სინამდვილეში, წვის ზონაში მუდმივი შუბლის ალის ნაცვლად, წარმოიქმნება დეტონაციის ტალღა, რომელიც მოძრაობს ზებგერითი სიჩქარით. ასეთ შეკუმშვის ტალღაში, საწვავი და ოქსიდიზატორი აფეთქდება, ეს პროცესი, თერმოდინამიკის თვალსაზრისით, ზრდის ძრავის ეფექტურობას სიდიდის რიგითობით, წვის ზონის კომპაქტურობის გამო.
საინტერესოა, რომ ჯერ კიდევ 1940 წელს საბჭოთა ფიზიკოსმა ია.ბ. ზელდოვიჩმა შემოგვთავაზა დეტონაციის ძრავის იდეა სტატიაში "დეტონაციური წვის ენერგიის გამოყენების შესახებ". მას შემდეგ ბევრი მეცნიერი სხვადასხვა ქვეყნიდან მუშაობდა პერსპექტიულ იდეაზე, ახლა შეერთებული შტატები, ახლა გერმანია, ახლა ჩვენი თანამემამულეები გამოვიდნენ წინ.
ზაფხულში, 2016 წლის აგვისტოში, რუსმა მეცნიერებმა შეძლეს შეექმნათ მსოფლიოში პირველი სრული ზომის თხევადი საწვავი რეაქტიული ძრავა, რომელიც მუშაობს საწვავის დეტონაციის წვის პრინციპზე. ჩვენმა ქვეყანამ საბოლოოდ დაადგინა მსოფლიო პრიორიტეტი უახლესი ტექნოლოგიების განვითარებაში პოსტპერესტროიკის მრავალი წლის განმავლობაში.
რატომ არის ახალი ძრავი ასეთი კარგი? რეაქტიული ძრავა იყენებს გამოთავისუფლებულ ენერგიას, როდესაც ნარევი იწვება მუდმივი წნევით და მუდმივი ცეცხლის წინ. წვის დროს, საწვავის და ოქსიდიზატორის გაზის ნარევი მკვეთრად ზრდის ტემპერატურას და საქშენიდან გამომავალი ალის სვეტი ქმნის რეაქტიულ ბიძგს.
დეტონაციური წვის დროს რეაქციის პროდუქტებს არ აქვთ დრო დაშლა, რადგან ეს პროცესი 100-ჯერ უფრო სწრაფია ვიდრე დეფლაგაცია და წნევა სწრაფად იზრდება, მაგრამ მოცულობა უცვლელი რჩება. ასეთი დიდი რაოდენობის ენერგიის გამოყოფას შეუძლია რეალურად გაანადგუროს მანქანის ძრავა, რის გამოც ეს პროცესი ხშირად აფეთქებასთან ასოცირდება.
სინამდვილეში, წვის ზონაში მუდმივი შუბლის ალის ნაცვლად, წარმოიქმნება დეტონაციის ტალღა, რომელიც მოძრაობს ზებგერითი სიჩქარით. ასეთ შეკუმშვის ტალღაში აფეთქდება საწვავი და ოქსიდიზატორი, ეს პროცესი თერმოდინამიკის თვალსაზრისით. ზრდის ძრავის ეფექტურობას სიდიდის ბრძანებით,წვის ზონის კომპაქტურობის გამო. ამიტომ, სპეციალისტები ასე გულმოდგინედ შეუდგნენ ამ იდეის შემუშავებას.ჩვეულებრივ თხევად-საწვავ ძრავში, რომელიც, ფაქტობრივად, დიდი სანთელია, მთავარია არა წვის კამერა და საქშენი, არამედ საწვავის ტურბოტუმბო ერთეული (TNA). რომელიც ქმნის ისეთ წნევას, რომ საწვავი აღწევს კამერაში. მაგალითად, რუსულ RD-170 სარაკეტო ძრავში Energia-ს გამშვები მანქანებისთვის წვის პალატაში წნევა არის 250 ატმ და ტუმბო, რომელიც აწვდის ოქსიდიზატორის წვის ზონას, უნდა შექმნას წნევა 600 ატმ.
დეტონაციურ ძრავში წნევას ქმნის თავად დეტონაცია, რომელიც წარმოადგენს საწვავის ნარევში მოძრავი შეკუმშვის ტალღას, რომელშიც წნევა ყოველგვარი TPA-ის გარეშე უკვე 20-ჯერ მეტია და ტურბო ტუმბოს დანადგარები ზედმეტია. გასაგებად რომ ვთქვათ, ამერიკულ შატლს აქვს წვის კამერის წნევა 200 ატმ, ხოლო დეტონაციის ძრავას ასეთ პირობებში მხოლოდ 10 ატმ სჭირდება ნარევის მიწოდებას – ეს ჰგავს ველოსიპედის ტუმბოს და საიანო-შუშენსკაია ჰესს.
ამ შემთხვევაში, დეტონაციაზე დაფუძნებული ძრავა არა მხოლოდ სიდიდის რიგითობით უფრო მარტივი და იაფია, არამედ ბევრად უფრო მძლავრი და ეკონომიურია, ვიდრე ჩვეულებრივი თხევადი სარაკეტო ძრავა. დეტონაციის ძრავის პროექტის განხორციელების გზაზე პრობლემაა. გაჩნდა დეტონაციის ტალღის გამკლავება. ეს ფენომენი არ არის მხოლოდ აფეთქების ტალღა, რომელსაც აქვს ხმის სიჩქარე და დეტონაციური ტალღა, რომელიც ვრცელდება 2500 მ/წმ სიჩქარით, არ ხდება ალის ფრონტის სტაბილიზაცია, ნარევი განახლდება ყოველი პულსაციისთვის და ტალღა არის განახლდა.
ადრე რუსმა და ფრანგმა ინჟინრებმა შეიმუშავეს და ააშენეს პულსირებული რეაქტიული ძრავები, მაგრამ არა დეტონაციის პრინციპით, არამედ ჩვეულებრივი წვის პულსაციის საფუძველზე. ასეთი PUVRD-ების მახასიათებლები დაბალი იყო და როდესაც ძრავების მშენებლებმა შეიმუშავეს ტუმბოები, ტურბინები და კომპრესორები, დადგა რეაქტიული ძრავების და თხევადი სარაკეტო ძრავების ასაკი, ხოლო პულსირებადი რჩებოდა პროგრესის მიღმა. მეცნიერების ნათელი გონება ცდილობდა დეტონაციური წვის გაერთიანებას PUVRD-თან, მაგრამ ჩვეულებრივი წვის ფრონტის პულსაციის სიხშირე წამში არ არის 250-ზე მეტი, ხოლო დეტონაციის ფრონტს აქვს სიჩქარე 2500 მ/წმ-მდე და მისი პულსაციის სიხშირე. წამში რამდენიმე ათასს აღწევს. შეუძლებელი ჩანდა ნარევის განახლების ასეთი სიჩქარის პრაქტიკაში განხორციელება და ამავე დროს დეტონაციის დაწყება.
შეერთებულ შტატებში შესაძლებელი იყო ასეთი დეტონაციური პულსირებული ძრავის აშენება და ჰაერში გამოცდა, თუმცა მან მხოლოდ 10 წამი იმუშავა, მაგრამ პრიორიტეტი ამერიკელ დიზაინერებს დარჩათ. მაგრამ უკვე გასული საუკუნის 60-იან წლებში საბჭოთა მეცნიერმა ბ.ვ. ვოიცეხოვსკის და, პრაქტიკულად, ამავე დროს, ამერიკელს მიჩიგანის უნივერსიტეტიდან, ჯ. ნიკოლსს, გაუჩნდა იდეა წვის პალატაში დეტონაციის ტალღის მარყუჟის ჩართვის შესახებ.
როგორ მუშაობს დეტონაციის სარაკეტო ძრავა?
ასეთი მბრუნავი ძრავა შედგებოდა წვის წვის კამერისგან, რომლის რადიუსის გასწვრივ მდებარეობს საქშენები საწვავის მიწოდებისთვის. დეტონაციის ტალღა ციყვივით ეშვება ბორბალში წრის ირგვლივ, საწვავის ნარევი იკუმშება და იწვის, წვის პროდუქტებს უბიძგებს საქშენში. დატრიალებულ ძრავში ვიღებთ ტალღის ბრუნვის სიხშირეს რამდენიმე ათასი წამში, მისი მუშაობა მსგავსია თხევადი ძრავის სარაკეტო ძრავის მუშაობის პროცესს, მხოლოდ უფრო ეფექტურად საწვავის ნარევის დეტონაციის გამო.
სსრკ-სა და აშშ-ში, მოგვიანებით კი რუსეთში, მიმდინარეობს მუშაობა მბრუნავი დეტონაციის ძრავის შესაქმნელად უწყვეტი ტალღით, შიგნით მიმდინარე პროცესების გასაგებად, რისთვისაც შეიქმნა ფიზიკოქიმიური კინეტიკის მთელი მეცნიერება. დაუცველი ტალღის პირობების გამოსათვლელად საჭირო იყო მძლავრი კომპიუტერები, რომლებიც ახლახან შეიქმნა.
რუსეთში, მრავალი კვლევითი ინსტიტუტი და დიზაინის ბიურო მუშაობს ასეთი დატრიალებული ძრავის პროექტზე, მათ შორის კოსმოსური ინდუსტრიის ძრავის მშენებელი კომპანია NPO Energomash. ასეთი ძრავის შემუშავებაში დახმარებას უწევს Advanced Research Fund, რადგან თავდაცვის სამინისტროსგან დაფინანსების მოპოვება შეუძლებელია - მხოლოდ გარანტირებული შედეგი მისცეს მათ.
მიუხედავად ამისა, Energomash-ში ხიმკიში ჩატარებული ტესტების დროს დაფიქსირდა უწყვეტი სპინური დეტონაციის სტაბილური მდგომარეობა - 8 ათასი რევოლუცია წამში ჟანგბად-ნავთის ნარევზე. ამ შემთხვევაში, დეტონაციის ტალღები აწონასწორებდა ვიბრაციის ტალღებს, ხოლო სითბოს დამცავი საფარი გაუძლო მაღალ ტემპერატურას.
ოღონდ ნუ მაამებთ თავს, რადგან ეს არის მხოლოდ დემონსტრატორი ძრავა, რომელიც მუშაობდა ძალიან მოკლე დროში და მის მახასიათებლებზე ჯერ არაფერია ნათქვამი. მაგრამ მთავარი ის არის, რომ დეტონაციური წვის შექმნის შესაძლებლობა დადასტურდა და რუსეთში შეიქმნა სრული ზომის დაწნული ძრავა, რომელიც სამუდამოდ დარჩება მეცნიერების ისტორიაში.
მოხმარების ეკოლოგია მეცნიერება და ტექნოლოგია: 2016 წლის აგვისტოს ბოლოს მსოფლიო საინფორმაციო სააგენტოებმა გაავრცელეს ინფორმაცია: NPO Energomash-ის ერთ-ერთ სტენდზე, ხიმკიში, მოსკოვის მახლობლად, მსოფლიოში პირველი სრული ზომის თხევადი საწვავის სარაკეტო ძრავა (LRE) დეტონაციის გამოყენებით დაიწყო საწვავის წვა.
2016 წლის აგვისტოს ბოლოს, მსოფლიო საინფორმაციო სააგენტოებმა გაავრცელეს ინფორმაცია: NPO Energomash-ის ერთ-ერთ სტენდზე, ხიმკში, მოსკოვის მახლობლად, მსოფლიოში პირველი სრული ზომის თხევადი საწვავის სარაკეტო ძრავა (LRE), რომელიც იყენებს საწვავის დეტონაციურ წვას. ოპერაცია. ამ ღონისძიებისთვის, შიდა მეცნიერება და ტექნოლოგია უკვე 70 წელია მიმდინარეობს.
დეტონაციური ძრავის იდეა შემოგვთავაზა საბჭოთა ფიზიკოსმა ია. მას შემდეგ მთელ მსოფლიოში მიმდინარეობს კვლევები და ექსპერიმენტები პერსპექტიული ტექნოლოგიების პრაქტიკულ განხორციელებაზე. ამ გონების რბოლაში ჯერ გერმანიამ, შემდეგ შეერთებულმა შტატებმა, შემდეგ სსრკ-მ წინ გაიწია. ახლა კი რუსეთმა მნიშვნელოვანი პრიორიტეტი მოიპოვა ტექნოლოგიის მსოფლიო ისტორიაში. ბოლო წლებში ჩვენი ქვეყანა იშვიათად თუ იკვეხნიდა მსგავსი რამით.
ტალღის მწვერვალზე
რა უპირატესობები აქვს დეტონაციის ძრავას? ტრადიციული თხევადი საწვავის სარაკეტო ძრავებში, ისევე როგორც ჩვეულებრივი დგუშის ან ტურბორეაქტიული თვითმფრინავის ძრავებში, გამოიყენება ენერგია, რომელიც გამოიყოფა საწვავის წვის დროს. ამ შემთხვევაში, სტაციონარული ალი ფრონტი იქმნება თხევადი ძრავის სარაკეტო ძრავის წვის პალატაში, რომელშიც წვა ხდება მუდმივი წნევით. ამ ნორმალურ წვის პროცესს დეფლაგრაცია ეწოდება. საწვავის და ოქსიდიზატორის ურთიერთქმედების შედეგად აირის ნარევის ტემპერატურა მკვეთრად იმატებს და საქშენიდან ცეცხლოვანი წვის პროდუქტების სვეტი იფეთქებს, რომლებიც წარმოქმნიან ჭავლიან ბიძგს.
დეტონაცია ასევე არის წვა, მაგრამ ეს ხდება 100-ჯერ უფრო სწრაფად, ვიდრე ჩვეულებრივი საწვავის წვა. ეს პროცესი იმდენად სწრაფია, რომ დეტონაცია ხშირად აირია აფეთქებასთან, მით უმეტეს, რომ იმდენი ენერგია გამოიყოფა, რომ, მაგალითად, მანქანის ძრავა, როდესაც ეს ფენომენი მის ცილინდრებში ხდება, შეიძლება ფაქტობრივად დაიშალოს. თუმცა, დეტონაცია არ არის აფეთქება, არამედ წვის სახეობა იმდენად სწრაფი, რომ რეაქციის პროდუქტებს გაფართოების დროც კი არ აქვთ; ამიტომ, ეს პროცესი, დეფლაგრაციისგან განსხვავებით, მიმდინარეობს მუდმივი მოცულობით და მკვეთრად მზარდი წნევით.
პრაქტიკაში, ეს ასე გამოიყურება: საწვავის ნარევში სტაციონარული ალი ფრონტის ნაცვლად, წვის კამერის შიგნით წარმოიქმნება დეტონაციის ტალღა, რომელიც მოძრაობს ზებგერითი სიჩქარით. ამ შეკუმშვის ტალღაში ხდება საწვავის და ოქსიდიზატორის ნარევის აფეთქება და ეს პროცესი თერმოდინამიკური თვალსაზრისით ბევრად უფრო ეფექტურია, ვიდრე ჩვეულებრივი საწვავის წვა. დეტონაციური წვის ეფექტურობა 25-30%-ით მეტია, ანუ იმავე რაოდენობის საწვავის წვისას მიიღება მეტი ბიძგი და წვის ზონის კომპაქტურობის გამო დეტონაციური ძრავა თეორიულად უფრო მაღალია. ჩვეულებრივი სარაკეტო ძრავები ერთეული მოცულობიდან აღებული სიმძლავრის თვალსაზრისით.
მხოლოდ ეს იყო საკმარისი იმისათვის, რომ სპეციალისტების ყურადღება მიექცეს ამ იდეას. ბოლოს და ბოლოს, სტაგნაცია, რომელიც ახლა წარმოიშვა მსოფლიო კოსმონავტიკის განვითარებაში, რომელიც ნახევარი საუკუნის მანძილზე დედამიწის მახლობლად ორბიტაზე იყო ჩარჩენილი, უპირველეს ყოვლისა ასოცირდება სარაკეტო ძრავის კრიზისთან. სხვათა შორის, კრიზისია ავიაციაშიც, რომელიც ხმის სამი სიჩქარის ზღურბლს ვერ გადალახავს. ეს კრიზისი შეიძლება შევადაროთ დგუშიანი თვითმფრინავების მდგომარეობას 1930-იანი წლების ბოლოს. პროპელერმა და შიდა წვის ძრავამ ამოწურა მათი პოტენციალი და მხოლოდ რეაქტიული ძრავების გამოჩენამ შესაძლებელი გახადა სიმაღლეების, სიჩქარისა და ფრენის დიაპაზონის თვისობრივად ახალ დონეზე მიღწევა.
კლასიკური თხევადი ძრავის სარაკეტო ძრავების კონსტრუქციები სრულყოფილებამდე იყო გაპრიალებული ბოლო ათწლეულების განმავლობაში და პრაქტიკულად მიაღწიეს თავიანთი შესაძლებლობების ზღვარს. მომავალში მათი სპეციფიკური მახასიათებლების გაზრდა შესაძლებელია მხოლოდ ძალიან უმნიშვნელო ფარგლებში - რამდენიმე პროცენტით. ამიტომ, მსოფლიო კოსმონავტიკა იძულებულია მიჰყვეს განვითარების ვრცელ გზას: მთვარეზე პილოტირებული ფრენებისთვის აუცილებელია გიგანტური გამშვები მანქანების აშენება და ეს ძალიან რთული და გიჟურად ძვირია, ყოველ შემთხვევაში, რუსეთისთვის. ბირთვული ძრავებით კრიზისის დაძლევის მცდელობა ეკოლოგიურ პრობლემებს წააწყდა. დეტონაციის სარაკეტო ძრავების გამოჩენა, ალბათ, ნაადრევია შედარება ავიაციის რეაქტიულ ბიძგზე გადასვლასთან, მაგრამ მათ საკმაოდ შეუძლიათ კოსმოსის ძიების პროცესის დაჩქარება. გარდა ამისა, ამ ტიპის რეაქტიულ ძრავას აქვს კიდევ ერთი ძალიან მნიშვნელოვანი უპირატესობა.
GRES მინიატურაში
ჩვეულებრივი სარაკეტო ძრავა, პრინციპში, დიდი სანთელია. მისი ბიძგისა და სპეციფიკური მახასიათებლების გასაზრდელად აუცილებელია წვის პალატაში წნევის აწევა. ამ შემთხვევაში, საწვავი, რომელიც ინჟექტორების მეშვეობით კამერაში შეჰყავთ, უნდა მიეწოდოს უფრო მაღალი წნევით, ვიდრე ეს წვის პროცესშია, წინააღმდეგ შემთხვევაში საწვავის ჭავლი უბრალოდ ვერ შეაღწევს კამერაში. ამრიგად, თხევადი საწვავის ძრავის ყველაზე რთული და ძვირადღირებული ერთეული არ არის კამერა საქშენით, რომელიც აშკარად ჩანს, არამედ საწვავის ტურბოტუმბო ერთეული (TNA), რომელიც იმალება რაკეტის ნაწლავებში, მილსადენების სირთულეებს შორის.
მაგალითად, მსოფლიოში ყველაზე მძლავრ სარაკეტო ძრავას RD-170, რომელიც შექმნილია საბჭოთა სუპერმძიმე გამშვები მანქანის Energia-ს პირველი ეტაპისთვის იმავე NPO Energia-ს მიერ, აქვს წვის კამერის წნევა 250 ატმოსფერო. ეს ბევრია. მაგრამ წნევა ჟანგბადის ტუმბოს გამოსასვლელში, რომელიც ოქსიდაზატორს წვის პალატაში ტუმბავს, აღწევს 600 ატმ. ამ ტუმბოს სამართავად გამოიყენება 189 მეგავატი სიმძლავრის ტურბინა! წარმოიდგინეთ ეს: ტურბინის ბორბალი 0,4 მ დიამეტრით ავითარებს ოთხჯერ მეტ სიმძლავრეს, ვიდრე ატომური ყინულმჭრელი „არქტიკა“ ორი ბირთვული რეაქტორით! ამავდროულად, THA არის რთული მექანიკური მოწყობილობა, რომლის ლილვი აკეთებს 230 ბრუნს წამში და უნდა იმუშაოს თხევადი ჟანგბადის გარემოში, სადაც ოდნავი ნაპერწკალი კი არა, ქვიშის მარცვალია მილსადენში. იწვევს აფეთქებას. ასეთი TNA-ის შექმნის ტექნოლოგია არის Energomash-ის მთავარი ნოუ-ჰაუ, რომლის ფლობა საშუალებას აძლევს რუსულ კომპანიას დღეს გაყიდოს თავისი ძრავები ამერიკულ Atlas V-სა და Antares-ის გამშვებ მანქანებზე დასამონტაჟებლად. შეერთებულ შტატებში რუსული ძრავების ალტერნატივა ჯერ არ არსებობს.
დეტონაციის ძრავისთვის ასეთი სირთულეები არ არის აუცილებელი, რადგან უფრო ეფექტური წვის წნევა უზრუნველყოფილია თავად დეტონაციის მიერ, რომელიც არის შეკუმშვის ტალღა, რომელიც მიედინება საწვავის ნარევში. დეტონაციის დროს წნევა მატულობს 18-20-ჯერ ყოველგვარი TNA-ს გარეშე.
დეტონაციური ძრავის წვის პალატაში პირობების მისაღებად, რომელიც ექვივალენტურია, მაგალითად, American Shuttle-ის თხევადი საწვავი ძრავის წვის პალატაში არსებული პირობების (200 ატმ), საკმარისია საწვავის მიწოდება ზეწოლის ქვეშ. ... 10 ატ. ამისათვის საჭირო დანადგარი, კლასიკური თხევადი საწვავის ძრავის TNA-სთან შედარებით, იგივეა, რაც ველოსიპედის ტუმბო Sayano-Shushenskaya SDPP-ის მახლობლად.
ანუ, დეტონაციის ძრავა არა მხოლოდ უფრო მძლავრი და ეკონომიური იქნება, ვიდრე ჩვეულებრივი თხევადი საწვავი ძრავა, არამედ ზომით უფრო მარტივი და იაფიც. მაშ, რატომ არ მიეცათ ეს სიმარტივე დიზაინერებს 70 წლის განმავლობაში?
მთავარი პრობლემა, რაც ინჟინრებს შეექმნა, იყო როგორ გაუმკლავდნენ დეტონაციის ტალღას. ეს არ არის მხოლოდ ძრავის გაძლიერება, რათა გაუძლოს გაზრდილ დატვირთვას. დეტონაცია არ არის მხოლოდ აფეთქების ტალღა, არამედ რაღაც უფრო მზაკვრული. აფეთქების ტალღა ვრცელდება ხმის სიჩქარით, ხოლო დეტონაციის ტალღა ვრცელდება ზებგერითი სიჩქარით 2500 მ/წმ-მდე. ის არ ქმნის სტაბილურ ალი ფრონტს, ამიტომ ასეთი ძრავის მუშაობა პულსირებულია: ყოველი დეტონაციის შემდეგ აუცილებელია საწვავის ნარევის განახლება და შემდეგ მასში ახალი ტალღის დაწყება.
პულსირებული რეაქტიული ძრავის შექმნის მცდელობები გაკეთდა დეტონაციის იდეამდე დიდი ხნით ადრე. სწორედ პულსირებული რეაქტიული ძრავების გამოყენებისას ცდილობდნენ დგუშიანი ძრავების ალტერნატივის პოვნა 1930-იან წლებში. სიმარტივე კვლავ იზიდავს: განსხვავებით საავიაციო ტურბინისგან პულსირებული საჰაერო რეაქტიული ძრავისთვის (PUVRD), არც კომპრესორი იყო საჭირო 40000 rpm სიჩქარით მბრუნავი კომპრესორი, რათა ჰაერი მიეყვანა წვის კამერის დაუოკებელ საშვილოსნოში და არც გაზის ტემპერატურაზე მუშაობდა. 1000˚С-ზე მეტი ტურბინით. PUVRD-ში წვის პალატაში წნევა ქმნიდა პულსაციას საწვავის წვისას.
პულსირებული რეაქტიული ძრავის პირველი პატენტები დამოუკიდებლად მოიპოვა 1865 წელს შარლ დე ლუვრიერმა (საფრანგეთი) და 1867 წელს ნიკოლაი აფანასიევიჩ ტელეშოვის (რუსეთი) მიერ. PUVRD-ის პირველი ოპერატიული დიზაინი დაპატენტდა 1906 წელს რუსმა ინჟინერმა ვ.ვ. კარავოდინი, რომელმაც ააგო მოდელის ინსტალაცია ერთი წლის შემდეგ. მთელი რიგი ხარვეზების გამო კარავოდინის ინსტალაციამ პრაქტიკაში გამოყენება ვერ იპოვა. პირველი PUVRD, რომელიც მოქმედებდა რეალურ თვითმფრინავზე, იყო გერმანული Argus As 014, რომელიც ეფუძნება მიუნხენის გამომგონებლის პოლ შმიდტის 1931 წლის პატენტს. არგუსი შეიქმნა "შურისძიების იარაღისთვის" - V-1 ფრთიანი ბომბისთვის. მსგავსი განვითარება შეიქმნა 1942 წელს საბჭოთა დიზაინერის ვლადიმერ ჩელომეის მიერ პირველი საბჭოთა საკრუიზო რაკეტისთვის 10X.
რა თქმა უნდა, ეს ძრავები ჯერ კიდევ არ აფეთქდა, რადგან ისინი იყენებდნენ ჩვეულებრივი წვის პულსაციას. ამ პულსაციების სიხშირე დაბალი იყო, რაც ექსპლუატაციის დროს წარმოქმნიდა დამახასიათებელ ტყვიამფრქვევის ხმას. წყვეტილი მუშაობის გამო, PUVRD-ის სპეციფიკური მახასიათებლები საშუალოდ დაბალი იყო და მას შემდეგ, რაც დიზაინერებმა 1940-იანი წლების ბოლოს გაუმკლავდნენ კომპრესორების, ტუმბოების და ტურბინების შექმნის სირთულეებს, ტურბორეაქტიული ძრავები და თხევადი სარაკეტო ძრავები გახდნენ მეფეები. ცის და PUVRD დარჩა ტექნოლოგიური პროგრესის პერიფერიაზე. ...
საინტერესოა, რომ პირველი PUVRD-ები შექმნეს გერმანელმა და საბჭოთა დიზაინერებმა ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად. სხვათა შორის, არა მხოლოდ ზელდოვიჩს გაუჩნდა დეტონაციის ძრავის იდეა 1940 წელს. მასთან ერთდროულად იგივე აზრები გამოთქვეს ფონ ნეუმანმა (აშშ) და ვერნერ დოერინგი (გერმანია), ამიტომ საერთაშორისო მეცნიერებაში დეტონაციური წვის გამოყენების მოდელს ეწოდა ZND.
PUVRD-ის დეტონაციურ წვასთან შერწყმის იდეა ძალიან მაცდური იყო. მაგრამ ჩვეულებრივი ალის წინა მხარე ვრცელდება 60–100 მ/წმ სიჩქარით და მისი პულსაციის სიხშირე PUVRD–ში არ აღემატება 250 წამში. და დეტონაციის ფრონტი მოძრაობს 1500-2500 მ/წმ სიჩქარით, შესაბამისად პულსაციის სიხშირე უნდა იყოს ათასობით წამში. რთული იყო ნარევის განახლებისა და დეტონაციის დაწყების ასეთი სიჩქარის განხორციელება პრაქტიკაში.
მიუხედავად ამისა, გაგრძელდა მცდელობები შექმნათ მუშა პულსირებული დეტონაციის ძრავები. ამ მიმართულებით აშშ-ს საჰაერო ძალების სპეციალისტების მუშაობამ კულმინაციას მიაღწია სადემონსტრაციო ძრავის შექმნით, რომელიც პირველად ავიდა ცაში 2008 წლის 31 იანვარს ექსპერიმენტულ Long-EZ თვითმფრინავზე. ისტორიულ ფრენაში ძრავი მუშაობდა ... 10 წამში 30 მეტრის სიმაღლეზე. მიუხედავად ამისა, ამ შემთხვევაში პრიორიტეტი შეერთებულ შტატებს დარჩა და თვითმფრინავი სამართლიანად დაიკავა ადგილი აშშ-ს საჰაერო ძალების ეროვნულ მუზეუმში.
ამასობაში, კიდევ ერთი, ბევრად უფრო პერსპექტიული სქემა დიდი ხანია გამოიგონეს.
როგორც ციყვი ბორბალში
დეტონაციის ტალღის მარყუჟის დაყენებისა და წვის პალატაში გაშვების იდეა ბორბალში ციყვივით გაჩნდა მეცნიერებს 1960-იანი წლების დასაწყისში. სპინური (მბრუნავი) დეტონაციის ფენომენი თეორიულად იწინასწარმეტყველა საბჭოთა ფიზიკოსმა ნოვოსიბირსკიდან B.V. ვოიცეხოვსკიმ 1960 წელს. მასთან თითქმის ერთდროულად, 1961 წელს, იგივე აზრი გამოთქვა ამერიკელმა ჯ.ნიკოლსმა მიჩიგანის უნივერსიტეტიდან.
მბრუნავი, ანუ სპინი, დეტონაციური ძრავა სტრუქტურულად არის წვის წვის კამერა, რომელშიც საწვავი მიეწოდება რადიალურად განლაგებული ინჟექტორების საშუალებით. კამერის შიგნით დეტონაციის ტალღა არ მოძრაობს ღერძული მიმართულებით, როგორც PUVRD-ში, არამედ წრეში, შეკუმშავს და წვავს საწვავის ნარევს მის წინ და საბოლოოდ უბიძგებს წვის პროდუქტებს საქშენიდან ისე, როგორც ხორცსაკეპ მანქანაში ხრახნი გამოაქვს დაფქულ ხორცს. პულსაციის სიხშირის ნაცვლად, ჩვენ ვიღებთ დეტონაციის ტალღის ბრუნვის სიხშირეს, რომელიც შეიძლება მიაღწიოს წამში რამდენიმე ათასს, ანუ პრაქტიკულად, ძრავა მუშაობს არა როგორც პულსირებული ძრავა, არამედ როგორც ჩვეულებრივი თხევადი სარაკეტო ძრავა. სტაციონარული წვით, მაგრამ ბევრად უფრო ეფექტურად, რადგან სინამდვილეში ის ააფეთქებს საწვავის ნარევს ...
სსრკ-ში, ისევე როგორც აშშ-ში, მბრუნავი დეტონაციის ძრავაზე მუშაობა 1960-იანი წლების დასაწყისიდან მიმდინარეობდა, მაგრამ ისევ, მიუხედავად იდეის ერთი შეხედვით სიმარტივისა, მისი განხორციელება მოითხოვდა თავსატეხი თეორიული კითხვების გადაჭრას. როგორ მოვაწყოთ პროცესი ისე, რომ ტალღა არ შესუსტდეს? საჭირო იყო გააზრებულიყო ყველაზე რთული ფიზიკური და ქიმიური პროცესები, რომლებიც ხდება აირისებრ გარემოში. აქ გამოთვლა აღარ ხდებოდა მოლეკულურ, არამედ ატომურ დონეზე, ქიმიისა და კვანტური ფიზიკის შეერთების ადგილზე. ეს პროცესები უფრო რთულია, ვიდრე ის, რაც ხდება ლაზერის სხივის წარმოქმნის დროს. ამიტომ ლაზერი დიდი ხანია მუშაობს, დეტონაციის ძრავა კი არა. ამ პროცესების გასაგებად საჭირო იყო ახალი ფუნდამენტური მეცნიერების - ფიზიკოქიმიური კინეტის შექმნა, რომელიც 50 წლის წინ არ არსებობდა. და იმ პირობების პრაქტიკული გაანგარიშებისთვის, რომლებშიც დეტონაციის ტალღა არ შესუსტდება, არამედ გახდება თვითშენარჩუნებული, საჭირო იყო ძლიერი კომპიუტერები, რომლებიც მხოლოდ ბოლო წლებში გამოჩნდა. ეს იყო საფუძველი, რომელიც უნდა ჩაეყარა პრაქტიკული წარმატების საფუძველს დეტონაციის მოთვინიერებაში.
ამერიკის შეერთებულ შტატებში ამ მიმართულებით აქტიური მუშაობა მიმდინარეობს. ამ კვლევებს ატარებს Pratt & Whitney, General Electric, NASA. მაგალითად, აშშ-ს საზღვაო ძალების კვლევითი ლაბორატორია ავითარებს სპინ დეტონაციური გაზის ტურბინებს საზღვაო ძალებისთვის. აშშ-ს საზღვაო ძალები იყენებს 430 გაზის ტურბინას 129 გემზე და ისინი წელიწადში 3 მილიარდ დოლარს მოიხმარენ საწვავს. უფრო ეკონომიური დეტონაციური გაზის ტურბინის ძრავების (GTE) დანერგვა დაზოგავს უზარმაზარ თანხას.
რუსეთში ათობით კვლევითი ინსტიტუტი და საპროექტო ბიურო მუშაობდა და აგრძელებს მუშაობას დეტონაციის ძრავებზე. მათ შორისაა NPO Energomash, წამყვანი ძრავის მშენებელი კომპანია რუსეთის კოსმოსურ ინდუსტრიაში, რომლის ბევრ საწარმოსთან VTB Bank თანამშრომლობს. დეტონაციური თხევადი სარაკეტო ძრავის შემუშავება განხორციელდა ერთ წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, მაგრამ იმისათვის, რომ ამ ნაწარმოების აისბერგის მწვერვალი წარმატებული ტესტის სახით გაბრწყინებულიყო მზის ქვეშ, დასჭირდა ორგანიზაციული და ფინანსური ცნობილი მოწინავე კვლევების ფონდის (FPI) მონაწილეობა. სწორედ FPI-მ გამოყო საჭირო თანხები 2014 წელს სპეციალიზებული ლაბორატორიის „დეტონაციის LRE“ შესაქმნელად. მართლაც, 70 წლიანი კვლევის მიუხედავად, ეს ტექნოლოგია კვლავ რჩება რუსეთში „ზედმეტად პერსპექტიული“ იმ მომხმარებლების მიერ, როგორიცაა თავდაცვის სამინისტროს დაფინანსება, რომლებსაც, როგორც წესი, სჭირდებათ გარანტირებული პრაქტიკული შედეგი. და ჯერ კიდევ ძალიან შორს არის მისგან.
ჭკუის მოთვინიერება
მსურს მჯეროდეს, რომ ყოველივე ზემოთ ნათქვამის შემდეგ, ტიტანური ნამუშევარი, რომელიც ჩნდება 2016 წლის ივლის-აგვისტოში ხიმკის ენერგომაშში ჩატარებული ტესტების შესახებ მოკლე მოხსენების სტრიქონებს შორის გასაგები ხდება: ტალღები სიხშირით დაახლოებით. 20 kHz (ტალღის ბრუნვის სიხშირე არის 8 ათასი ბრუნი წამში) საწვავის ორთქლზე "ჟანგბადი - ნავთი". შესაძლებელი გახდა რამდენიმე დეტონაციური ტალღის მიღება, რომელიც აბალანსებდა ერთმანეთის ვიბრაციასა და დარტყმის დატვირთვას. M.V. Keldysh Center-ში სპეციალურად შემუშავებული სითბოს დამცავი საფარი დაეხმარა გაუმკლავდეს მაღალი ტემპერატურის დატვირთვას. ძრავმა გაუძლო რამდენიმე გაშვებას ექსტრემალურ ვიბრაციულ დატვირთვასა და ულტრა მაღალ ტემპერატურაზე, კედლის ფენის გაგრილების არარსებობის შემთხვევაში. ამ წარმატებაში განსაკუთრებული როლი ითამაშა მათემატიკური მოდელებისა და საწვავის ინჟექტორების შექმნით, რამაც შესაძლებელი გახადა აფეთქების წარმოქმნისთვის აუცილებელი კონსისტენციის ნარევის მიღება. ”
რა თქმა უნდა, მიღწეული წარმატების მნიშვნელობა არ უნდა იყოს გადაჭარბებული. შეიქმნა მხოლოდ სადემონსტრაციო ძრავა, რომელმაც შედარებით მოკლე დროში იმუშავა და მის რეალურ მახასიათებლებზე არაფერია ნათქვამი. NPO Energomash-ის თანახმად, დეტონაციური რაკეტის ძრავა გაზრდის ბიძგს 10%-ით იმავე რაოდენობის საწვავის წვისას, როგორც ჩვეულებრივ ძრავში, ხოლო სპეციფიკური ბიძგების იმპულსი უნდა გაიზარდოს 10-15%-ით.
მაგრამ მთავარი შედეგი ის არის, რომ თხევადი საწვავის ძრავაში დეტონაციის წვის ორგანიზების შესაძლებლობა პრაქტიკულად დადასტურებულია. თუმცა, რეალურ თვითმფრინავებში ამ ტექნოლოგიის გამოყენებამდე ჯერ კიდევ დიდი გზაა გასავლელი. კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ასპექტია ის, რომ ჩვენს ქვეყანას ახლა ენიჭება კიდევ ერთი მსოფლიო პრიორიტეტი მაღალი ტექნოლოგიების სფეროში: მსოფლიოში პირველად რუსეთში სრულმასშტაბიანი დეტონაციის სარაკეტო ძრავა გაუშვეს და ეს ფაქტი დარჩება ისტორიაში. მეცნიერება და ტექნოლოგია. გამოქვეყნებულია ............. მიერ
იანვრის ბოლოს გავრცელდა ინფორმაცია რუსეთის მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების ახალი მიღწევების შესახებ. ოფიციალური წყაროებიდან ცნობილი გახდა, რომ პერსპექტიული დეტონაციის ტიპის რეაქტიული ძრავის ერთ-ერთმა შიდა პროექტმა უკვე გაიარა ტესტირების ეტაპი. ეს უახლოვდება ყველა საჭირო სამუშაოს სრული დასრულების მომენტს, რომლის შედეგების მიხედვით რუსული დიზაინის კოსმოსური ან სამხედრო რაკეტები შეძლებენ ახალი ელექტროსადგურების მიღებას გაზრდილი მახასიათებლებით. უფრო მეტიც, ძრავის მუშაობის ახალ პრინციპებს შეუძლიათ გამოიყენონ არა მხოლოდ რაკეტების სფეროში, არამედ სხვა სფეროებშიც.
იანვრის ბოლოს ვიცე-პრემიერმა დიმიტრი როგოზინმა ადგილობრივ პრესას განუცხადა კვლევითი ორგანიზაციების უახლესი წარმატებების შესახებ. სხვა თემებთან ერთად, იგი შეეხო რეაქტიული ძრავების შექმნის პროცესს ახალი ოპერაციული პრინციპების გამოყენებით. პერსპექტიული ძრავა დეტონაციური წვის საშუალებით უკვე გამოცდაზეა მიყვანილი. ვიცე-პრემიერის თქმით, ელექტროსადგურის მუშაობის ახალი პრინციპების გამოყენება იძლევა საგრძნობლად გაზრდის საშუალებას. ტრადიციული არქიტექტურის სტრუქტურებთან შედარებით, ბიძგების ზრდა შეინიშნება დაახლოებით 30%-ით.
დეტონაციის სარაკეტო ძრავის დიაგრამა
სხვადასხვა კლასისა და ტიპის თანამედროვე სარაკეტო ძრავები, რომლებიც მუშაობენ სხვადასხვა სფეროში, იყენებენ ე.წ. იზობარული ციკლი ან დეფლაგრაციული წვა. მათი წვის კამერები ინარჩუნებენ მუდმივ წნევას, რომლის დროსაც საწვავი ნელა იწვის. დეფლაგრაციის პრინციპებზე დაფუძნებულ ძრავას არ სჭირდება განსაკუთრებით გამძლე ერთეულები, თუმცა, ის შეზღუდულია მაქსიმალური შესრულებაში. ძირითადი მახასიათებლების გაზრდა, გარკვეული დონიდან დაწყებული, უსაფუძვლოდ რთული აღმოჩნდება.
იზობარული ციკლის მქონე ძრავის ალტერნატივა მუშაობის გაუმჯობესების კონტექსტში არის სისტემა ე.წ. დეტონაციური წვა. ამ შემთხვევაში, საწვავის დაჟანგვის რეაქცია ხდება შოკის ტალღის მიღმა, რომელიც მოძრაობს წვის პალატაში დიდი სიჩქარით. ეს განსაკუთრებულ მოთხოვნებს უყენებს ძრავის დიზაინს, მაგრამ ამავე დროს სთავაზობს აშკარა უპირატესობებს. საწვავის წვის ეფექტურობის თვალსაზრისით, დეტონაციური წვა 25%-ით უკეთესია, ვიდრე დეფლაგრაცია. იგი ასევე განსხვავდება წვისგან მუდმივი წნევით სითბოს გათავისუფლების გაზრდილი სიმძლავრით რეაქციის ფრონტის ზედაპირის ერთეულზე. თეორიულად, შესაძლებელია ამ პარამეტრის გაზრდა სამიდან ოთხ ბრძანებით. შედეგად, რეაქტიული აირების სიჩქარე შეიძლება გაიზარდოს 20-25-ჯერ.
ამრიგად, დეტონაციის ძრავას, თავისი გაზრდილი ეფექტურობით, შეუძლია განავითაროს მეტი ბიძგი საწვავის ნაკლები მოხმარებით. მისი უპირატესობები ტრადიციულ დიზაინებთან შედარებით აშკარაა, მაგრამ ბოლო დრომდე ამ სფეროში პროგრესი სასურველს ტოვებდა. დეტონაციის რეაქტიული ძრავის პრინციპები ჩამოყალიბდა ჯერ კიდევ 1940 წელს საბჭოთა ფიზიკოსის Ya.B. ზელდოვიჩი, მაგრამ ამ სახის მზა პროდუქტებს ჯერ არ მიუღწევიათ ექსპლუატაციაში. რეალური წარმატების არარსებობის ძირითადი მიზეზებია საკმარისად ძლიერი სტრუქტურის შექმნის პრობლემები, ასევე არსებული საწვავის გამოყენებით დარტყმითი ტალღის გაშვების და შემდეგ შენარჩუნების სირთულე.
დეტონაციის სარაკეტო ძრავების სფეროში ერთ-ერთი უახლესი შიდა პროექტი ამოქმედდა 2014 წელს და ვითარდება NPO Energomash-ის სახელობის NPO Energomash-ში. აკადემიკოსი ვ.პ. გლუშკო. არსებული მონაცემებით, „იფრიტის“ კოდით პროექტის მიზანი იყო ახალი ტექნოლოგიის ძირითადი პრინციპების შესწავლა, შემდგომში თხევადი სარაკეტო ძრავის შექმნით ნავთის და აირისებრი ჟანგბადის გამოყენებით. ახალი ძრავა, რომელსაც არაბული ფოლკლორიდან ცეცხლის დემონების სახელი ეწოდა, დაფუძნებული იყო სპინ დეტონაციის წვის პრინციპზე. ამრიგად, პროექტის მთავარი იდეის შესაბამისად, დარტყმის ტალღა მუდმივად უნდა მოძრაობდეს წვის კამერის შიგნით.
ახალი პროექტის მთავარი შემქმნელი იყო NPO Energomash, უფრო სწორად მის ბაზაზე შექმნილი სპეციალური ლაბორატორია. გარდა ამისა, სამუშაოებში ჩართული იყო რამდენიმე სხვა კვლევითი და განვითარების ორგანიზაცია. პროგრამამ მხარდაჭერა მიიღო Advanced Research Foundation-ისგან. ერთობლივი ძალისხმევით, Ifrit-ის პროექტში ყველა მონაწილემ შეძლო პერსპექტიული ძრავისთვის ოპტიმალური იერსახის ჩამოყალიბება, ასევე ახალი ოპერაციული პრინციპებით მოდელის წვის კამერის შექმნა.
მთელი მიმართულებისა და ახალი იდეების პერსპექტივების შესასწავლად ე.წ. მოდელის დეტონაციის წვის კამერა, რომელიც აკმაყოფილებს პროექტის მოთხოვნებს. შემცირებული კონფიგურაციის მქონე ასეთ გამოცდილ ძრავას საწვავად უნდა გამოეყენებინა თხევადი ნავთი. ჟანგბადის გაზი იყო შემოთავაზებული, როგორც ჟანგვის აგენტი. 2016 წლის აგვისტოში დაიწყო პროტოტიპის კამერის ტესტირება. მნიშვნელოვანია, რომ პირველად ამ ტიპის პროექტში შესაძლებელი გახდა მისი სკამზე ტესტების სტადიაზე მიყვანა. ადრე შემუშავებული იყო შიდა და უცხოური დეტონაციის სარაკეტო ძრავები, მაგრამ არ იყო გამოცდილი.
მოდელის ნიმუშის ტესტების დროს მიიღეს ძალიან საინტერესო შედეგები, რომლებიც აჩვენებენ გამოყენებული მიდგომების სისწორეს. ასე რომ, სწორი მასალებისა და ტექნოლოგიების გამოყენების გამო, აღმოჩნდა, რომ წვის პალატაში წნევა 40 ატმოსფერომდე აიყვანა. ექსპერიმენტული პროდუქტის სიმძლავრე 2 ტონას აღწევდა.
მოდელის პალატა ტესტის სკამზე
გარკვეული შედეგები იქნა მიღებული Ifrit-ის პროექტის ფარგლებში, მაგრამ შიდა თხევადი საწვავის დეტონაციის ძრავა ჯერ კიდევ შორს არის სრულფასოვანი პრაქტიკული გამოყენებისგან. ასეთი აღჭურვილობის ახალ ტექნოლოგიურ პროექტებში დანერგვამდე, დიზაინერებმა და მეცნიერებმა უნდა გადაწყვიტონ რიგი ყველაზე სერიოზული პრობლემები. მხოლოდ ამის შემდეგ შეძლებს სარაკეტო და კოსმოსური ინდუსტრია ან თავდაცვის ინდუსტრია ახალი ტექნოლოგიის პოტენციალის პრაქტიკაში რეალიზებას.
იანვრის შუა რიცხვებში, Rossiyskaya Gazeta-მ გამოაქვეყნა ინტერვიუ NPO Energomash-ის მთავარ დიზაინერთან, პიოტრ ლიოვოჩკინთან, ამჟამინდელი მდგომარეობისა და დეტონაციის ძრავების პერსპექტივების შესახებ. დეველოპერული კომპანიის წარმომადგენელმა პროექტის ძირითადი დებულებები გაიხსენა და მიღწეული წარმატებების თემასაც შეეხო. გარდა ამისა, მან ისაუბრა „იფრიტის“ და მსგავსი სტრუქტურების გამოყენების შესაძლო სფეროებზე.
მაგალითად, დეტონაციის ძრავები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჰიპერსონიულ თვითმფრინავებში. პ. ლიოვოჩკინმა გაიხსენა, რომ ძრავები, რომლებიც ახლა შემოთავაზებულია ამ მოწყობილობაზე გამოსაყენებლად, იყენებენ ქვებგერითი წვას. ფრენის აპარატის ჰიპერბგერითი სიჩქარით ძრავში შემავალი ჰაერი უნდა შენელდეს ხმის რეჟიმამდე. თუმცა, დამუხრუჭების ენერგიამ უნდა გამოიწვიოს საჰაერო ხომალდის დამატებითი თერმული დატვირთვა. დეტონაციის ძრავებში საწვავის წვის სიჩქარე აღწევს მინიმუმ M = 2.5-ს. ეს შესაძლებელს ხდის თვითმფრინავის ფრენის სიჩქარის გაზრდას. ასეთი მანქანა დეტონაციის ტიპის ძრავით შეძლებს აჩქარდეს ხმის სიჩქარეზე რვაჯერ.
თუმცა, დეტონაციის ტიპის სარაკეტო ძრავების რეალური პერსპექტივები ჯერ კიდევ არ არის ძალიან დიდი. პ. ლივოჩკინის თქმით, ჩვენ "უბრალოდ გავხსენით კარი დეტონაციის წვის ზონაში". მეცნიერებს და დიზაინერებს ბევრი კითხვის შესწავლა მოუწევთ და მხოლოდ ამის შემდეგ იქნება შესაძლებელი პრაქტიკული პოტენციალის მქონე სტრუქტურების შექმნა. ამის გამო კოსმოსურ ინდუსტრიას დიდი ხნის განმავლობაში მოუწევს ტრადიციული თხევადი საწვავი ძრავების გამოყენება, რაც, თუმცა, არ უარყოფს მათი შემდგომი გაუმჯობესების შესაძლებლობას.
საინტერესო ფაქტია, რომ წვის დეტონაციის პრინციპი გამოყენებას პოულობს არა მხოლოდ სარაკეტო ძრავების სფეროში. უკვე არსებობს საავიაციო სისტემის საშინაო პროექტი პულსის პრინციპით მოქმედი დეტონაციის ტიპის წვის კამერით. ამ ტიპის პროტოტიპი გამოცდაზე იქნა მოყვანილი და მომავალში მას შეუძლია ახალი მიმართულების დაწყება. დარტყმითი წვის ახალ ძრავებს შეუძლიათ გამოიყენონ სხვადასხვა სფეროებში და ნაწილობრივ შეცვალონ ტრადიციული გაზის ტურბინის ან ტურბორეაქტიული ძრავები.
OKB im-ში მუშავდება დეტონაციის თვითმფრინავის ძრავის საშინაო პროექტი. ᲕᲐᲠ. აკვანი. ინფორმაცია ამ პროექტის შესახებ პირველად შარშანდელ საერთაშორისო სამხედრო-ტექნიკურ ფორუმზე „არმია-2017“ იყო წარმოდგენილი. კომპანიის დეველოპერების სტენდზე იყო მასალები სხვადასხვა ძრავებზე, როგორც სერიულ, ასევე დამუშავების პროცესში. ამ უკანასკნელთა შორის იყო პერსპექტიული დეტონაციის ნიმუში.
ახალი წინადადების არსი არის არასტანდარტული წვის კამერის გამოყენება, რომელსაც შეუძლია ჰაერის ატმოსფეროში საწვავის პულსური დეტონაციის წვა. ამ შემთხვევაში ძრავის შიგნით „აფეთქებების“ სიხშირემ 15-20 კჰც უნდა მიაღწიოს. სამომავლოდ შესაძლებელია ამ პარამეტრის კიდევ უფრო გაზრდა, რის შედეგადაც ძრავის ხმაური გასცდება ადამიანის ყურის მიერ აღქმულ დიაპაზონს. ძრავის ასეთი მახასიათებლები შეიძლება იყოს გარკვეული ინტერესი.
ექსპერიმენტული პროდუქტის "იფრიტის" პირველი გამოშვება.
თუმცა, ახალი ელექტროსადგურის მთავარი უპირატესობები დაკავშირებულია გაუმჯობესებულ შესრულებასთან. პროტოტიპების სკამზე ჩატარებულმა ტესტებმა აჩვენა, რომ ისინი აჭარბებენ ტრადიციულ გაზის ტურბინის ძრავებს სპეციფიკურ მაჩვენებლებში დაახლოებით 30% -ით. მასალების პირველი საჯარო დემონსტრირების დროისთვის ძრავაზე OKB im. ᲕᲐᲠ. აკვანებმა შეძლეს საკმაოდ მაღალი შესრულების მახასიათებლების მიღება. ახალი ტიპის გამოცდილმა ძრავმა 10 წუთი შეუფერხებლად შეძლო მუშაობა. ამ პროდუქტის მთლიანი მუშაობის დრო სტენდზე იმ დროს 100 საათს აღემატებოდა.
დეველოპერის წარმომადგენლებმა აღნიშნეს, რომ უკვე შესაძლებელია შეიქმნას ახალი დეტონაციის ძრავა 2-2,5 ტონა ბიძგით, შესაფერისი მსუბუქ თვითმფრინავებზე ან უპილოტო საჰაერო ხომალდებზე დასაყენებლად. ასეთი ძრავის დიზაინში შემოთავაზებულია ე.წ. რეზონატორის მოწყობილობები, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან საწვავის წვის სწორ კურსზე. ახალი პროექტის მნიშვნელოვანი უპირატესობაა ასეთი მოწყობილობების დაყენების ფუნდამენტური შესაძლებლობა საჰაერო ხომალდის ნებისმიერ ადგილას.
OKB-ის ექსპერტები im. ᲕᲐᲠ. აკვნები სამ ათეულ წელზე მეტია მუშაობენ თვითმფრინავის ძრავებზე იმპულსური დეტონაციის წვის საშუალებით, მაგრამ ჯერჯერობით პროექტი კვლევის სტადიას არ ტოვებს და რეალური პერსპექტივა არ აქვს. მთავარი მიზეზი შეკვეთისა და საჭირო დაფინანსების არქონაა. თუ პროექტი მიიღებს აუცილებელ მხარდაჭერას, მაშინ უახლოეს მომავალში შეიძლება შეიქმნას ნიმუშის ძრავა, რომელიც შესაფერისია სხვადასხვა აღჭურვილობაზე გამოსაყენებლად.
დღემდე, რუსმა მეცნიერებმა და დიზაინერებმა ახალი ოპერაციული პრინციპების გამოყენებით შეძლეს ძალიან მნიშვნელოვანი შედეგების ჩვენება რეაქტიული ძრავების სფეროში. არსებობს ერთდროულად რამდენიმე პროექტი, რომლებიც შესაფერისია სარაკეტო-კოსმოსური და ჰიპერბგერითი ზონების გამოსაყენებლად. გარდა ამისა, ახალი ძრავების გამოყენება შესაძლებელია „ტრადიციულ“ ავიაციაში. ზოგიერთი პროექტი ჯერ კიდევ ადრეულ ეტაპზეა და ჯერ არ არის მზად შემოწმებისა და სხვა სამუშაოებისთვის, ხოლო სხვა სფეროებში ყველაზე თვალსაჩინო შედეგი უკვე მიღებულია.
დეტონაციის წვის რეაქტიული ძრავების თემის გამოკვლევით, რუსმა სპეციალისტებმა შეძლეს შეექმნათ წვის კამერის მოდელის მოდელი სასურველი მახასიათებლებით. ექსპერიმენტულმა პროდუქტმა „იფრიტმა“ უკვე გაიარა ტესტები, რომლის დროსაც დიდი რაოდენობით სხვადასხვა ინფორმაცია შეგროვდა. მიღებული მონაცემების დახმარებით მიმართულების განვითარება გაგრძელდება.
ახალი მიმართულების დაუფლებას და იდეების პრაქტიკულად გამოსაყენებელ ფორმაში გადატანას დიდი დრო დასჭირდება და ამ მიზეზით, უახლოეს მომავალში, კოსმოსური და სამხედრო რაკეტები უახლოეს მომავალში აღიჭურვება მხოლოდ ტრადიციული თხევადი საწვავი ძრავებით. მიუხედავად ამისა, სამუშაომ უკვე დატოვა წმინდა თეორიული ეტაპი და ახლა ექსპერიმენტული ძრავის ყოველი საცდელი გაშვება უახლოვდება ახალი ელექტროსადგურებით სრულფასოვანი რაკეტების აგების მომენტს.
საიტების მასალებზე დაყრდნობით:
http://engine.space/
http://fpi.gov.ru/
https://rg.ru/
https://utro.ru/
http://tass.ru/
http://svpressa.ru/
Lyulka Experimental Design Bureau-მ შეიმუშავა, დაამზადა და გამოსცადა პულსირებული რეზონატორის დეტონაციის ძრავის პროტოტიპი ნავთი-ჰაერის ნარევის ორეტაპიანი წვით. ITAR-TASS-ის თანახმად, ძრავის საშუალო გაზომილი ბიძგი იყო დაახლოებით ასი კილოგრამი, ხოლო უწყვეტი მუშაობის ხანგრძლივობა ათ წუთზე მეტი იყო. ამ წლის ბოლოსთვის OKB აპირებს სრული ზომის პულსირებული დეტონაციის ძრავის წარმოებას და გამოცდას.
Lyulka-ს დიზაინის ბიუროს მთავარი დიზაინერის ალექსანდრე ტარასოვის თქმით, ტესტების დროს მოხდა ტურბორეაქტიული და რემჯეტის ძრავებისთვის დამახასიათებელი მუშაობის რეჟიმების სიმულაცია. სპეციფიკური ბიძგისა და საწვავის სპეციფიკური მოხმარების გაზომილი მნიშვნელობები აღმოჩნდა 30-50 პროცენტით უკეთესი, ვიდრე ჩვეულებრივი საჰაერო რეაქტიული ძრავების. ექსპერიმენტების მსვლელობისას ახალი ძრავა არაერთხელ ჩართული და გამორთული იყო, ასევე წევის კონტროლი.
ჩატარებული კვლევების საფუძველზე, მიღებული მონაცემების ტესტირებისას, ასევე მიკროსქემის დიზაინის ანალიზის საფუძველზე, Lyulka Design Bureau აპირებს შესთავაზოს პულსირებული დეტონაციის თვითმფრინავების ძრავების მთელი ოჯახის შექმნა. კერძოდ, შეიძლება შეიქმნას უპილოტო საფრენი აპარატების და რაკეტების ხანმოკლე მოქმედების ძრავები და საკრუიზო ზებგერითი ფრენის რეჟიმის მქონე თვითმფრინავების ძრავები.
მომავალში, ახალი ტექნოლოგიების საფუძველზე, შეიძლება შეიქმნას სარაკეტო-კოსმოსური სისტემების ძრავები და საჰაერო ხომალდების კომბინირებული ელექტროსადგურები, რომლებსაც შეუძლიათ ფრენა ატმოსფეროში და მის ფარგლებს გარეთ.
საპროექტო ბიუროს თანახმად, ახალი ძრავები 1,5-2-ჯერ გაზრდის თვითმფრინავის ბიძგს-წონის თანაფარდობას. გარდა ამისა, ასეთი ელექტროსადგურების გამოყენებისას, ფრენის დიაპაზონი ან თვითმფრინავის იარაღის მასა შეიძლება გაიზარდოს 30-50 პროცენტით. ამავდროულად, ახალი ძრავების წილი 1,5-2-ჯერ ნაკლები იქნება, ვიდრე ჩვეულებრივი რეაქტიული მამოძრავებელი სისტემები.
ის ფაქტი, რომ რუსეთში მიმდინარეობს მუშაობა იმპულსური დეტონაციის ძრავის შესაქმნელად, დაფიქსირდა 2011 წლის მარტში. ამის შესახებ მაშინ განაცხადა ილია ფედოროვმა, სატურნის კვლევისა და წარმოების ასოციაციის მმართველმა დირექტორმა, რომელიც მოიცავს ლიულკას დიზაინის ბიუროს. რა ტიპის დეტონაციის ძრავაზე იყო საუბარი, ფედოროვმა არ დააკონკრეტა.
ამჟამად, არსებობს სამი სახის პულსირებული ძრავა - სარქველი, უსარქველო და დეტონაციური. ამ ელექტროსადგურების მუშაობის პრინციპი შედგება საწვავის და ოქსიდიზატორის პერიოდულ მიწოდებაში წვის პალატაში, სადაც საწვავის ნარევი აალდება და წვის პროდუქტები გამოედინება საქშენიდან რეაქტიული ბიძგის წარმოქმნით. განსხვავება ჩვეულებრივი რეაქტიული ძრავებისგან მდგომარეობს საწვავის ნარევის დეტონაციურ წვაში, რომლის დროსაც წვის წინა მხარე უფრო სწრაფად ვრცელდება, ვიდრე ხმის სიჩქარე.
პულსირებული რეაქტიული ძრავა გამოიგონა მე-19 საუკუნის ბოლოს შვედმა ინჟინერმა მარტინ ვიბერგმა. პულსირებული ძრავა ითვლება მარტივი და იაფი წარმოებისთვის, თუმცა, საწვავის წვის ბუნების გამო, ის არასანდოა. პირველად, ახალი ტიპის ძრავა სერიულად გამოიყენეს მეორე მსოფლიო ომის დროს გერმანულ V-1 საკრუიზო რაკეტებზე. ისინი იკვებებოდნენ Argus As-014 ძრავით Argus-Werken-ისგან.
ამჟამად, მსოფლიოში რამდენიმე მსხვილი თავდაცვის ფირმა ჩართულია კვლევით მაღალეფექტური პულსირებული რეაქტიული ძრავების შექმნაზე. კერძოდ, სამუშაოებს ფრანგული კომპანია SNECMA და ამერიკული General Electric და Pratt & Whitney ახორციელებენ. 2012 წელს აშშ-ს საზღვაო ძალების კვლევითმა ლაბორატორიამ გამოაცხადა თავისი განზრახვა შეიმუშაოს ბრუნვითი დეტონაციის ძრავა, რომელიც ჩაანაცვლებს გემებზე ჩვეულებრივი გაზის ტურბინის მამოძრავებელ სისტემებს.
აშშ-ს საზღვაო ძალების კვლევის ლაბორატორია (NRL) აპირებს შეიმუშაოს მბრუნავი დეტონაციური ძრავა (RDE), რომელიც პოტენციურად შეცვალოს ჩვეულებრივი გაზის ტურბინის ამძრავი სისტემები გემებზე. NRL-ის თანახმად, ახალი ძრავები სამხედროებს საშუალებას მისცემს შეამცირონ საწვავის მოხმარება და გაზარდონ ამძრავი სისტემების ენერგოეფექტურობა.
აშშ-ს საზღვაო ძალები ამჟამად იყენებს 430 გაზის ტურბინის ძრავას (GTE) 129 გემზე. ისინი ყოველწლიურად 2 მილიარდ დოლარს მოიხმარენ საწვავს. NRL-ის შეფასებით, RDE-ს წყალობით, სამხედროები შეძლებენ ყოველწლიურად დაზოგონ 400 მილიონ დოლარამდე საწვავი. RDE-ებს შეეძლებათ ათი პროცენტით მეტი ენერგიის გამომუშავება, ვიდრე ჩვეულებრივი GTE. RDE პროტოტიპი უკვე შექმნილია, მაგრამ როდის დაიწყება ასეთი ძრავების ფლოტში შესვლა, ჯერჯერობით უცნობია.
RDE ეფუძნება NRL-ის განვითარებას, რომელიც მიღებულია პულსის დეტონაციის ძრავის (PDE) შექმნისას. ასეთი ელექტროსადგურების მუშაობა ეფუძნება საწვავის ნარევის სტაბილურ დეტონაციურ წვას.
დატრიალებული დეტონაციის ძრავები განსხვავდებიან პულსირებისგან იმით, რომ მათში საწვავის ნარევის დეტონაციური წვა ხდება მუდმივად - წვის წინა მხარე მოძრაობს წვის წვის რგოლში, რომელშიც მუდმივად განახლებულია საწვავის ნარევი.
დეტონაციის ძრავის ტესტები
FPI_RUSSIA / Vimeo
სამეცნიერო-საწარმოო ასოციაცია „ენერგომაშის“ სპეციალიზებულმა ლაბორატორიამ „დეტონაციური თხევადი სარაკეტო ძრავები“ გამოსცადა მსოფლიოში პირველი დეტონაციის თხევადსაწვავი სარაკეტო ძრავის ტექნოლოგიების სრული ზომის დემონსტრატორები. TASS-ის ცნობით, ახალი ელექტროსადგურები მუშაობენ ჟანგბად-ნავთის საწვავის ორთქლზე.
ახალი ძრავა, შიდა წვის პრინციპით მომუშავე სხვა ელექტროსადგურებისგან განსხვავებით, მუშაობს საწვავის აფეთქებით. დეტონაცია არის ნივთიერების, ამ შემთხვევაში საწვავის ნარევის ზებგერითი წვა. ამ შემთხვევაში ნარევში ვრცელდება დარტყმითი ტალღა, რასაც მოჰყვება ქიმიური რეაქცია დიდი რაოდენობით სითბოს გამოყოფით.
მოქმედების პრინციპების და დეტონაციის ძრავების განვითარების შესწავლა მსოფლიოს ზოგიერთ ქვეყანაში 70 წელზე მეტია მიმდინარეობს. პირველი ასეთი სამუშაოები გერმანიაში 1940-იან წლებში დაიწყო. მართალია, მაშინ მკვლევარებმა ვერ შეძლეს დეტონაციის ძრავის სამუშაო პროტოტიპის შექმნა, მაგრამ პულსირებული საჰაერო რეაქტიული ძრავები შეიქმნა და მასობრივი წარმოება მოხდა. ისინი განთავსდა V-1 რაკეტებზე.
პულსირებულ რეაქტიულ ძრავებში საწვავი იწვებოდა ქვებგერითი სიჩქარით. ამ წვას დეფლაგრაცია ეწოდება. ძრავას უწოდებენ პულსირებულ ძრავას, რადგან საწვავი და ოქსიდიატორი მიეწოდებოდა მის წვის პალატას მცირე ნაწილებში, რეგულარული ინტერვალებით.
წნევის რუკა მბრუნავი დეტონაციის ძრავის წვის პალატაში. A - დეტონაციის ტალღა; B - დარტყმის ტალღის უკანა კიდე; გ - ახალი და ძველი წვის პროდუქტების შერევის ზონა; D - საწვავის ნარევით შევსების არეალი; E - არააფეთქებული დამწვარი საწვავის ნარევის ფართობი; F - გაფართოების ზონა აფეთქებული დამწვარი საწვავის ნარევით
დეტონაციური ძრავები დღეს იყოფა ორ ძირითად ტიპად: იმპულსური და მბრუნავი. ამ უკანასკნელებს სპინსაც უწოდებენ. იმპულსური ძრავების მუშაობის პრინციპი მსგავსია პულსირებული რეაქტიული ძრავების. მთავარი განსხვავება მდგომარეობს საწვავის ნარევის დეტონაციურ წვაში წვის პალატაში.
მბრუნავი დეტონაციის ძრავები იყენებენ წვის წვის კამერას, რომელშიც საწვავის ნარევი მიეწოდება სერიულად რადიალურად განლაგებული სარქველების მეშვეობით. ასეთ ელექტროსადგურებში დეტონაცია არ სუსტდება - დეტონაციის ტალღა "გადის" წვის წვის პალატაში, მის უკან საწვავის ნარევს აქვს დრო, რომ განახლდეს. მბრუნავი ძრავა პირველად შეისწავლეს სსრკ-ში 1950-იან წლებში.
დეტონაციის ძრავებს შეუძლიათ იმუშაონ ფრენის სიჩქარის ფართო დიაპაზონში - ნულიდან ხუთ მახის რიცხვამდე (0-6,2 ათასი კილომეტრი საათში). ითვლება, რომ ასეთ მამოძრავებელ სისტემებს შეუძლიათ უფრო მეტი სიმძლავრის მიწოდება და ნაკლები საწვავის მოხმარება, ვიდრე ჩვეულებრივი რეაქტიული ძრავები. ამავდროულად, დეტონაციის ძრავების დიზაინი შედარებით მარტივია: მათ აკლიათ კომპრესორი და ბევრი მოძრავი ნაწილი.
ყველა აფეთქებული ძრავა, რომელიც აქამდე იქნა გამოცდილი, შექმნილია ექსპერიმენტული თვითმფრინავებისთვის. რუსეთში გამოცდილი ასეთი ელექტროსადგური პირველია, რომელიც რაკეტაზე დამონტაჟდა. რა ტიპის დეტონაციის ძრავა გამოსცადეს, არ არის დაზუსტებული.