موتور انفجاری روسی که مشابه آن در دنیا وجود ندارد. موتور انفجار ضربانی در روسیه موتور چرخشی انفجار آزمایش شده است

موتور انفجارساخت ساده‌تر و ارزان‌تر، نسبت به موتور جت معمولی قدرتمندتر و مقرون به صرفه‌تر است، در مقایسه با آن، بازده بالاتری دارد.

شرح:

موتور انفجار (موتور پالس، ضربان دار) جایگزین موتور جت معمولی می شود. برای درک ماهیت یک موتور انفجاری، لازم است یک موتور جت معمولی را جدا کنید.

یک موتور جت معمولی به شرح زیر است.

در محفظه احتراق، احتراق سوخت و اکسید کننده رخ می دهد که اکسیژن هوا است. فشار در محفظه احتراق ثابت است. فرآیند احتراق به شدت دما را افزایش می دهد، یک جبهه شعله ثابت و یک رانش جت ثابت که از نازل جریان می یابد ایجاد می کند. جلوی شعله معمولی در یک محیط گازی با سرعت 60-100 متر بر ثانیه منتشر می شود. این همان چیزی است که باعث حرکت می شود هواپیما. با این حال، موتورهای جت مدرن به حد معینی از کارایی، قدرت و سایر ویژگی ها رسیده اند که افزایش آن تقریباً غیرممکن یا بسیار دشوار است.

در موتور انفجاری (پالسی یا ضربانی)، احتراق با انفجار رخ می دهد. انفجار یک فرآیند احتراق است، اما صدها بار سریعتر از احتراق سوخت معمولی رخ می دهد. در طی احتراق انفجار، یک موج ضربه ای انفجاری تشکیل می شود که با سرعت مافوق صوت حمل می شود. حدود 2500 متر بر ثانیه است. فشار در نتیجه احتراق انفجاری به سرعت افزایش می یابد و حجم محفظه احتراق بدون تغییر باقی می ماند. محصولات احتراق با سرعت زیادی از نازل خارج می شوند. فرکانس ضربان های موج انفجار به چندین هزار در ثانیه می رسد. در یک موج انفجار، هیچ تثبیت جبهه شعله وجود ندارد؛ برای هر ضربان، مخلوط سوختو موج دوباره شروع می شود

فشار در موتور انفجاری توسط خود انفجار ایجاد می شود که باعث از بین رفتن عرضه مخلوط سوخت و اکسید کننده در فشار بالا می شود. در موتور جت معمولی، برای ایجاد فشار رانش 200 اتمسفر، باید مخلوط سوخت را در فشار 500 اتمسفر تامین کرد. در حالی که در یک موتور انفجاری - فشار تامین مخلوط سوخت 10 اتمسفر است.

محفظه احتراق یک موتور انفجاری از نظر ساختاری حلقوی است که نازل هایی در امتداد شعاع آن برای تامین سوخت قرار داده شده است. موج انفجار بارها و بارها در اطراف دور می چرخد، مخلوط سوخت فشرده شده و می سوزد و محصولات احتراق را از طریق نازل هل می دهد.

مزایای:

- ساخت موتور انفجار آسانتر است. نیازی به استفاده از واحدهای توربوپمپ نیست،

– مرتبه ای قدرتمندتر و مقرون به صرفه تر از یک موتور جت معمولی،

- بیشتر داشتن بازدهی بالا,

– ارزان تر برای تولید

- بدون نیاز به ایجاد فشار بالاتامین مخلوط سوخت و اکسید کننده، فشار بالا به دلیل خود انفجار ایجاد می شود.

– موتور انفجار از نظر توان حذف شده در واحد حجم 10 برابر بیشتر از موتور جت معمولی است که منجر به کاهش طراحی موتور انفجار می شود.

- احتراق انفجاری 100 برابر سریعتر از احتراق سوخت معمولی است.

توجه: © عکس https://www.pexels.com, https://pixabay.com

LLC "Analog" در سال 2010 برای تولید و بهره برداری از طراحی سمپاش های اختراع شده توسط من برای مزارع سازماندهی شد که ایده آن توسط پتنت RF برای مدل کاربردی شماره 67402 در سال 2007 ثابت شده است.

اکنون، من یک مفهوم را توسعه داده ام موتور احتراق داخلی دوار، که در آن امکان سازماندهی انفجار (منفجره) احتراق سوخت ورودی با افزایش انتشار (حدود 2 برابر) انرژی فشار و دمای گازهای خروجی با حفظ عملکرد موتور وجود دارد. بر این اساس با افزایش تقریباً 2 برابری راندمان موتور گرمایی، یعنی تا حدود 70 درصد. اجرای این پروژه مستلزم هزینه های مالی زیادی برای طراحی، انتخاب مواد و تولید نمونه اولیه آن است. و از نظر ویژگی ها و کاربرد، این یک موتور است، بیشتر از همه، هوانوردی، و همچنین کاملاً قابل استفاده برای اتومبیل ها، تجهیزات خودکششیو غیره، یعنی در مرحله کنونی توسعه فناوری و الزامات زیست محیطی ضروری است.

مزایای اصلی آن سادگی طراحی، کارایی، سازگاری با محیط زیست، گشتاور بالا، فشردگی، سطح پایینصدا حتی بدون صدا خفه کن حفاظت از کپی قابلیت ساخت بالا و مواد خاص آن خواهد بود.

سادگی طراحی توسط آن تضمین می شود طراحی چرخشی، که در آن تمام قسمت های موتور یک حرکت چرخشی ساده انجام می دهند.

دوستی با محیط زیست و کارایی با احتراق 100٪ آنی سوخت در یک محفظه احتراق بادوام، با دمای بالا (حدود 2000 گرم سانتیگراد)، خنک نشده و جداگانه تضمین می شود که برای این مدت توسط سوپاپ ها بسته می شود. خنک سازی چنین موتوری از داخل (خنک کردن سیال کار) با هر بخش از آب لازم برای این کار انجام می شود و قبل از شلیک قسمت های بعدی سیال کار (گازهای احتراق) از محفظه احتراق وارد بخش کار می شود. فشار بخار آب اضافی و کار مفیدروی شفت کار

گشتاور بالا حتی در سرعت های پایین (در مقایسه با ICE پیستون) توسط یک شانه بزرگ و ثابت از ضربه سیال کار بر روی تیغه کار ایجاد می شود. این عامل اجازه می دهد برای هر حمل و نقل زمینیبدون انتقال پیچیده و گران قیمت انجام دهید، یا حداقل آن را به طور قابل توجهی ساده کنید.

چند کلمه در مورد طراحی و عملکرد آن.

موتور احتراق داخلی دارای شکل استوانه ای با دو قسمت تیغه روتور است که یکی از آنها برای آبگیری و پیش فشرده سازی استفاده می شود. مخلوط سوخت و هواو بخش شناخته شده و قابل کار یک کمپرسور دوار معمولی است. دیگری، در حال کار، یک چرخش مدرن است موتور بخارمارسیفسکی؛ و بین آنها یک آرایه ثابت از مواد مقاوم در برابر حرارت بادوام وجود دارد که در آن یک محفظه احتراق جداگانه و قابل قفل برای مدت زمان احتراق با سه دریچه غیر چرخشی وجود دارد که 2 تای آنها بر اساس نوع گلبرگ آزاد هستند. و یکی برای کاهش فشار قبل از ورود به قسمت بعدی مجموعه سوخت کنترل می شود.

هنگامی که موتور کار می کند، شفت کار با روتورها و تیغه ها می چرخد. در قسمت ورودی، تیغه مجموعه سوخت را به داخل مکیده و فشرده می کند و هنگامی که فشار از فشار محفظه احتراق بالاتر رفت (پس از کاهش فشار آن) مخلوط کاریبه داخل محفظه داغ (حدود 2000 گرم سانتیگراد) رانده می شود که توسط یک جرقه مشتعل شده و فوراً منفجر می شود. که در آن، دریچه ورودیبسته می شود، باز می شود سوپاپ اگزوز، و قبل از باز کردن به قسمت کار تزریق می شود مقدار مورد نیازاب. معلوم می شود که گازهای فوق داغ تحت فشار بالا به قسمت کار شلیک می شوند و در آنجا قسمتی از آب که به بخار تبدیل می شود و مخلوط بخار و گاز، روتور موتور را در چرخش قرار می دهد و در حالی که آن را خنک می کند. بر اساس اطلاعات موجود، در حال حاضر ماده ای وجود دارد که می تواند دمای 10000 درجه سانتیگراد را برای مدت طولانی تحمل کند که باید از آن یک محفظه احتراق ساخته شود.

در ماه مه 2018، یک درخواست برای یک اختراع ثبت شد. درخواست در حال حاضر در حال بررسی است.

این درخواست برای سرمایه گذاری برای تأمین مالی مطمئن برای تحقیق و توسعه، ایجاد یک نمونه اولیه، تنظیم دقیق و تنظیم آن تا زمانی که یک نمونه کار به دست آید، ارسال می شود. این موتور. این روند ممکن است یک یا دو سال طول بکشد. گزینه های تامین مالی برای توسعه بیشتر تغییرات موتور برای تجهیزات مختلفمی تواند و باید به طور جداگانه برای نمونه های خاص آن توسعه یابد.

اطلاعات اضافی

اجرای این پروژه آزمایشی از اختراع با تمرین است. دریافت نمونه اولیه کار مواد حاصل را می توان به همه داخلی ارائه کرد صنعت مهندسیبرای توسعه مدل وسیله نقلیهبا موتور احتراق داخلی کارآمد بر اساس قرارداد با توسعه دهنده و پرداخت حق کمیسیون.

شما می توانید برای طراحی موتورهای احتراق داخلی خود، امیدوار کننده ترین جهت را انتخاب کنید، به عنوان مثال، ساخت موتور هواپیما برای ALS و ارائه یک موتور ساخته شده، و همچنین نصب این موتور احتراق داخلی بر روی توسعه خود SLA که نمونه اولیه آن در دست مونتاژ است.

لازم به ذکر است که بازار جت های خصوصی در دنیا به تازگی شروع به توسعه کرده است در حالی که در کشور ما در مراحل ابتدایی است. و از جمله یعنی عدم وجود موتور احتراق داخلی مناسب مانع از توسعه آن می شود. و در کشور ما، با وسعت بی پایانش، چنین هواپیمایی مورد تقاضا خواهد بود.

تجزیه و تحلیل بازار

اجرای پروژه دریافت یک موتور احتراق داخلی اساساً جدید و بسیار امیدوارکننده است.

اکنون تاکید بر اکولوژی و به عنوان یک جایگزین است موتور احتراق داخلی پیستونییک موتور الکتریکی پیشنهاد شده است، اما این انرژی لازم برای آن باید در جایی تولید شود و برای آن انباشته شود. سهم شیر برق در نیروگاه های حرارتی تولید می شود که به دور از سازگاری با محیط زیست هستند که منجر به آلودگی قابل توجهی در مکان های آنها می شود. و عمر مفید دستگاه های ذخیره انرژی بیش از 2 سال نیست، این زباله های مضر را در کجا ذخیره کنیم؟ نتیجه پروژه پیشنهادی یک موتور احتراق داخلی موثر و بی ضرر و نه کمتر مهم، راحت و آشنا است. فقط باید پر شود سوخت درجه پایینداخل تانک

نتیجه پروژه چشم انداز جایگزینی تمامی موتورهای پیستونی دنیا با این موتور است. این چشم انداز استفاده از انرژی قدرتمند انفجار برای مقاصد صلح آمیز است و راه حل سازندهبرای این فرآیند در ICE برای اولین بار پیشنهاد شده است. علاوه بر این، نسبتاً ارزان است.

منحصر به فرد بودن پروژه

این یک اختراع است. طراحی که امکان استفاده از انفجار در موتور را فراهم می کند احتراق داخلیبرای اولین بار ارائه شده است.

در همه زمان ها، یکی از وظایف اصلی در طراحی موتورهای احتراق داخلی نزدیک شدن به شرایط احتراق انفجاری بود، اما اجازه وقوع آن را نداد.

کانال های کسب درآمد

فروش مجوز برای حق ساخت.

1

مشکل توسعه موتورهای انفجاری دوار در نظر گرفته شده است. انواع اصلی چنین موتورهایی ارائه شده است: موتور انفجار چرخشی Nichols، موتور Wojciechowski. جهت ها و روندهای اصلی در توسعه طراحی موتورهای انفجاری در نظر گرفته شده است. نشان داده شده است که مفاهیم مدرن یک موتور انفجاری دوار، در اصل نمی تواند منجر به ایجاد یک طرح قابل اجرا شود که از نظر ویژگی های آن از موتورهای جت موجود پیشی بگیرد. دلیل آن تمایل طراحان به ترکیب تولید موج، احتراق سوخت و خروج سوخت و اکسید کننده در یک مکانیسم است. در نتیجه خودسازماندهی سازه های موج شوک، احتراق انفجاری در حداقل حجم به جای حداکثر انجام می شود. نتیجه ای که امروزه به دست می آید، احتراق انفجاری در حجمی است که از 15 درصد حجم محفظه احتراق تجاوز نمی کند. راه خروج در یک رویکرد متفاوت دیده می شود - ابتدا یک پیکربندی بهینه از امواج ضربه ای ایجاد می شود و تنها پس از آن اجزای سوخت به این سیستم وارد می شوند و احتراق انفجاری بهینه در حجم زیادی سازماندهی می شود.

موتور انفجار

موتور انفجار دوار

موتور Wojciechowski

انفجار دایره ای

انفجار چرخشی

موتور انفجار ضربه ای

1. B. V. Voitsekhovsky، V. V. Mitrofanov و M. E. Topchiyan، ساختار جبهه انفجار در گازها. - نووسیبیرسک: انتشارات آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، 1963.

2. Uskov V.N., Bulat P.V. در مورد مشکل طراحی یک دیفیوزر ایده آل برای فشرده سازی جریان مافوق صوت // تحقیقات پایه. - 2012. - شماره 6 (قسمت 1). - S. 178-184.

3. Uskov V.N.، Bulat P.V.، Prodan N.V. تاریخچه مطالعه بازتاب نامنظم موج ضربه از محور تقارن یک جت مافوق صوت با تشکیل دیسک ماخ // تحقیقات بنیادی. - 2012. - شماره 9 (قسمت 2). - س 414-420.

4. Uskov V.N., Bulat P.V., Prodan N.V. توجیه کاربرد مدل پیکربندی ثابت ماخ برای محاسبه دیسک ماخ در جت مافوق صوت // تحقیقات بنیادی. - 2012. - شماره 11 (قسمت 1). – S. 168–175.

5. Shchelkin K.I. ناپایداری احتراق و انفجار گازها // Uspekhi fizicheskikh nauk. - 1965. - T. 87, no. 2.- S. 273-302.

6. نیکولز جی.ای.، ویلکمسون اچ.آر.، موریسون آر.بی. انفجار متناوب به عنوان مکانیزم تولید اعتماد // پیشرانه جت. - 1957. - شماره 21. - ص 534–541.

موتورهای انفجاری دوار

همه انواع موتورهای انفجاری دوار (RDE) مشترک هستند که سیستم تامین سوخت با سیستم احتراق سوخت در موج انفجار ترکیب می شود، اما پس از آن همه چیز مانند یک موتور جت معمولی - یک لوله شعله و یک نازل - کار می کند. این واقعیت بود که آغازگر چنین فعالیتی در زمینه مدرنیزاسیون بود موتورهای توربین گازی(GTE). به نظر می رسد که فقط سر اختلاط و سیستم احتراق مخلوط در موتور توربین گاز جایگزین شود. برای این کار لازم است از تداوم احتراق انفجار اطمینان حاصل شود، به عنوان مثال، با پرتاب یک موج انفجار در یک دایره. نیکولز یکی از اولین کسانی بود که چنین طرحی را در سال 1957 پیشنهاد کرد و سپس آن را توسعه داد و در اواسط دهه 1960 مجموعه ای از آزمایشات را با یک موج انفجاری چرخشی انجام داد (شکل 1).

با تنظیم قطر محفظه و ضخامت شکاف حلقوی، برای هر نوع مخلوط سوخت، می توان هندسه ای را انتخاب کرد که انفجار پایدار باشد. در عمل، رابطه بین شکاف و قطر موتور غیرقابل قبول است و لازم است سرعت انتشار موج را با کنترل منبع سوخت کنترل کرد، همانطور که در زیر بحث می شود.

مانند موتورهای انفجاری پالس، موج انفجار دایره ای قادر به بیرون ریختن اکسید کننده است و به RDE اجازه می دهد در سرعت های صفر استفاده شود. این واقعیت منجر به انبوهی از مطالعات تجربی و محاسباتی RDE با محفظه احتراق حلقوی و پرتاب خود به خود شد. مخلوط سوخت و هوا، فهرست کردن در اینجا که معنی ندارد. همه آنها تقریباً طبق یک طرح ساخته شده اند (شکل 2) که یادآور طرح موتور نیکولز است (شکل 1).

برنج. 1. طرح سازماندهی انفجار دایره ای پیوسته در شکاف حلقوی: 1 - موج انفجار. 2 - یک لایه مخلوط سوخت "تازه"؛ 3 - فاصله تماس 4 - موج ضربه ای مورب در پایین دست منتشر می شود. D جهت موج انفجار است

برنج. 2. مدار معمولی RDE: V - سرعت جریان آزاد. V4 - سرعت جریان در خروجی نازل؛ الف - مجموعه های سوخت تازه، ب - جبهه موج انفجار؛ ج - موج ضربه ای مورب متصل؛ د - محصولات احتراق؛ p(r) - توزیع فشار روی دیواره کانال

یک جایگزین معقول برای طرح نیکولز می تواند نصب تعداد زیادی انژکتور اکسیداسیون سوخت باشد که مخلوط سوخت-هوا را بلافاصله قبل از موج انفجار طبق قانون خاصی با فشار معین به منطقه تزریق می کند (شکل 3). با تنظیم فشار و سرعت عرضه سوخت به منطقه احتراق در پشت موج انفجار، می توان بر سرعت انتشار آن در بالادست تأثیر گذاشت. این جهت امیدوارکننده است، اما مشکل اصلی در طراحی چنین RDE هایی این است که مدل ساده شده پرکاربرد جریان در جبهه احتراق انفجار به هیچ وجه با واقعیت مطابقت ندارد.

برنج. 3. RDE با عرضه سوخت کنترل شده به منطقه احتراق. موتور دوار Wojciechowski

امیدهای اصلی در جهان مربوط به موتورهای انفجاری است که بر اساس طرح موتور دوار Wojciechowski کار می کنند. در سال 1963 B.V. Voitsekhovsky، بر اساس قیاس با انفجار چرخشی، طرحی را برای احتراق مداوم گاز در پشت پیکربندی سه گانه امواج ضربه ای که در یک کانال حلقوی در گردش هستند، ایجاد کرد (شکل 4).

برنج. شکل 4. طرح احتراق مداوم گاز Wojciechowski در پشت پیکربندی سه گانه امواج ضربه ای در گردش در کانال حلقوی: 1 - مخلوط تازه. 2 - مخلوط دوبار فشرده شده در پشت پیکربندی سه گانه امواج ضربه ای، منطقه انفجار

که در این موردفرآیند هیدرودینامیک ساکن با احتراق گاز در پشت موج ضربه ای با طرح انفجار چپمن-ژوگه و زلدوویچ-نویمان متفاوت است. چنین فرآیندی کاملاً پایدار است، مدت زمان آن با ذخیره مخلوط سوخت تعیین می شود و در آزمایشات معروف، چندین ده ثانیه است.

طرح موتور انفجار Wojciechowski به عنوان یک نمونه اولیه خدمت کرد مطالعات متعدد̆ چرخشی و چرخشی موتورهای انفجاری̆ در 5 سال گذشته آغاز شده است. این طرح بیش از 85 درصد از کل مطالعات را تشکیل می دهد. همه آنها یک اشکال ارگانیک دارند - منطقه انفجار بسیار کمی از منطقه احتراق کل را اشغال می کند، معمولا بیش از 15٪ نیست. در نتیجه، عملکرد خاص موتورها بدتر از موتورهای طراحی سنتی است.

در مورد علل شکست در اجرای طرح Wojciechowski

بیشتر کار روی موتورهای با انفجار مداوم با توسعه مفهوم Wojciechowski مرتبط است. علیرغم سابقه بیش از 40 سال تحقیق، نتایج در واقع در سطح 1964 باقی مانده است. سهم احتراق انفجاری از 15٪ حجم محفظه احتراق تجاوز نمی کند. بقیه احتراق آهسته در شرایطی است که دور از حد مطلوب است.

یکی از دلایل این وضعیت فقدان یک روش محاسبه قابل اجرا است. از آنجایی که جریان سه بعدی است و محاسبات فقط قوانین بقای تکانه در موج ضربه ای در جهت عمود بر جبهه انفجار مدل را در نظر می گیرد، نتایج حاصل از محاسبه تمایل امواج ضربه ای به جریان محصولات احتراق بیش از 30٪ با موارد مشاهده شده تجربی متفاوت است. نتیجه این است که علیرغم سالها تحقیق سیستم های مختلفتامین سوخت و آزمایشات روی تغییر نسبت اجزای سوخت، تنها کاری که انجام شده است ایجاد مدل هایی است که در آن احتراق انفجار رخ می دهد و برای 10-15 ثانیه حفظ می شود. هیچ صحبتی از افزایش راندمان یا مزایایی نسبت به موتورهای پیشران مایع و توربین گازی موجود نیست.

تجزیه و تحلیل طرح‌های RDE موجود که توسط نویسندگان پروژه انجام شد، نشان داد که تمام طرح‌های RDE ارائه‌شده امروز در اصل غیرقابل اجرا هستند. احتراق انفجاری رخ می دهد و با موفقیت حفظ می شود، اما فقط به میزان محدود. در بقیه حجم، ما با احتراق آهسته معمولی، به علاوه، پشت یک سیستم غیربهینه امواج ضربه ای سروکار داریم که منجر به تلفات قابل توجهی می شود. فشار کامل. علاوه بر این، فشار نیز چندین برابر کمتر از مقدار لازم برای شرایط احتراق ایده آل با نسبت استوکیومتری اجزای مخلوط سوخت است. در نتیجه مصرف سوخت ویژه در واحد نیروی رانش 30 تا 40 درصد بیشتر از موتورهای معمولی است.

اما بیشتر مشکل اصلیاصل سازمان است انفجار مداوم. همانطور که توسط مطالعات انفجار دایره ای پیوسته، انجام شده در دهه 60 نشان داده شده است، جبهه احتراق انفجار یک ساختار موج ضربه ای پیچیده است که از حداقل دو پیکربندی سه گانه تشکیل شده است (حدود پیکربندی سه گانه امواج ضربه ای. چنین ساختاری با منطقه انفجار متصل، مانند هر سیستم ترمودینامیکی با بازخوردتنها ماندن، تمایل دارد موقعیتی متناسب با حداقل سطح انرژی بگیرد. در نتیجه، پیکربندی های سه گانه و منطقه احتراق انفجار با یکدیگر تنظیم می شوند تا جبهه انفجار در امتداد شکاف حلقوی با حداقل حجم ممکن احتراق انفجاری برای این کار حرکت کند. این دقیقاً مخالف هدفی است که طراحان موتور برای احتراق انفجاری تعیین کرده اند.

برای ایجاد موتور کارآمد RDE نیاز به حل مشکل ایجاد یک پیکربندی سه گانه بهینه امواج ضربه و سازماندهی منطقه احتراق انفجار در آن دارد. سازه های موج ضربه ای بهینه باید بتوانند در انواع مختلفی ایجاد کنند دستگاه های فنیبه عنوان مثال، در دیفیوزرهای بهینه ورودی هوای مافوق صوت. وظیفه اصلی حداکثر افزایش ممکن در سهم احتراق انفجاری در حجم محفظه احتراق از 15 درصد غیرقابل قبول امروزی به حداقل 85 درصد است. طرح‌های موتور موجود بر اساس طرح‌های نیکولز و وویچیچوسکی نمی‌تواند این وظیفه را فراهم کند.

داوران:

Uskov V.N.، دکترای علوم فنی، استاد گروه هیدروآئرومکانیک دانشگاه دولتی سنت پترزبورگ، دانشکده ریاضیات و مکانیک، سن پترزبورگ.

املیانوف V.N.، دکترای علوم فنی، پروفسور، رئیس گروه دینامیک گاز پلاسما و مهندسی حرارت، BSTU "VOENMEH" به نام A.I. D.F. اوستینوف، سن پترزبورگ.

این اثر در 14 اکتبر 2013 توسط ویراستاران دریافت شد.

پیوند کتابشناختی

Bulat P.V.، Prodan N.V. بررسی پروژه های موتورهای انفجاری. موتورهای انفجاری دوار // تحقیقات بنیادی. - 2013. - شماره 10-8. - S. 1672-1675;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=32642 (تاریخ دسترسی: 2019/07/29). مجلات منتشر شده توسط انتشارات "آکادمی تاریخ طبیعی" را مورد توجه شما قرار می دهیم.

تست موتور انفجار

بنیاد مطالعات پیشرفته

انجمن تحقیقات و تولید "انرگوماش" یک محفظه مدل را برای انفجار مایع آزمایش کرده است موتور موشک، که رانش آن دو تن بود. در این مورد در مصاحبه ای روزنامه روسی» اعلام کرد طراح اصلی"Energomash" پتر لووچکین. به گفته وی، این مدل بر روی نفت سفید و اکسیژن گازی کار می کرد.

انفجار عبارت است از احتراق ماده ای که در آن قسمت جلوی احتراق منتشر می شود سرعت سریعترصدا. در این حالت، یک موج ضربه ای در ماده منتشر می شود و به دنبال آن یک واکنش شیمیایی با آزاد شدن آن انجام می شود تعداد زیادیحرارت. موتورهای موشکی مدرن سوخت را با سرعت های مادون صوت می سوزانند. به این فرآیند deflagration می گویند.

موتورهای انفجاری امروزه به دو نوع اصلی تقسیم می شوند: ضربه ای و چرخشی. به دومی اسپین نیز می گویند. در موتورهای ضربه ای، با سوختن بخش های کوچکی از مخلوط سوخت و هوا، انفجارهای کوتاه رخ می دهد. در چرخش، احتراق مخلوط به طور مداوم و بدون توقف اتفاق می افتد.

در این گونه نیروگاه ها، از یک محفظه احتراق حلقوی استفاده می شود که در آن مخلوط سوخت به صورت متوالی از طریق دریچه های شعاعی تامین می شود. در چنین نیروگاه هایی، انفجار محو نمی شود - موج انفجار "در اطراف" محفظه احتراق حلقوی می چرخد، مخلوط سوخت پشت آن زمان دارد که به روز شود. موتور دواراولین بار در دهه 1950 در اتحاد جماهیر شوروی مورد مطالعه قرار گرفت.

موتورهای انفجاری قادر به کار در طیف گسترده ای از سرعت پرواز - از صفر تا پنج عدد ماخ (0-6.2 هزار کیلومتر در ساعت) هستند. اعتقاد بر این است که چنین نیروگاه هایی می توانند تولید کنند قدرت بیشتر، مصرف سوخت کمتری نسبت به موتورهای جت معمولی دارد. در عین حال، طراحی موتورهای انفجاری نسبتاً ساده است: آنها فاقد کمپرسور و بسیاری از قطعات متحرک هستند.

موتور جدید انفجار مایع روسی به طور مشترک توسط چندین مؤسسه از جمله مؤسسه هوانوردی مسکو، مؤسسه هیدرودینامیک لاورنتیف، مرکز کلدیش، مؤسسه مرکزی موتورهای هوانوردی بارانوف و دانشکده مکانیک و ریاضیات دانشگاه دولتی مسکو در حال توسعه است. این توسعه توسط بنیاد مطالعات پیشرفته نظارت می شود.

به گفته لووچکین، در طول آزمایشات، فشار در محفظه احتراق موتور انفجار 40 اتمسفر بود. در همان زمان، نصب به طور قابل اعتماد بدون سیستم های خنک کننده پیچیده کار کرد. یکی از اهداف آزمایش ها تأیید امکان احتراق انفجاری مخلوط سوخت اکسیژن-سفید بود. قبلا گزارش شده بود که فراوانی انفجار در جدید موتور روسی 20 کیلوهرتز است.

اولین آزمایش موتور موشک انفجار مایع در تابستان 2016. اینکه آیا موتور از آن زمان دوباره آزمایش شده است یا خیر، مشخص نیست.

در پایان دسامبر 2016، شرکت آمریکایی Aerojet Rocketdyne با آزمایشگاه ملی فناوری انرژی ایالات متحده برای توسعه نیروگاه توربین گازی جدید بر اساس یک موتور انفجاری دوار قرارداد بست. کار منجر به ایجاد یک نمونه اولیه نصب جدیدبرای تکمیل تا اواسط سال 2019 برنامه ریزی شده است.

بر اساس برآوردهای اولیه، نوع جدید موتور توربین گاز حداقل پنج درصد خواهد داشت بهترین عملکردنسبت به چنین تاسیساتی معمولی در این مورد، خود نصب ها را می توان فشرده تر کرد.

واسیلی سیچف

دفتر طراحی آزمایشی Lyulka نمونه اولیه یک موتور انفجاری تشدید کننده ضربانی را با احتراق دو مرحله ای مخلوط نفت سفید-هوا توسعه، تولید و آزمایش کرد. به گزارش ایتارتاس، میانگین رانش اندازه گیری شده موتور حدود صد کیلوگرم و مدت زمان آن بود. کار مداوم─ بیش از ده دقیقه تا پایان سال جاری، دفتر طراحی قصد دارد یک موتور انفجاری ضربانی در اندازه کامل تولید و آزمایش کند.

به گفته الکساندر تاراسوف، طراح ارشد دفتر طراحی لیولکا، در طول آزمایشات، حالت های عملکرد مشخصه یک توربوجت و موتورهای رم جت. مقادیر اندازه گیری شده رانش خاص و مصرف خاصسوخت 30-50 درصد بهتر از هوای معمولی بود موتور جت. در طول آزمایشات، موتور جدید به طور مکرر روشن و خاموش می شد و همچنین کنترل کشش.

بر اساس مطالعات انجام شده، داده های به دست آمده در طول آزمایش، و همچنین تجزیه و تحلیل طراحی مدار، دفتر طراحی Lyulka در نظر دارد توسعه یک خانواده کامل از انفجار پالسی را پیشنهاد کند. موتورهای هواپیما. به ویژه می توان موتورهایی با عمر مفید کوتاه برای وسایل نقلیه بدون سرنشین ایجاد کرد. هواپیماو موشک و موتور هواپیما با پرواز مافوق صوت کروز.

در آینده، بر اساس فن آوری های جدید، موتورهای سیستم های موشکی-فضایی و ترکیبی نیروگاه هاهواپیماهایی که قادر به پرواز در داخل و خارج از جو هستند.

به گفته دفتر طراحی، موتورهای جدید نسبت رانش به وزن هواپیما را 1.5 تا 2 برابر افزایش می دهند. علاوه بر این، هنگام استفاده از چنین نیروگاه هایی، برد پرواز یا جرم سلاح های هواپیما می تواند 30-50 درصد افزایش یابد. در عین حال، وزن مخصوص موتورهای جدید 1.5-2 برابر کمتر از نیروگاه های جت معمولی خواهد بود.

این واقعیت که در روسیه کار برای ایجاد یک موتور انفجار ضربانی در حال انجام است در مارس 2011 گزارش شد. این را ایلیا فدوروف، مدیر عامل انجمن تحقیقات و تولید زحل، که شامل دفتر طراحی لیولکا است، بیان کرد. فدوروف مشخص نکرد که چه نوع موتور انفجاری مورد بحث است.

در حال حاضر، سه نوع موتور ضربان دار شناخته شده است - سوپاپ، بدون سوپاپ و انفجار. اصل کار این نیروگاه ها تامین دوره ای سوخت و اکسید کننده به محفظه احتراق است که در آن مخلوط سوخت مشتعل شده و محصولات احتراق با تشکیل از نازل خارج می شوند. رانش جت. تفاوت با موتورهای جت معمولی در احتراق انفجاری مخلوط سوخت است که در آن قسمت جلوی احتراق سریعتر از سرعت صوت منتشر می شود.

ضربان دار موتور جتدر پایان قرن نوزدهم توسط مهندس سوئدی مارتین ویبرگ اختراع شد. یک موتور ضربان دار برای ساخت ساده و ارزان در نظر گرفته می شود، اما به دلیل ویژگی های احتراق سوخت، قابل اعتماد نیست. اولین نوع جدیداین موتور به صورت سری در طول جنگ جهانی دوم بر روی موشک های کروز V-1 آلمان استفاده شد. آنها به موتور Argus As-014 از Argus-Werken مجهز شدند.

در حال حاضر، چندین شرکت بزرگ دفاعی در جهان مشغول تحقیق در زمینه موتورهای جت ضربانی با راندمان بالا هستند. به طور خاص، این کار توسط شرکت فرانسوی SNECMA و آمریکایی انجام می شود شرکت جنرال الکتریکو پرت و ویتنی. در سال 2012، آزمایشگاه تحقیقات نیروی دریایی ایالات متحده قصد خود را برای توسعه یک موتور انفجار چرخشی که جایگزین نیروگاه های توربین گاز معمولی در کشتی ها خواهد شد، اعلام کرد.

آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی دریایی ایالات متحده (NRL) در نظر دارد یک موتور انفجاری چرخشی یا چرخشی (Rotating Detonation Engine, RDE) توسعه دهد که در آینده قادر خواهد بود جایگزین نیروگاه های توربین گازی معمولی در کشتی ها شود. به گفته NRL، موتورهای جدید به ارتش این امکان را می دهند که مصرف سوخت را کاهش دهند و در عین حال بهره وری انرژی نیروگاه ها را افزایش دهند.

نیروی دریایی ایالات متحده در حال حاضر 430 موتور توربین گازی (GTEs) را روی 129 کشتی کار می کند. آنها سالانه دو میلیارد دلار سوخت مصرف می کنند. NRL تخمین می زند که RDE می تواند تا 400 میلیون دلار در سال در مصرف سوخت صرفه جویی کند. RDE قادر خواهد بود ده درصد بیشتر از موتورهای توربین گازی معمولی نیرو تولید کند. نمونه اولیه RDE قبلاً ایجاد شده است ، اما هنوز مشخص نیست که چه زمانی چنین موتورهایی وارد ناوگان می شوند.

RDE بر اساس پیشرفت‌های NRL به‌دست‌آمده در طول ایجاد یک موتور انفجار ضربانی (Pulse Detonation Engine، PDE) بود. عملکرد چنین نیروگاه هایی بر اساس احتراق انفجاری پایدار مخلوط سوخت است.

موتورهای انفجار چرخشی با موتورهای ضربانی متفاوت هستند زیرا احتراق انفجاری مخلوط سوخت در آنها به طور مداوم اتفاق می افتد - جلوی احتراق در محفظه احتراق حلقوی حرکت می کند که در آن مخلوط سوخت دائماً به روز می شود.