplozijom.
U stvarnosti, umjesto stalnog frontalnog plamena u zoni izgaranja, formira se detonacijski val koji juri nadzvučnom brzinom. U takvom kompresijskom valu detoniraju gorivo i oksidator, ovaj proces, sa stajališta termodinamike, povećava efikasnost motora za red veličine, zbog kompaktnosti zone izgaranja. Stoga su stručnjaci tako revnosno počeli razvijati ovu ideju.
U konvencionalnom LRE, koji je u stvari veliki gorionik, glavna stvar nisu komora za sagorijevanje i mlaznica, već jedinica turbopumpe goriva (FPU), koja stvara takav pritisak da gorivo prodire u komoru. Na primjer, u ruskom raketnom motoru RD-170 za lansirne rakete Energia, tlak u komori za izgaranje je 250 atm, a pumpa koja dovodi oksidant u zonu sagorijevanja mora stvoriti tlak od 600 atm.
U detonacijskom motoru pritisak se stvara samom detonacijom, koja predstavlja putujući kompresijski val u mješavini goriva, u kojem je tlak bez ikakvog TNA već 20 puta veći i turbopumpne jedinice su suvišne. Da bude jasno, američki šatl ima pritisak u komori za sagorevanje od 200 atm, a detonacionom motoru u takvim uslovima treba samo 10 atm za snabdevanje smešom - ovo je poput pumpe za bicikle i hidroelektrane Sayano-Shushenskaya.
U ovom slučaju, motor baziran na detonaciji nije samo jednostavniji i jeftiniji za red veličine, već je mnogo snažniji i ekonomičniji od konvencionalnog raketnog motora.
Na putu realizacije projekta detonacionog motora pojavio se problem suvlasništva sa detonacijskim valom. Ova pojava nije samo eksplozijski talas, koji ima brzinu zvuka, već detonacioni talas koji se širi brzinom od 2500 m/s, u njemu nema stabilizacije fronta plamena, za svaku pulsaciju se mešavina ažurira i talas počinje ponovo.
Ranije su ruski i francuski inženjeri razvili i izgradili pulsirajuće mlazne motore, ali ne na principu detonacije, već na osnovu običnog pulsiranja sagorevanja. Karakteristike ovakvih PUVRD-a bile su niske, a kada su proizvođači motora razvili pumpe, turbine i kompresore, došlo je doba mlaznih motora i LRE-ova, a pulsirajući su ostali na margini napretka. Svetle glave nauke pokušale su da kombinuju detonaciono sagorevanje sa PUVRD-om, ali frekvencija pulsiranja konvencionalnog fronta sagorevanja nije veća od 250 u sekundi, a front detonacije ima brzinu do 2500 m/s i njegovu frekvenciju pulsiranja. dostiže nekoliko hiljada u sekundi. Činilo se nemogućim implementirati takvu brzinu obnavljanja mješavine i istovremeno pokrenuti detonaciju.
U SAD-u je bilo moguće napraviti takav detonacijski pulsirajući motor i testirati ga u zraku, međutim, radio je samo 10 sekundi, ali prioritet je ostao američkim dizajnerima. Ali već 60-ih godina prošlog veka sovjetski naučnik B.V. Voitsekhovsky i, gotovo u isto vrijeme, Amerikanac sa Univerziteta Michigan, J. Nichols, došli su na ideju da zamote detonacioni talas u komori za sagorevanje.
Kako radi detonacijski raketni motor
Takav rotacioni motor sastojao se od prstenaste komore za sagorevanje sa mlaznicama postavljenim duž njegovog radijusa za snabdevanje gorivom. Talas detonacije juri okolo kao vjeverica u točku, mješavina goriva skuplja se i sagorijeva, gurajući proizvode izgaranja kroz mlaznicu. U spin motoru dobijamo frekvenciju rotacije talasa od nekoliko hiljada u sekundi, njegov rad je sličan radnom procesu u raketnom motoru, samo efikasnije, zbog detonacije mešavine goriva.
U SSSR-u i SAD-u, a kasnije i u Rusiji, radi se na stvaranju rotacijskog detonacionog motora s kontinuiranim valom kako bi se razumjeli procesi koji se dešavaju unutra, a za to je stvorena cijela znanost - fizička i kemijska kinetika. Za izračunavanje uslova nezagušenog talasa bili su potrebni moćni računari, koji su stvoreni tek nedavno.
U Rusiji mnogi istraživački instituti i dizajnerski biroi rade na projektu takvog spin motora, uključujući kompaniju za izgradnju motora svemirske industrije NPO Energomash. Fondacija za napredna istraživanja priskočila je u pomoć u razvoju ovakvog motora, jer je nemoguće dobiti sredstva od Ministarstva odbrane - potreban im je samo zagarantovani rezultat.
Ipak, tokom testiranja u Khimkiju u Energomašu, zabilježeno je stabilno stanje kontinuirane spin detonacije - 8 hiljada okretaja u sekundi na mješavini kisika i kerozina. U isto vrijeme, detonacijski valovi su uravnotežili valove vibracija, a premazi za zaštitu od topline izdržali su visoke temperature.
Ali nemojte se laskati, jer ovo je samo demonstrator motor koji je radio vrlo kratko vrijeme i još ništa nije rečeno o njegovim karakteristikama. Ali glavna stvar je da je dokazana mogućnost stvaranja detonacionog sagorijevanja i to u punoj veličini spin motor upravo u Rusiji će zauvek ostati u istoriji nauke.
Video: Energomaš je prvi u svijetu testirao detonacijski raketni motor na tečno gorivo
United Engine Corporation (UEC) namjerava uskoro započeti stvaranje novih avionskih i raketnih motora koji će koristiti detonacione tehnologije.
Detonacijski podzvučni i nadzvučni demonstratori tehnologije motora već su kreirani. Na testovima su pokazali 30-50% bolji specifični potisak i potrošnju goriva u odnosu na konvencionalne elektrane, prenele su RIA Novosti pozivajući se na podatke korporacije.
Eksperimentalni projektantski biro im. Cradles. Biro je predložio razvoj porodice takvih pogonskih sistema koji bi se mogli koristiti na bespilotnim letjelicama, krstarećim projektilima, svemirskim avionima i raketama.
Detonacijski motori razlikovati:
- sagorevanje mešavine goriva, praćeno prolaskom udarnog talasa kroz nju, koji nastaje usled nadzvučnog širenja fronta sagorevanja duž smeše goriva;
- širok raspon brzina - od podzvučnih do hipersoničnih, što može pomoći u stvaranju hipersoničnih projektila, čiji se dizajn posljednjih godina aktivno provodi u Rusiji.
2013. Eksperimentalni projektantski biro. Ljulki je testirao prototip smanjenog uzorka detonacionog motora pulsirajućeg rezonatora sa dvostepenim sagorevanjem mešavine kerozina i vazduha. Tokom testiranja, prosječni izmjereni potisak elektrane bio je oko sto kilograma, a trajanje kontinuirani rad- više od deset minuta. Tokom eksperimenata, novi motor se više puta palio i gasio, kao i kontrola proklizavanja.
Prema konstruktorskom birou, detonacijski motori će povećati omjer potiska i težine aviona za 1,5-2 puta. Radovi na stvaranju pulsirajućih detonacijskih motora u Rusiji se izvode od 2011. godine.
Pored Rusije, nekoliko kompanija u svijetu razvija detonacione motore odjednom: francuska kompanija SNECMA i američka General Electric i Pratt & Whitney.
OSNOVE DETONACIONOG MOTORA
Ako specifična potrošnja gorivo nije raslo s povećanjem brzine leta, a zatim primjenom savremena rešenja da bi se poboljšala vanjska aerodinamika, povećanjem visine leta, pri nadzvučnim brzinama, bilo bi moguće postići iste karakteristike dometa kao kod podzvučnog glavnog aviona. Ali unutrašnja aerodinamika nadzvučnih aviona ima nepopravljivu manu - pri nadzvučnim brzinama, specifična potrošnja goriva tradicionalne elektrane raste monotono s povećanjem brzine na bilo kojoj visini leta. Izlaz se vidi u upotrebi motora zasnovanih na drugim principima osim tradicionalnog Braytonovog termodinamičkog ciklusa sagorevanja goriva pri konstantnom pritisku. Potonji uključuju pulsne mlazne i detonacijske motore. U članku se razmatraju prednosti korištenja detonacionog sagorijevanja u turbomlaznim i raketnim motorima.
Jedan od najboljih u termodinamičkom smislu je detonacijski motor. Zbog činjenice da gorivo sagorijeva u udarnim valovima oko 100 puta brže nego kod konvencionalnog sporog sagorijevanja (deflagracija), ovaj tip motora teoretski se odlikuje rekordnom snagom po jedinici volumena u odnosu na sve druge vrste toplinskih motora.
Pitanje upotrebe detonacionog sagorevanja u elektroenergetici i mlaznim motorima prvi je pokrenuo Ya.B. Zeldovich davne 1940. godine. Prema njegovim procenama, direktni protok vazduha- mlazni motori, korišćenjem detonacionog sagorevanja goriva, treba da ima najveću moguću termodinamičku efikasnost.
PRAVCI RADA NA PULSNIM DETONACIONIM MOTORIMA
Smjer #1 - Klasični impulsni detonacijski motor
Komora za izgaranje tipičnog mlaznog motora sastoji se od mlaznica za miješanje goriva sa oksidantom, uređaja za paljenje mješavine goriva i same plamene cijevi u kojoj se odvijaju redoks reakcije (sagorijevanje). Plamena cijev se završava mlaznicom. U pravilu je to Lavalova mlaznica, koja ima suženi dio, minimalni kritični presjek u kojem je brzina produkata izgaranja jednaka lokalnoj brzini zvuka, dio koji se širi u kojem je statički tlak produkata izgaranja smanjen na pritisak od okruženje, koliko god je moguce. Vrlo grubo, može se procijeniti potisak motora kao površina kritičnog presjeka mlaznice, pomnožena s razlikom tlaka u komori za sagorijevanje i okolini. Zbog toga je potisak veći, što je veći pritisak u komori za sagorevanje.
Potisak impulsnog detonacionog motora određen je drugim faktorima - prijenosom impulsa detonacijskim valom na potisni zid. Mlaznica u ovom slučaju uopće nije potrebna. Impulsni detonacijski motori imaju svoju nišu - jeftini i za jednokratnu upotrebu avioni. U ovoj niši uspješno se razvijaju u pravcu povećanja brzine ponavljanja pulsa.
Tradicionalni impulsni detonacijski motori su dugačke cijevi kroz koje udarni valovi putuju niskom frekvencijom. Sistem talasa kompresije i razrjeđivanja automatski reguliše dovod goriva i oksidatora. Zbog niske stope ponavljanja udarnih talasa (jedinice Hz), vrijeme tokom kojeg dolazi do sagorijevanja goriva je kratko u odnosu na karakteristično vrijeme ciklusa. Kao rezultat toga, uprkos visoka efikasnost zapravo detonacijskim sagorijevanjem (20-25% više od motora s Braytonovim ciklusom), ukupna efikasnost takvih konstrukcija je niska.
Glavni zadatak u ovoj oblasti u sadašnjoj fazi je razvoj motora sa visoka frekvencija praćenje udarnih talasa u komori za sagorevanje ili stvaranje motora sa kontinuirana detonacija(CDE).
Klasičan izgled IDD-a je cilindrična komora za sagorevanje, koja ima ravnu ili posebno profilisanu stijenku, nazvanu "draft wall". Jednostavnost IDD uređaja je njegova neosporna prednost. Unatoč raznolikosti predloženih shema PDE, sve ih karakterizira upotreba detonacijskih cijevi velike dužine kao rezonantnih uređaja i upotreba ventila koji osiguravaju periodično dovod radne tekućine.
Treba napomenuti da PDE, kreiran na bazi tradicionalnih detonacijskih cijevi, uprkos visokoj termodinamičkoj efikasnosti u jednoj pulsaciji, ima nedostatke karakteristične za klasične pulsirajuće zračno-mlazne motore, a to su:
– niska frekvencija (do 10 Hz) pulsiranja, što određuje relativno nizak nivo prosječne vučne efikasnosti;
– visoka toplotna i vibracijska opterećenja.
Smjer br. 2 - Multipipe IDD
Glavni trend u razvoju IDD-a je prelazak na višecevnu šemu. U takvim motorima, frekvencija rada jedne cijevi ostaje niska, ali zbog izmjene impulsa u različitim cijevima, programeri se nadaju da će dobiti prihvatljive specifične karakteristike. Čini se da je ovakva shema prilično izvodljiva ako se riješi problem vibracija i asimetrije potiska, kao i problem donjeg pritiska, posebno mogućih niskofrekventnih oscilacija u području dna između cijevi.
Smjer br. 3 - PDD sa visokofrekventnim rezonatorom
Vučni modul IDD-a predložene sheme sastoji se od reaktora i rezonatora. Reaktor služi za pripremu mešavina goriva i vazduha do detonacijskog sagorijevanja, razgrađujući molekule zapaljive smeše u reaktivne sastojke.
U interakciji s donjom površinom rezonatora kao s preprekom, detonacijski val u procesu sudara prenosi na nju impuls od sila nadpritiska.
IDD sa visokofrekventnim rezonatorima imaju pravo na uspjeh. Konkretno, oni mogu tvrditi da modernizuju naknadno sagorevanje i usavršavaju jednostavne turbomlazne motore, ponovo dizajnirane za jeftine bespilotne letelice. Kao primjer, pokušaji MAI-a i CIAM-a da moderniziraju turbomlazni motor MD-120 na ovaj način zamjenom komore za sagorijevanje reaktorom za aktiviranje mješavine goriva i ugradnjom vučnih modula sa visokofrekventnim rezonatorima iza turbine. Do sada nije bilo moguće napraviti izvodljiv dizajn, jer. pri profiliranju rezonatora autori koriste linearnu teoriju kompresijskih valova, tj. proračuni se vrše u akustičnoj aproksimaciji. Dinamiku detonacijskih valova i valova kompresije opisuje potpuno drugačiji matematički aparat.
Upotreba standardnih numeričkih paketa za proračun visokofrekventnih rezonatora ima fundamentalno ograničenje. Sve moderni modeli turbulencije su zasnovane na usrednjavanju Navier-Stokesovih jednačina (osnovne jednačine gasne dinamike) tokom vremena. Dodatno, uvodi se Boussinesqova pretpostavka da je tenzor napona turbulentnog trenja proporcionalan gradijentu brzine. Obje pretpostavke nisu zadovoljene kod turbulentnih strujanja sa udarnim valovima ako su karakteristične frekvencije uporedive sa frekvencijom turbulentnog pulsiranja. Nažalost, imamo posla upravo sa takvim slučajem, pa je ovdje potrebno ili više izgraditi model visoki nivo, ili direktna numerička simulacija zasnovana na kompletnim Navier-Stokesovim jednačinama bez korištenja modela turbulencije (zadatak koji je pretežak u sadašnjoj fazi).
Iz gore prikazanih shema, može se vidjeti da su PDE šeme koje se danas proučavaju jednomodni motori sa vrlo ograničenim rasponom upravljanja, pa je njihova direktna upotreba kao jedine elektrane na avionu nepraktična. Druga stvar - raketni motor.
Krajem januara pojavili su se izvještaji o novim uspjesima u ruskoj nauci i tehnologiji. Iz službenih izvora postalo je poznato da je jedan od domaćih projekata perspektivnog mlaznog motora detonacionog tipa već prošao fazu testiranja. To donosi trenutak potpunog završetka svih potrebnih radova, kao rezultat svemirskih ili vojnih raketa ruski razvoj moći će dobiti nove elektrane sa poboljšanim performansama. Štaviše, novi principi rada motora mogu se primeniti ne samo u oblasti raketa, već iu drugim oblastima.
Potpredsjednik Vlade Dmitrij Rogozin je posljednjih dana januara domaćoj štampi govorio o najnovijim uspjesima istraživačkih organizacija. Između ostalih tema, dotaknuo se procesa stvaranja mlaznih motora po novim principima rada. Obećavajući motor sa detonacionim sagorevanjem već je doveden na test. Prema riječima potpredsjednika Vlade, korištenje novih principa rada elektrane omogućava značajno povećanje performansi. U poređenju sa projektima tradicionalne arhitekture, dolazi do povećanja potiska od oko 30%.
Dijagram detonacijskog raketnog motora
Moderni raketni motori različite klase i tipovi koji rade u raznim oblastima koriste tzv. izobarični ciklus ili deflagraciono sagorevanje. U njihovim komorama za sagorijevanje održava se konstantan pritisak pri kojem gorivo polako sagorijeva. Motor baziran na principima deflagacije ne treba posebno jake jedinice, ali je ograničen u maksimalnim performansama. Povećanje glavnih karakteristika, počevši od određenog nivoa, pokazuje se nerazumno teškim.
Alternativa motoru izobarnog ciklusa u kontekstu poboljšanja performansi je sistem sa tzv. detonaciono sagorevanje. U ovom slučaju, reakcija oksidacije goriva se događa iza udarnog vala, s velika brzina krećući se kroz komoru za sagorevanje. Ovo postavlja posebne zahtjeve za dizajn motora, ali u isto vrijeme nudi očigledne prednosti. U pogledu efikasnosti sagorevanja goriva, detonaciono sagorevanje je 25% bolje od sagorevanja deflagracijom. Također se razlikuje od izgaranja sa konstantnim pritiskom povećanom brzinom oslobađanja topline po jedinici površine reakcionog fronta. U teoriji, moguće je povećati ovaj parametar za tri do četiri reda veličine. shodno tome, brzina reaktivnih plinova može se povećati za 20-25 puta.
Dakle, detonacijski motor se razlikuje povećani koeficijent korisna akcija, sposoban da razvije veći potisak uz manju potrošnju goriva. Njegove prednosti u odnosu na tradicionalne dizajne su očigledne, ali donedavno je napredak u ovoj oblasti ostavljao mnogo da se poželi. Principe detonacionog mlaznog motora formulirao je još 1940. sovjetski fizičar Ya.B. Zeldovich, ali gotovi proizvodi ove vrste još nisu stigli u pogon. Glavni razlozi izostanka pravog uspjeha su problemi sa stvaranjem dovoljno jake konstrukcije, kao i teškoća lansiranja i naknadnog održavanja udarnog vala korištenjem postojećih goriva.
Jedan od najnovijih domaćih projekata u oblasti detonacijskih raketnih motora pokrenut je 2014. godine i razvija se u NPO Energomash po imenu V.I. Akademik V.P. Glushko. Prema dostupnim podacima, svrha projekta sa Ifrit šifrom je bila proučavanje osnovnih principa nova tehnologija s naknadnim stvaranjem tečnog raketnog motora koji koristi kerozin i plinoviti kisik. Novi motor, nazvan po demonima vatre iz arapskog folklora, bio je zasnovan na principu sagorevanja sa detonacijom. Dakle, u skladu s glavnom idejom projekta, udarni val mora se kontinuirano kretati u krugu unutar komore za izgaranje.
Glavni programer novog projekta bio je NPO Energomash, odnosno posebna laboratorija stvorena na njegovoj osnovi. Osim toga, nekoliko drugih istraživačkih i projektantskih organizacija je bilo uključeno u rad. Program je dobio podršku Fondacije za napredna istraživanja. Zajedničkim naporima svi učesnici projekta Ifrit uspjeli su formirati optimalnu sliku obećavajući motor, kao i da se napravi model komore za sagorevanje sa novim principima rada.
Za proučavanje perspektiva čitavog pravca i novih ideja, tzv. model detonaciona komora sagorijevanje, u skladu sa zahtjevima projekta. Takav eksperimentalni motor smanjene konfiguracije trebao je koristiti tečni kerozin kao gorivo. Kao oksidacijski agens predložen je plinoviti vodonik. U avgustu 2016. godine počelo je testiranje eksperimentalne komore. Važno, to po prvi put u istoriji projekat ove vrste doveden je u fazu testova na klupi. Ranije su razvijeni domaći i strani detonacijski raketni motori, ali nisu testirani.
Tokom ispitivanja uzorka modela bilo je moguće dobiti vrlo zanimljivi rezultati pokazujući ispravnost korišćenih pristupa. Dakle, korišćenjem pravim materijalima a ispostavilo se da su tehnologije dovele pritisak u komori za sagorevanje na 40 atmosfera. Potisak eksperimentalnog proizvoda dostigao je 2 tone.
Model kamere na ispitnom stolu
U okviru projekta Ifrit dobijeni su određeni rezultati, ali domaći detonacijski motor na tekuće gorivo još je daleko od punopravne praktične primjene. Prije nego što takvu opremu uvedu u nove tehnološke projekte, dizajneri i naučnici će morati odlučiti cela linija najozbiljnije zadatke. Tek nakon toga, raketno-svemirska industrija ili odbrambena industrija će moći da počne da ostvaruje potencijal nove tehnologije u praksi.
Sredinom januara Ruske novine”objavio intervju s glavnim projektantom NPO Energomash Petrom Levochkinom, čija je tema bila trenutno stanje i izgledi za detonacijske motore. Predstavnik preduzeća-programera podsjetio je na glavne odredbe projekta, a dotaknuo se i teme postignutih uspjeha. Osim toga, govorio je o mogućim područjima primjene Ifrita i sličnih struktura.
npr. detonacijski motori se mogu koristiti u hipersoničnim avionima. P. Levochkin je podsjetio da motori koji se sada predlažu za upotrebu u takvoj opremi koriste podzvučno sagorijevanje. Pri hipersoničnoj brzini letačkog aparata, vazduh koji ulazi u motor mora biti usporen režim zvuka. Međutim, energija kočenja mora dovesti do dodatnih toplinskih opterećenja na konstrukciju aviona. Kod detonacionih motora brzina sagorevanja goriva dostiže najmanje M=2,5. Ovo omogućava povećanje brzine leta aviona. Takva mašina sa motorom tipa knock bi mogla da ubrza do brzina osam puta veće od brzine zvuka.
Međutim, stvarni izgledi za raketne motore detonacionog tipa još nisu preveliki. Prema P. Levočkinu, „tek smo otvorili vrata oblasti detonacionog sagorevanja“. Naučnici i dizajneri će morati proučiti mnoga pitanja, a tek nakon toga će biti moguće stvoriti strukture s praktičnim potencijalom. Zbog toga će svemirska industrija dugo vremena morati koristiti tradicionalne motore na tekuće gorivo, što, međutim, ne negira mogućnost njihovog daljnjeg unapređenja.
Zanimljiva činjenica je da princip detonacije sagorevanje nalazi primenu ne samo u oblasti raketnih motora. Već postoji domaći projekat vazduhoplovnog sistema sa komorom za sagorevanje detonacionog tipa koja radi na impulsnom principu. Prototip ove vrste doveden je na probu, au budućnosti bi mogao dati povoda novom pravcu. Novi motori sa detonacionim sagorevanjem mogu naći primenu u raznim oblastima i delimično zameniti gasne turbine ili turbomlazni motori tradicionalni dizajni.
U OKB-u se razvija domaći projekat detonacionog avionskog motora. A.M. Cradles. Informacije o ovom projektu prvi put su predstavljene na prošlogodišnjem međunarodnom vojno-tehničkom forumu „Armija-2017“. Na štandu preduzeća-programera bili su materijali razni motori, serijski i u razvoju. Među potonjima je bio i obećavajući uzorak detonacije.
Suština novog prijedloga je korištenje nestandardne komore za sagorijevanje sposobne da provede impulsno detonaciono sagorijevanje goriva u zračnoj atmosferi. U ovom slučaju, frekvencija "eksplozija" unutar motora trebala bi doseći 15-20 kHz. U budućnosti je moguće dodatno povećanje ovog parametra, zbog čega će buka motora ići izvan raspona koji percipira ljudsko uho. Takve karakteristike motora mogu biti od posebnog interesa.
Prvo lansiranje prototipa Ifrit
Međutim, glavne prednosti nove elektrane povezane su s poboljšanim performansama. Bench testovi eksperimentalnih proizvoda su pokazali da su oni oko 30% superiorniji od tradicionalnih gasnoturbinskih motora u pogledu specifičnih performansi. Do prve javne demonstracije materijala o motoru OKB. A.M. Kolevke bi mogle da budu i prilično visoke karakteristike performansi. Eksperimentalni motor novog tipa mogao je da radi 10 minuta bez prekida. Ukupno vrijeme rada ovog proizvoda na štandu u to vrijeme je premašilo 100 sati.
Predstavnici programera naveli su da je već moguće stvoriti novi detonacijski motor s potiskom od 2-2,5 tone, pogodan za ugradnju na lake zrakoplove ili bespilotne letjelice. U dizajnu takvog motora predlaže se korištenje tzv. rezonatori odgovorni za pravi potez sagorevanje goriva. Važna prednost novi projekat je osnovna mogućnost ugradnje ovakvih uređaja bilo gdje u okvir aviona.
Specijalisti OKB im. A.M. Kolevke rade motori aviona sa pulsnim detonacionim sagorevanjem više od tri decenije, ali do sada projekat nije izašao iz faze istraživanja i nema realne perspektive. glavni razlog– nedostatak reda i neophodnog finansiranja. Ako projekt dobije potrebnu podršku, tada se u doglednoj budućnosti može stvoriti uzorak motora pogodnog za upotrebu na različitim vozilima.
Do danas su ruski naučnici i dizajneri uspeli da pokažu veoma zapažene rezultate u oblasti mlaznih motora koristeći nove principe rada. Postoji nekoliko projekata odjednom pogodnih za upotrebu u raketno-svemirskom i hipersoničkom polju. Osim toga, novi motori se mogu koristiti u "tradicionalnoj" avijaciji. Neki projekti su još u ranoj fazi i još nisu spremni za inspekcijske i druge radove, dok su u drugim oblastima već postignuti najznačajniji rezultati.
Istražujući temu mlaznih motora sa detonacionim sagorevanjem, ruski stručnjaci su uspeli da naprave stoni model komore za sagorevanje sa željenim karakteristikama. Prototip Ifrit-a je već testiran, tokom kojeg je prikupljena velika količina raznih informacija. Uz pomoć dobijenih podataka, razvoj smjera će se nastaviti.
Savladavanje novog pravca i prevođenje ideja u praktično primenljivu formu će oduzeti dosta vremena, pa će iz tog razloga u dogledno vreme svemirske i vojne rakete u dogledno vreme biti opremljene samo tradicionalnim tečni motori. Ipak, posao je već izašao iz čisto teorijske faze, a sada svaki probni pogon eksperimentalnog motora približava trenutak izgradnje punopravnih projektila s novim elektranama.
Prema web stranicama:
http://engine.space/
http://fpi.gov.ru/
https://rg.ru/
https://utro.ru/
http://tass.ru/
http://svpressa.ru/
Dok se svo progresivno čovječanstvo iz zemalja NATO-a priprema za početak testiranja detonacionog motora (testovi se mogu dogoditi 2019. godine (ali dosta kasnije)), nazadna Rusija najavila je završetak testiranja takvog motora.
Najavili su to sasvim mirno i ne plašeći nikoga. Ali na Zapadu su se, očekivano, uplašili i počelo je histerično urlanje - ostat ćemo do kraja života. Radovi na detonacijskom motoru (DD) izvode se u SAD-u, Njemačkoj, Francuskoj i Kini. Generalno, postoje razlozi za vjerovanje da je Irak zainteresiran za rješavanje problema i Sjeverna Koreja- vrlo obećavajući razvoj, što zapravo znači nova faza u raketnoj nauci. I općenito u strojogradnji.
Ideju o detonacijskom motoru prvi je iznio 1940. sovjetski fizičar Ya.B. Zel'dovich. A stvaranje takvog motora obećavalo je ogromne prednosti. Za raketni motor, na primjer:
- Snaga je povećana za 10.000 puta u odnosu na konvencionalni raketni motor. IN ovaj slučaj govorimo o primljenoj snazi po jedinici zapremine motora;
- 10 puta manje goriva po jedinici snage;
- DD je jednostavno značajno (višestruko) jeftiniji od standardnog raketnog motora.
Raketni motor na tečno gorivo je tako veliki i veoma skup gorionik. I skupo jer je potreban veliki broj mehaničkih, hidrauličnih, elektronskih i drugih mehanizama za održavanje stabilnog sagorijevanja. Veoma kompleksna proizvodnja. Toliko komplikovano da Sjedinjene Države već dugi niz godina nisu u stanju da naprave sopstveni raketni motor na tečno gorivo i prinuđene su da kupe RD-180 u Rusiji.
Rusija će vrlo brzo dobiti serijski pouzdan, jeftin laki raketni motor. Sa svim posljedicama koje iz toga proizlaze:
raketa može nositi mnogo puta više nosivost- sam motor teži znatno manje, goriva je potrebno 10 puta manje za deklarirani domet leta. I možete jednostavno povećati ovaj raspon za 10 puta;
trošak rakete je višestruko smanjen. Ovo je dobar odgovor za one koji vole da organizuju trku u naoružanju sa Rusijom.
A tu je i duboki svemir... Jednostavno, otvaraju se fantastični izgledi za njegov razvoj.
Međutim, Amerikanci su u pravu i sada nema vremena za prostor – već se spremaju paketi sankcija da se u Rusiji ne dogodi detonacijski motor. Oni će se miješati svom snagom - naši naučnici su iznijeli bolno ozbiljnu tvrdnju za vodstvo.
07 februar 2018 Tagovi: 1934Diskusija: 3 komentara
* 10.000 puta više snage u poređenju sa konvencionalnim raketnim motorom. U ovom slučaju govorimo o primljenoj snazi po jedinici zapremine motora;
10 puta manje goriva po jedinici snage;
—————
nekako se ne uklapa sa drugim objavama:
„U zavisnosti od dizajna, može premašiti originalni LRE u smislu efikasnosti od 23-27% za tipičan dizajn sa ekspandirajućom mlaznicom, do 36-37% povećanja KVRD (klinasto-vazdušni raketni motori)
Oni su u stanju da menjaju pritisak izlaznog gasnog mlaza u zavisnosti od atmosferskog pritiska i štede do 8-12% goriva na celom mestu lansiranja konstrukcije (Glavne uštede se dešavaju na malim visinama, gde dostižu 25-30%) .»Odgovori
Ispitivanja detonacijskih motora
FPI_RUSSIA / Vimeo
Specijalizovana laboratorija "Detonacija LRE" Istraživačko-proizvodnog udruženja Energomaš testirala je prve detonatorske demonstratore tehnologije raketnih motora na tečno gorivo na svetu u punoj veličini. Prema TASS-u, nove elektrane rade na par goriva kiseonik-kerozin.
Novi motor, za razliku od ostalih elektrana koji rade na principu unutrašnjim sagorevanjem, radi zbog detonacije goriva. Detonacija je nadzvučno sagorijevanje tvari, u ovom slučaju mješavine goriva. U ovom slučaju, kroz smjesu se širi udarni val, nakon čega slijedi kemijska reakcija s oslobađanjem velike količine topline.
Proučavanje principa rada i razvoja detonacijskih motora provodi se u nekim zemljama svijeta više od 70 godina. Prvi takav rad započeo je u Njemačkoj 1940-ih. Istina, istraživači u to vrijeme nisu uspjeli stvoriti radni prototip detonacionog motora, ali su pulsirajući mlazni motori razvijeni i masovno proizvedeni. Postavljeni su na rakete V-1.
U pulsirajućim mlaznim motorima gorivo je sagorevalo podzvučnim brzinama. Ovo sagorijevanje naziva se deflagracija. Motor se naziva pulsirajući zato što su gorivo i oksidant dovođeni u njegovu komoru za sagorevanje u malim porcijama u pravilnim intervalima.
Mapa pritiska u komori za sagorevanje rotacionog detonacionog motora. A - detonacioni talas; B - zadnji front udarnog talasa; C - zona miješanja svježih i starih proizvoda sagorijevanja; D - područje punjenja mješavine goriva; E je područje sagorele mješavine goriva bez kucanja; F - zona ekspanzije sa detoniranom izgorjelom mješavinom goriva
Detonacijski motori danas se dijele na dva glavna tipa: impulsni i rotacijski. Potonji se takođe nazivaju spin. Princip rada pulsni motori slično kao kod pulsnih mlaznih motora. Glavna razlika leži u detonacionom sagorevanju mešavine goriva u komori za sagorevanje.
Rotacioni detonacioni motori koriste prstenastu komoru za sagorevanje u koju se mešavina goriva dovodi uzastopno kroz radijalne ventile. U takvim elektranama detonacija ne blijedi - detonacijski val "kruži" oko prstenaste komore za izgaranje, smjesa goriva iza nje ima vremena da se ažurira. Rotacioni motor prvi put je počeo da se proučava u SSSR-u 1950-ih.
Detonacijski motori su sposobni za rad u širokom rasponu brzina leta - od nula do pet Mahovih brojeva (0-6,2 hiljade kilometara na sat). Vjeruje se da takve elektrane mogu proizvoditi više snage, koji troše manje goriva od konvencionalnih mlaznih motora. U isto vrijeme, dizajn detonacijskih motora je relativno jednostavan: nedostaje im kompresor i mnogo pokretnih dijelova.
Svi do sada testirani detonacijski motori razvijeni su za eksperimentalne avione. Testirano u Rusiji power point je prvi dizajniran da se montira na raketu. Koji tip detonacionog motora je testiran nije precizirano.
