დეტონაციის თხევადი საწვავის სარაკეტო ძრავა. დეტონაციის ძრავა

იანვრის ბოლოს გავრცელდა ინფორმაცია რუსეთის მეცნიერებასა და ტექნოლოგიაში ახალი წარმატებების შესახებ. ოფიციალური წყაროებიდან ცნობილი გახდა, რომ პერსპექტიული დეტონაციის ტიპის რეაქტიული ძრავის ერთ-ერთმა შიდა პროექტმა უკვე გაიარა ტესტირების ეტაპი. ეს მოაქვს ყველა საჭირო სამუშაოს სრული დასრულების მომენტს, რის შედეგადაც რუსული წარმოების კოსმოსური თუ სამხედრო რაკეტები შეძლებენ ახალი ელექტროსადგურების მიღებას გაუმჯობესებული მაჩვენებლებით. უფრო მეტიც, ძრავის მუშაობის ახალი პრინციპები შეიძლება გამოყენებულ იქნას არა მხოლოდ რაკეტების სფეროში, არამედ სხვა სფეროებშიც.

იანვრის ბოლო დღეებში 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 წვით უკვე გამოტანილია გამოცდაზე. ვიცე-პრემიერის თქმით, ელექტროსადგურის მუშაობის ახალი პრინციპების გამოყენება შესაძლებელს ხდის წარმადობის მნიშვნელოვანი ზრდის მიღებას. ტრადიციული არქიტექტურის დიზაინებთან შედარებით, ბიძგი დაახლოებით 30% -ით იზრდება..

დეტონაციის სარაკეტო ძრავის დიაგრამა

სხვადასხვა კლასისა და ტიპის თანამედროვე სარაკეტო ძრავები, რომლებიც მუშაობენ სხვადასხვა სფეროში, იყენებენ ე.წ. იზობარული ციკლი ან დეფლაგრაციული წვა. მათ წვის კამერებში შენარჩუნებულია მუდმივი წნევა, რომლის დროსაც საწვავი ნელა იწვის. დეფლაგრაციის პრინციპებზე დაფუძნებულ ძრავას არ სჭირდება განსაკუთრებით ძლიერი ერთეულები, მაგრამ შეზღუდულია მაქსიმალური შესრულებაში. ძირითადი მახასიათებლების გაზრდა, გარკვეული დონიდან დაწყებული, უსაფუძვლოდ რთული აღმოჩნდება.

იზობარული ციკლის ძრავის ალტერნატივა შესრულების 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 დეფლაგრაციული წვა. ის ასევე განსხვავდება მუდმივი წნევით წვისგან, სითბოს გათავისუფლების გაზრდილი სიჩქარით რეაქციის ფრონტის ზედაპირის ერთეულზე. თეორიულად, შესაძლებელია ამ პარამეტრის გაზრდა სამიდან ოთხ ბრძანებით. შესაბამისად, რეაქტიული აირების სიჩქარე შეიძლება გაიზარდოს 20-25-ჯერ.

ამრიგად, დეტონაციის ძრავას, რომელსაც ახასიათებს გაზრდილი ეფექტურობა, 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 ია.ბ. ზელდოვიჩი, მაგრამ ამ სახის მზა პროდუქტებს ჯერ არ მიუღწევიათ ექსპლუატაციაში. რეალური წარმატების არარსებობის ძირითადი მიზეზებია საკმარისად ძლიერი სტრუქტურის შექმნის პრობლემები, ასევე არსებული საწვავის გამოყენებით დარტყმის ტალღის გაშვების და შემდგომში შენარჩუნების სირთულე.

დეტონაციის სარაკეტო ძრავების სფეროში ერთ-ერთი უახლესი საშინაო პროექტი ამოქმედდა 2014 წელს და მუშავდება V.I.-ს სახელობის NPO Energomash-ში. აკადემიკოსი ვ.პ. გლუშკო. არსებული მონაცემებით, Ifrit-ის 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 კიდევ რამდენიმე კვლევითი და საპროექტო ორგანიზაცია. პროგრამამ მიიღო მხარდაჭერა Advanced Research Foundation-ისგან. ერთობლივი ძალისხმევით, Ifrit-ის პროექტში ყველა მონაწილემ შეძლო პერსპექტიული ძრავის ოპტიმალური იერსახის ჩამოყალიბება, ასევე ახალი ოპერაციული პრინციპებით სამოდელო წვის კამერის შექმნა.

მთელი მიმართულებისა და ახალი იდეების პერსპექტივების შესასწავლად ე.წ. მოდელის დეტონაციის წვის კამერა, რომელიც აკმაყოფილებს პროექტის მოთხოვნებს. შემცირებული კონფიგურაციის მქონე ასეთ ექსპერიმენტულ ძრავას საწვავად უნდა გამოეყენებინა თხევადი ნავთი. აირისებრი წყალბადი შემოთავაზებული იყო ჟანგვის აგენტად. 2016 წლის აგვისტოში დაიწყო ექსპერიმენტული კამერის ტესტირება. მნიშვნელოვანია, რომ ისტორიაში პირველად, მსგავსი პროექტი სკამზე ტესტების სტადიაზე მიიყვანეს. ადრე შემუშავებული იყო შიდა და უცხოური დეტონაციის სარაკეტო ძრავები, მაგრამ არ იყო გამოცდილი.

მოდელის ნიმუშის ტესტირებისას შესაძლებელი გახდა ძალიან საინტერესო შედეგების მიღება, რომლებიც აჩვენებს გამოყენებული მიდგომების სისწორეს. ასე რომ, სწორი მასალებისა და ტექნოლოგიების გამოყენებით, შესაძლებელი გახდა წვის კამერის შიგნით წნევის 40 ატმოსფერომდე მიყვანა. ექსპერიმენტული პროდუქტის სიმძლავრე 2 ტონას აღწევდა.

მოდელის კამერა ტესტის სკამზე

Ifrit-ის პროექტის ფარგლებში გარკვეული შედეგები იქნა მიღებული, 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 იქნება სარაკეტო და კოსმოსური ინდუსტრია ან თავდაცვის ინდუსტრია ახალი ტექნოლოგიების პოტენციალის პრაქტიკაში რეალიზებას.

იანვრის შუა რიცხვებში როსიისკაია გაზეტამ გამოაქვეყნა ინტერვიუ NPO Energomash-ის მთავარ დიზაინერთან, პეტრ ლევოჩკინთან, რომლის თემა იყო დღევანდელი მდგომარეობა და დეტონაციის ძრავების პერსპექტივები. საწარმო-დეველოპერის წარმომადგენელმა პროექტის ძირითადი დებულებები გაიხსენა და მიღწეული წარმატებების თემასაც შეეხო. გარდა ამისა, მან ისაუბრა Ifrit-ის და მსგავსი სტრუქტურების გამოყენების შესაძლო სფეროებზე.

Მაგალითად, დეტონაციური ძრავების გამოყენება შესაძლებელია ჰიპერბგერით თვითმფრინავებში. პ. ლევოჩკინმა გაიხსენა, რომ ძრავები, რომლებიც ახლა შემოთავაზებულია ასეთ აღჭურვილობაში 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. დეტონაციურ ძრავებში საწვავის წვის სიჩქარე მინიმუმ M=2,5-ს აღწევს. ეს შესაძლებელს ხდის თვითმფრინავის ფრენის სიჩქარის გაზრდას. ასეთი მანქანა დარტყმის ტიპის ძრავით შეძლებს აჩქარდეს ხმის სიჩქარეზე რვაჯერ.

თუმცა, დეტონაციის ტიპის სარაკეტო ძრავების რეალური პერსპექტივები ჯერ კიდევ არ არის ძალიან დიდი. პ. ლევოჩკინის თქმით, ჩვენ "ახლახან გავხსენით კარი დეტონაციის წვის ზონაში". მეცნიერებს და დიზაინერებს ბევრი საკითხის 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 გამოიყენება არა მხოლოდ სარაკეტო ძრავების სფეროში. იმპულსური პრინციპით მოქმედი საავიაციო სისტემის საშინაო პროექტი უკვე არსებობს დეტონაციური ტიპის წვის კამერით. ამ ტიპის პროტოტიპი იქნა გამოტანილი გამოცდაზე და მომავალში შესაძლოა ახალი მიმართულება წარმოშვას. დეტონაციური წვის ახალ ძრავებს შეუძლიათ გამოიყენონ სხვადასხვა სფეროში და ნაწილობრივ შეცვალონ ტრადიციული დიზაინის გაზის ტურბინის ან ტურბორეაქტიული ძრავები.

OKB-ში მუშავდება დეტონაციის თვითმფრინავის ძრავის საშინაო პროექტი. ᲕᲐᲠ. აკვნები. ინფორმაცია ამ პროექტის შესახებ პირველად შარშანდელ საერთაშორისო სამხედრო-ტექნიკურ ფორუმზე „არმია-2017“ იყო წარმოდგენილი. საწარმო-დეველოპერის 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 განახორციელოს საწვავის პულსური დეტონაციური წვა ჰაერის ატმოსფეროში. ამ შემთხვევაში ძრავის შიგნით „აფეთქებების“ სიხშირე 15-20 კჰც-ს უნდა აღწევდეს. მომავალში შესაძლებელია ამ პარამეტრის დამატებითი მატება, რის შედეგადაც ძრავის ხმაური გასცდება ადამიანის ყურის მიერ აღქმულ დიაპაზონს. ძრავის ასეთი მახასიათებლები შეიძლება იყოს განსაკუთრებული ინტერესი.

Ifrit-ის პროტოტიპის პირველი გაშვება

თუმცა, ახალი ელექტროსადგურის მთავარი უპირატესობები დაკავშირებულია გაუმჯობესებულ შესრულებასთან. ექსპერიმენტული პროდუქტების ტესტებმა აჩვენა, რომ ისინი დაახლოებით 30% აღემატება ტრადიციულ გაზის ტურბინის ძრავებს სპეციფიკური მუშაობის თვალსაზრისით. OKB ძრავაზე მასალების პირველი საჯარო დემონსტრირების დროისთვის. ᲕᲐᲠ. აკვანებს ასევე შეეძლოთ მიეღოთ საკმარისად მაღალი შესრულების მახასიათებლები. ახალი ტიპის ექსპერიმენტულმა ძრავამ შეძლო 10 წუთის განმავლობაში მუშაობა შეუფერხებლად. 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.

სპეციალისტები OKB im. ᲕᲐᲠ. ლიულკი სამ ათეულ წელზე მეტია მუშაობს თვითმფრინავის ძრავებზე პულსური დეტონაციის წვის საშუალებით, მაგრამ ჯერჯერობით პროექტი არ დატოვებს კვლევის ეტაპს და არ აქვს რეალური პერსპექტივა. მთავარი მიზეზი შეკვეთისა და საჭირო დაფინანსების არქონაა. თუ პროექტი მიიღებს აუცილებელ მხარდაჭერას, მაშინ უახლოეს მომავალში შეიძლება შეიქმნას ძრავის ნიმუში, რომელიც შესაფერისია სხვადასხვა სატრანსპორტო საშუალებებზე გამოსაყენებლად.

დღემდე, რუსმა მეცნიერებმა და დიზაინერებმა ახალი ოპერაციული პრინციპების გამოყენებით შეძლეს ძალიან მნიშვნელოვანი შედეგების ჩვენება რეაქტიული ძრავების სფეროში. არსებობს ერთდროულად რამდენიმე პროექტი, რომელიც შესაფერისია სარაკეტო-კოსმოსური და ჰიპერბგერითი ველების გამოსაყენებლად. გარდა ამისა, ახალი ძრავების გამოყენება შესაძლებელია „ტრადიციულ“ ავიაციაში. ზოგიერთი პროექტი ჯერ კიდევ ადრეულ ეტაპზეა და ჯერ არ არის მზად ინსპექტირებისა და სხვა სამუშაოებისთვის, ხოლო სხვა სფეროებში ყველაზე თვალსაჩინო შედეგები უკვე მიღებულია.

დეტონაციური წვის მქონე რეაქტიული ძრავების თემის შესწავლისას, რუსმა სპეციალისტებმა შეძლეს შეექმნათ წვის კამერის სკამიანი მოდელი სასურველი მახასიათებლებით. Ifrit-ის პროტოტიპი უკვე დატესტილია, რომლის დროსაც დიდი რაოდენობით სხვადასხვა ინფორმაცია შეგროვდა. მიღებული მონაცემების დახმარებით მიმართულების განვითარება გაგრძელდება.

ახალი მიმართულების დაუფლებას და იდეების პრაქტიკულად გამოსაყენებელ ფორმაში თარგმნას დიდი დრო დასჭირდება და ამ მიზეზით, უახლოეს მომავალში, კოსმოსური და არმიის რაკეტები უახლოეს მომავალში მხოლოდ ტრადიციული თხევადი ძრავებით იქნება აღჭურვილი. მიუხედავად ამისა, სამუშაომ უკვე დატოვა წმინდა თეორიული ეტაპი და ახლა ექსპერიმენტული ძრავის ყოველი საცდელი გაშვება უახლოვდება ახალი ელექტროსადგურებით სრულფასოვანი რაკეტების აგების მომენტს.

საიტების მიხედვით:
http://engine.space/
http://fpi.gov.ru/
https://rg.ru/
https://utro.ru/
http://tass.ru/
http://svpressa.ru/

რუსეთის ფედერაცია იყო პირველი მსოფლიოში, რომელმაც წარმატებით გამოსცადა დეტონაციის თხევადი სარაკეტო ძრავა. NPO Energomash-ში ახალი ელექტროსადგური შეიქმნა. ეს არის წარმატება რუსული სარაკეტო და კოსმოსური ინდუსტრიისთვის, განუცხადა კორესპონდენტს ფედერალური საინფორმაციო სააგენტოსამეცნიერო მიმომხილველი ალექსანდრე გალკინი.

როგორც მოწინავე კვლევების ფონდის ოფიციალურ ვებსაიტზეა ნათქვამი, ახალ ძრავში ბიძგი იქმნება კონტროლირებადი აფეთქებებით, როდესაც ჟანგბადი-ნავთი საწვავის წყვილი ურთიერთქმედებს.

”ამ ტესტების წარმატების მნიშვნელობა საშინაო ძრავების შენობის სწრაფი განვითარებისთვის ძნელად შეიძლება გადაჭარბებული იყოს [...] მომავალი ამ ტიპის სარაკეტო ძრავებს ეკუთვნის”, - თქვა NPO Energomash-ის გენერალური დირექტორის მოადგილემ და მთავარმა დიზაინერმა. ვლადიმერ ჩვანოვი.

აღსანიშნავია, რომ საწარმოს ინჟინრები ბოლო ორი წლის განმავლობაში მიდიოდნენ ახალი ელექტროსადგურის წარმატებით გამოცდაზე. კვლევითი სამუშაოები ჩატარდა ნოვოსიბირსკის ჰიდროდინამიკის ინსტიტუტის მეცნიერების მიერ. მ.ა. ლავრენტიევი რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის ციმბირის ფილიალისა და მოსკოვის საავიაციო ინსტიტუტიდან.

„ვფიქრობ, რომ ეს ახალი სიტყვაა სარაკეტო ინდუსტრიაში და ვიმედოვნებ, რომ ის სასარგებლო იქნება რუსული კოსმონავტიკისთვის. Energomash ახლა ერთადერთი სტრუქტურაა, რომელიც ავითარებს სარაკეტო ძრავებს და წარმატებით ყიდის მათ. მათ ახლახან დაამზადეს ამერიკელებისთვის RD-181 ძრავა, რომელიც მთლიანი სიმძლავრის მიხედვით უფრო სუსტია ვიდრე დადასტურებული RD-180. მაგრამ ფაქტია, რომ ახალი ტენდენცია გამოიკვეთა ძრავის მშენებლობაში - კოსმოსური ხომალდის საბორტო აღჭურვილობის წონის შემცირება იწვევს იმ ფაქტს, რომ ძრავები ნაკლებად მძლავრი ხდება. ეს გამოწვეულია გამომავალი წონის შემცირებით. ამიტომ წარმატებები უნდა ვუსურვოთ ენერგომაშის მეცნიერებსა და ინჟინერებს, რომელიც მუშაობს და რაღაცას აკეთებს. ჩვენ ჯერ კიდევ გვყავს შემოქმედებითი ხელმძღვანელები“, - დარწმუნებულია ალექსანდრე გალკინი.

უნდა აღინიშნოს, რომ კონტროლირებადი აფეთქებების გზით რეაქტიული ნაკადის შექმნის პრინციპმა შეიძლება დააყენოს მომავალი ფრენების უსაფრთხოების საკითხი. თუმცა, არ უნდა ინერვიულოთ, რადგან დარტყმის ტალღა ტრიალებს ძრავის წვის პალატაში.

”დარწმუნებული ვარ, ისინი შეიმუშავებენ ვიბრაციის დამამშვიდებელ სისტემას ახალი ძრავებისთვის, რადგან, პრინციპში, ტრადიციული გამშვები მანქანები, რომლებიც შეიქმნა ჯერ კიდევ სერგეი პავლოვიჩ კოროლევიდა ვალენტინა პეტროვიჩ გლუშკო, ასევე ძლიერ ვიბრაციას აძლევდა გემის კორპუსს. მაგრამ რატომღაც გაიმარჯვეს, იპოვეს გზა ჩააქროთ კოლოსალური რყევა. აქ ყველაფერი ასე იქნება“, - ასკვნის ექსპერტი.

ამჟამად NPO Energomash-ის თანამშრომლები აწარმოებენ შემდგომ კვლევებს, რათა იმუშაონ წევის სტაბილიზაციაზე და ელექტროსადგურის დამხმარე კონსტრუქციაზე დატვირთვების შემცირებაზე. როგორც საწარმოში აღინიშნა, ჟანგბად-ნავთის საწვავის წყვილის მუშაობა და ამწევი ძალის შექმნის პრინციპი უზრუნველყოფს საწვავის დაბალ მოხმარებას მეტი სიმძლავრით. სამომავლოდ დაიწყება სრული ზომის მოდელის ტესტები და შესაძლოა ის გამოყენებული იქნება ტვირთის ან თუნდაც ასტრონავტების პლანეტის ორბიტაზე გასაშვებად.

სინამდვილეში, წვის ზონაში მუდმივი შუბლის ალის ნაცვლად, წარმოიქმნება დეტონაციის ტალღა, რომელიც ჩქარობს ზებგერითი სიჩქარით. ასეთ შეკუმშვის ტალღაში აფეთქდება საწვავი და ოქსიდიზატორი, 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, გამოვიდა ან აშშ, შემდეგ გერმანია ან ჩვენი თანამემამულეები.

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 შემუშავებაში მრავალი პოსტპერესტროიკის წლების განმავლობაში.

რატომ არის ახალი ძრავი ასეთი კარგი? რეაქტიული ძრავა იყენებს ენერგიას, რომელიც გამოიყოფა ნარევის დაწვით მუდმივი წნევით და მუდმივი ცეცხლის წინ. წვის დროს, საწვავის და ოქსიდიზატორის გაზის ნარევი მკვეთრად ზრდის ტემპერატურას და ალის სვეტი, რომელიც გამოდის საქშენიდან, ქმნის რეაქტიულ ბიძგს.

დეტონაციური წვის დროს რეაქციის პროდუქტებს არ აქვთ დრო, რომ დაიშალოს, რადგან ეს პროცესი 100-ჯერ უფრო სწრაფია ვიდრე დეფლაგრაცია და წნევა სწრაფად იზრდება, მოცულობა კი უცვლელი რჩება. ამხელა ენერგიის გამოყოფას შეუძლია რეალურად გაანადგუროს მანქანის ძრავა, რის გამოც ასეთი პროცესი ხშირად აფეთქებასთან ასოცირდება.

სინამდვილეში, წვის ზონაში მუდმივი შუბლის ალის ნაცვლად, წარმოიქმნება დეტონაციის ტალღა, რომელიც ჩქარობს ზებგერითი სიჩქარით. ასეთ შეკუმშვის ტალღაში აფეთქდება საწვავი და ოქსიდიზატორი, ეს პროცესი, თერმოდინამიკის თვალსაზრისით, ზრდის ძრავის ეფექტურობას სიდიდის რიგითობით, წვის ზონის კომპაქტურობის გამო. ამიტომ, ექსპერტებმა ასე გულმოდგინედ დაიწყეს ამ იდეის შემუშავება.

ჩვეულებრივ LRE-ში, რომელიც სინამდვილეში დიდი სანთელია, მთავარია არა წვის კამერა და საქშენი, არამედ საწვავის ტურბოტუმბო ერთეული (FPU), რომელიც ქმნის ისეთ წნევას, რომ საწვავი აღწევს კამერაში. მაგალითად, რუსულ RD-170 სარაკეტო ძრავში Energia-ს გამშვები მანქანებისთვის წვის პალატაში წნევაა 250 ატმ და ტუმბოს, რომელიც აწვდის ოქსიდიზატორს წვის ზონას, უნდა შექმნას წნევა 600 ატმ.

დეტონაციურ ძრავში წნევა იქმნება თავად დეტონაციის მიერ, რომელიც წარმოადგენს საწვავის ნარევში მოძრავი შეკუმშვის ტალღას, რომელშიც წნევა ყოველგვარი TNA-ის გარეშე უკვე 20-ჯერ მეტია და ტურბოტუმბოს ერთეულები ზედმეტია. გასაგებად რომ ვთქვათ, ამერიკულ შატლს წვის პალატაში აქვს წნევა 200 ატმ, ხოლო დეტონაციის ძრავას ასეთ პირობებში ნარევის მიწოდებისთვის მხოლოდ 10 ატმ სჭირდება - ეს ჰგავს ველოსიპედის ტუმბოს და საიანო-შუშენსკაიას ჰიდროელექტროსადგურს.

ამ შემთხვევაში, დეტონაციაზე დაფუძნებული ძრავა არა მხოლოდ უფრო მარტივი და იაფია სიდიდის მიხედვით, არამედ ბევრად უფრო მძლავრი და ეკონომიური ვიდრე ჩვეულებრივი სარაკეტო ძრავა.

სადეტონაციო ძრავის პროექტის განხორციელების გზაზე დეტონაციის ტალღასთან თანამფლობელობის პრობლემა გაჩნდა. ეს ფენომენი არ არის მხოლოდ აფეთქების ტალღა, რომელსაც აქვს ხმის სიჩქარე, არამედ დეტონაციური ტალღა, რომელიც ვრცელდება 2500 მ/წმ სიჩქარით, მასში არ ხდება ალი ფრონტის სტაბილიზაცია, ყოველი პულსაციისთვის ნარევი განახლდება და ტალღა ისევ იწყება.

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, რეაქტიული ძრავების და LRE-ების ასაკი დადგა, ხოლო პულსირებადიები პროგრესის მიღმა დარჩა. მეცნიერების ნათელი ხელმძღვანელები ცდილობდნენ დეტონაციური წვის გაერთიანებას PUVRD-თან, მაგრამ ჩვეულებრივი წვის ფრონტის პულსაციის სიხშირე წამში არაუმეტეს 250-ია, ხოლო დეტონაციის ფრონტს აქვს სიჩქარე 2500 მ/წმ-მდე და მისი პულსაციის სიხშირე. წამში რამდენიმე ათასს აღწევს. შეუძლებელი ჩანდა ნარევის განახლების ასეთი სიჩქარის პრაქტიკაში გამოყენება და ამავე დროს დეტონაციის დაწყება.

შეერთებულ შტატებში შესაძლებელი იყო ასეთი დეტონაციური პულსირებული ძრავის აშენება და ჰაერში გამოცდა, თუმცა ის მუშაობდა მხოლოდ 10 წამში, მაგრამ პრიორიტეტი ამერიკელ დიზაინერებს დარჩათ. მაგრამ უკვე გასული საუკუნის 60-იან წლებში საბჭოთა მეცნიერმა ბ.ვ. ვოიცეხოვსკის და, თითქმის, 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 რადიუსზე განთავსებული საქშენები საწვავის მიწოდებისთვის. დეტონაციის ტალღა ციყვივით ეშვება ბორბალში გარშემოწერილობის გარშემო, საწვავის ნარევი შეკუმშულია და იწვება, წვის პროდუქტებს უბიძგებს საქშენში. დატრიალებულ ძრავში ვიღებთ ტალღის ბრუნვის სიხშირეს რამდენიმე ათასი წამში, მისი მოქმედება მსგავსია 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, რათა გაიგოს შიგნით მიმდინარე პროცესები და ამისათვის შეიქმნა მთელი მეცნიერება - ფიზიკური და ქიმიური კინეტიკა. 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 დასახმარებლად მოვიდა Advanced Research Foundation, რადგან თავდაცვის სამინისტროსგან დაფინანსების მოპოვება შეუძლებელია - მათ მხოლოდ გარანტირებული შედეგი სჭირდებათ.

მიუხედავად ამისა, Energomash-ში ხიმკიში ჩატარებული ტესტების დროს დაფიქსირდა უწყვეტი სპინური დეტონაციის სტაბილური მდგომარეობა - 8 ათასი რევოლუცია წამში ჟანგბად-ნავთის ნარევზე. ამავდროულად, დეტონაციის ტალღები აწონასწორებდა ვიბრაციულ 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.

ვიდეო: Energomash იყო პირველი მსოფლიოში, რომელმაც გამოსცადა დეტონაციის თხევადი სარაკეტო ძრავა

რა დგას რეალურად მსოფლიოში პირველი დეტონაციის სარაკეტო ძრავის რუსეთში გამოცდის ცნობების უკან?

2016 წლის აგვისტოს ბოლოს, ახალი ამბები გავრცელდა მსოფლიოს საინფორმაციო სააგენტოებში: NPO Energomash-ის ერთ-ერთ სტენდზე ხიმკიში, მოსკოვის მახლობლად, მსოფლიოში პირველი სრული ზომის თხევადი სარაკეტო ძრავა (LRE) გაუშვა საწვავის დეტონაციის წვის გამოყენებით. საშინაო მეცნიერება და ტექნოლოგია ამ ღონისძიებაზე მიდის 70 წლის განმავლობაში. დეტონაციის ძრავის იდეა შემოგვთავაზა საბჭოთა ფიზიკოსმა ია. მას შემდეგ მთელ მსოფლიოში მიმდინარეობს კვლევები და ექსპერიმენტები პერსპექტიული ტექნოლოგიების პრაქტიკულ განხორციელებაზე. ამ გონების რბოლაში გერმანიამ, შემდეგ აშშ-მ, შემდეგ სსრკ-მ წინ გაიწია. ახლა კი რუსეთმა მნიშვნელოვანი პრიორიტეტი მიიღო ტექნოლოგიის მსოფლიო ისტორიაში. ბოლო წლებში ჩვენი ქვეყანა ხშირად ვერ იკვეხნიდა მსგავსი რამით.

ტალღის მწვერვალზე

დეტონაციის თხევადი საწვავის სარაკეტო ძრავის ტესტი

რა უპირატესობები აქვს დეტონაციის ძრავას? ტრადიციულ სარაკეტო ძრავებში, როგორც, მართლაც, ჩვეულებრივი დგუშის ან ტურბორეაქტიული თვითმფრინავის ძრავებში, გამოიყენება ენერგია, რომელიც გამოიყოფა საწვავის წვის დროს. ამ შემთხვევაში, სტაციონარული ალი ფრონტი იქმნება LRE წვის პალატაში, რომელშიც წვა ხდება მუდმივი წნევით. ნორმალური წვის ამ პროცესს დეფლაგრაცია ეწოდება. საწვავის და ოქსიდიზატორის ურთიერთქმედების შედეგად, აირის ნარევის ტემპერატურა მკვეთრად იმატებს და წვის პროდუქტების ცეცხლოვანი სვეტი გამოდის საქშენიდან, რომლებიც ქმნიან რეაქტიულ ბიძგს.

დეტონაცია ასევე არის წვა, მაგრამ ეს ხდება 100-ჯერ უფრო სწრაფად, ვიდრე ჩვეულებრივი საწვავის წვის დროს. ეს პროცესი იმდენად სწრაფად მიდის, რომ დეტონაცია ხშირად აირია აფეთქებასთან, მით უმეტეს, რომ ამ შემთხვევაში იმდენი ენერგია გამოიყოფა, რომ, მაგალითად, მანქანის ძრავა, როდესაც ეს ფენომენი მის ცილინდრებში ხდება, შეიძლება რეალურად დაიშალოს. თუმცა, დეტონაცია არ არის აფეთქება, არამედ ისეთი სწრაფი წვა, რომ რეაქციის პროდუქტებს გაფართოების დროც კი არ აქვთ, ამიტომ ეს პროცესი, დეფლაგაციისგან განსხვავებით, ხდება მუდმივი მოცულობით და მკვეთრად მზარდი წნევით.

პრაქტიკაში, ეს ასე გამოიყურება: სტაციონარული ალი ფრონტის ნაცვლად, წვის კამერის შიგნით საწვავის ნარევში წარმოიქმნება დეტონაციის ტალღა, რომელიც მოძრაობს ზებგერითი სიჩქარით. ამ შეკუმშვის ტალღაში ხდება საწვავის და ოქსიდიზატორის ნარევის აფეთქება და თერმოდინამიკური თვალსაზრისით, ეს პროცესი ბევრად უფრო ეფექტურია, ვიდრე ჩვეულებრივი საწვავის წვა. დეტონაციური წვის ეფექტურობა 25-30%-ით მეტია, ანუ იგივე რაოდენობის საწვავის წვისას მიიღება მეტი ბიძგი და წვის ზონის კომპაქტურობის გამო დეტონაციის ძრავა მოცულობის ერთეულზე მოცულობის სიმძლავრის მიხედვით თეორიულად ამოღებულია. აღემატება ჩვეულებრივ სარაკეტო ძრავებს სიდიდის რიგითობით.

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, პირველ რიგში ასოცირდება სარაკეტო ძრავის მშენებლობის კრიზისთან. სხვათა შორის, კრიზისშია ავიაციაც, რომელიც ხმის სამი სიჩქარის ზღურბლს ვერ გადალახავს. ეს კრიზისი შეიძლება შევადაროთ დგუშის ავიაციის 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.

დეტონაციის სარაკეტო ძრავა

კლასიკური სარაკეტო ძრავების კონსტრუქციები გასული ათწლეულების განმავლობაში სრულყოფილებამდე მიიჩნიეს და პრაქტიკულად მიაღწიეს თავიანთი შესაძლებლობების ზღვარს. მათი სპეციფიკური მახასიათებლების გაზრდა მომავალში შესაძლებელია მხოლოდ ძალიან მცირე ფარგლებში - რამდენიმე პროცენტით. ამიტომ, მსოფლიო კოსმონავტიკა იძულებულია მიჰყვეს განვითარების ფართო გზას: მთვარეზე პილოტირებული ფრენებისთვის აუცილებელია გიგანტური გამშვები მანქანების აშენება და ეს ძალიან რთული და გიჟურად ძვირია, ყოველ შემთხვევაში, რუსეთისთვის. ბირთვული ძრავების დახმარებით კრიზისის დაძლევის მცდელობა ეკოლოგიურ პრობლემებს წააწყდა. შესაძლოა ნაადრევი იყოს დეტონაციური რაკეტების ძრავების გარეგნობის შედარება ავიაციის რეაქტიულ ძრავაზე გადასვლასთან, მაგრამ მათ საკმაოდ შეუძლიათ კოსმოსის ძიების პროცესის დაჩქარება. უფრო მეტიც, ამ ტიპის რეაქტიულ ძრავებს კიდევ ერთი ძალიან მნიშვნელოვანი უპირატესობა აქვს.

GRES მინიატურაში

ჩვეულებრივი LRE, პრინციპში, დიდი სანთელია. მისი ბიძგისა და სპეციფიკური მახასიათებლების გასაზრდელად აუცილებელია წვის პალატაში წნევის აწევა. ამ შემთხვევაში, საწვავი, რომელიც შეჰყავთ კამერაში საქშენების მეშვეობით, უნდა იყოს მიწოდებული უფრო მაღალი წნევით, ვიდრე ეს ხდება წვის პროცესში, წინააღმდეგ შემთხვევაში საწვავის ჭავლი უბრალოდ ვერ შეაღწევს კამერაში. მაშასადამე, სარაკეტო ძრავაში ყველაზე რთული და ძვირადღირებული განყოფილება სულაც არ არის კამერა საქშენით, რომელიც აშკარად ჩანს, არამედ საწვავის ტურბოტუმბო ერთეული (TPU), რომელიც იმალება რაკეტის ნაწლავებში, მილსადენების სირთულეებს შორის.

მაგალითად, მსოფლიოში ყველაზე მძლავრი RD-170 თხევადი სარაკეტო ძრავა, რომელიც შეიქმნა საბჭოთა სუპერ მძიმე გამშვები მანქანის ენერგიის პირველი ეტაპისთვის იმავე NPO Energia-ს მიერ, აქვს წვის პალატაში 250 ატმოსფეროს წნევა. ეს ბევრია. მაგრამ წნევა ჟანგბადის ტუმბოს გამოსასვლელში, რომელიც ოქსიდაზატორს წვის პალატაში ტუმბავს, აღწევს 600 ატმ. ეს ტუმბო იკვებება 189 მეგავატი სიმძლავრის ტურბინით! წარმოიდგინეთ ეს: ტურბინის ბორბალი 0,4 მ დიამეტრით ავითარებს ოთხჯერ მეტ ძალას, ვიდრე ბირთვული ყინულმჭრელი Arktika ორი ბირთვული რეაქტორით! ამავდროულად, TNA არის რთული მექანიკური მოწყობილობა, რომლის ლილვი აკეთებს 230 ბრუნს წამში და მას უწევს იმუშაოს თხევადი ჟანგბადის გარემოში, სადაც ოდნავი ნაპერწკალი კი არ არის, არამედ ქვიშის მარცვალი მილსადენში. იწვევს აფეთქებას. ასეთი TNA-ს შექმნის ტექნოლოგია არის Energomash-ის მთავარი ნოუ-ჰაუ, რომლის ფლობა საშუალებას აძლევს რუსულ კომპანიას გაყიდოს თავისი ძრავები ამერიკულ Atlas V-სა და Antares-ის გამშვებ მანქანებზე ინსტალაციისთვის დღეს. აშშ-ში რუსული ძრავების ალტერნატივა ჯერ არ არსებობს.

დეტონაციური ძრავისთვის, ასეთი სირთულეები არ არის საჭირო, რადგან დეტონაცია თავისთავად უზრუნველყოფს წნევას უფრო ეფექტური წვისთვის, რაც არის შეკუმშვის ტალღა, რომელიც გადის საწვავის ნარევში. დეტონაციის დროს წნევა მატულობს 18-20-ჯერ ყოველგვარი TNA-ს გარეშე.

დეტონაციის ძრავის წვის პალატაში რომ მივიღოთ ისეთი პირობები, რომლებიც ექვივალენტურია, მაგალითად, American Shuttle-ის LRE-ის წვის პალატაში არსებული პირობების (200 ატმ), საკმარისია საწვავის მიწოდება წნევით . .. 10 ატ. ამისათვის საჭირო დანადგარი, კლასიკური სარაკეტო ძრავის TNA-სთან შედარებით, ჰგავს ველოსიპედის ტუმბოს საიანო-შუშენსკაიას სახელმწიფო უბნის ელექტროსადგურთან.

ანუ, დეტონაციის ძრავა არა მხოლოდ უფრო მძლავრი და ეკონომიური იქნება, ვიდრე ჩვეულებრივი სარაკეტო ძრავა, არამედ მასშტაბების რიგით უფრო მარტივი და იაფი იქნება. მაშ, რატომ არ მიეცათ ეს სიმარტივე დიზაინერებს 70 წლის განმავლობაში?

პროგრესის პულსი

მთავარი პრობლემა, რაც ინჟინერებს შეექმნა, იყო როგორ გაუმკლავდნენ დეტონაციის ტალღას. საქმე არ არის მხოლოდ ძრავის გაძლიერება, რათა გაუძლოს გაზრდილ დატვირთვას. დეტონაცია არ არის მხოლოდ აფეთქების ტალღა, არამედ რაღაც უფრო დახვეწილი. აფეთქების ტალღა ვრცელდება ხმის სიჩქარით, ხოლო დეტონაციური 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 აფეთქების იდეამდე დიდი ხნით ადრე. სწორედ პულსირებული რეაქტიული ძრავების გამოყენებისას ცდილობდნენ დგუშიანი ძრავების ალტერნატივის პოვნა 1930-იან წლებში. სიმარტივე კვლავ მიიპყრო: თვითმფრინავის ტურბინისგან განსხვავებით, პულსირებული ჰაერის რეაქტიული ძრავა (PuVRD) არ სჭირდებოდა კომპრესორს, რომელიც ბრუნავს 40000 ბრ/წთ სიჩქარით, რათა ჰაერი შეაღწიოს წვის კამერის დაუოკებელ საშვილოსნოში და არც 1000-ზე ზემოთ გაზის ტემპერატურაზე მუშაობა. ° C ტურბინა. 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 სამუშაო დიზაინი დაპატენტდა 1906 წელს რუსმა ინჟინერმა ვ.ვ. კარავოდინი, რომელმაც ერთი წლის შემდეგ სამოდელო ქარხანა ააშენა. 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 10X საკრუიზო რაკეტისთვის.

რა თქმა უნდა, ეს ძრავები ჯერ კიდევ არ იყო დეტონაციის ძრავები, რადგან ისინი იყენებდნენ წვის ჩვეულებრივ პულსებს. ამ პულსაციების სიხშირე დაბალი იყო, რამაც წარმოქმნა ავტომატის დამახასიათებელი ხმა ექსპლუატაციის დროს. წყვეტილი მუშაობის გამო PuVRD-ის სპეციფიკური მახასიათებლები საშუალოდ დაბალი იყო და მას შემდეგ, რაც დიზაინერებმა გაუმკლავდნენ კომპრესორების, ტუმბოების და ტურბინების შექმნის სირთულეებს 1940-იანი წლების ბოლოს, ტურბორეაქტიული ძრავები და LRE ცის მეფეები გახდნენ და PuVRD დარჩა. ტექნიკური პროგრესის პერიფერია.

საინტერესოა, რომ გერმანელმა და საბჭოთა დიზაინერებმა პირველი PuVRD ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად შექმნეს. სხვათა შორის, 1940 წელს დეტონაციის ძრავის იდეა არა მხოლოდ ზელდოვიჩს გაუჩნდა. ამავე დროს, იგივე აზრები გამოთქვეს ფონ ნეუმანმა (აშშ) და ვერნერ დორინგმა (გერმანია), ასე რომ, საერთაშორისო მეცნიერებაში დეტონაციური წვის გამოყენების მოდელს ეწოდა ZND.

PUVRD-ის დეტონაციურ წვას გაერთიანების იდეა ძალიან მაცდური იყო. მაგრამ ჩვეულებრივი ალის წინა მხარე ვრცელდება 60–100 მ/წმ სიჩქარით, ხოლო მისი პულსაციის სიხშირე PUVRD–ში არ აღემატება 250 წამში. ხოლო დეტონაციის ფრონტი მოძრაობს 1500-2500 მ/წმ სიჩქარით, ამიტომ პულსაციების 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-ის საჰაერო ძალების სპეციალისტების მუშაობამ კულმინაციას მიაღწია სადემონსტრაციო ძრავის შექმნით, რომელიც 2008 წლის 31 იანვარს პირველად აფრინდა ცაში ექსპერიმენტული Long-EZ თვითმფრინავით. ისტორიულ ფრენაზე ძრავმა 30 მეტრის სიმაღლეზე 10 წამი იმუშავა. მიუხედავად ამისა, ამ შემთხვევაში პრიორიტეტი დარჩა შეერთებულ შტატებთან და თვითმფრინავმა სამართლიანად დაიკავა ადგილი აშშ-ს საჰაერო ძალების ეროვნულ მუზეუმში.

იმავდროულად, დიდი ხნის წინ გამოიგონეს დეტონაციის ძრავის კიდევ ერთი, ბევრად უფრო პერსპექტიული სქემა.

როგორც ციყვი ბორბალში

დეტონაციის ტალღის მარყუჟის დაყენებისა და წვის პალატაში გაშვების იდეა ბორბალში ციყვივით გაჩნდა მეცნიერებმა 1960-იანი წლების დასაწყისში. სპინური (მბრუნავი) დეტონაციის ფენომენი თეორიულად იწინასწარმეტყველა საბჭოთა ფიზიკოსმა ნოვოსიბირსკიდან ბ.ვ.ვოიცეხოვსკიმ 1960 წელს. მასთან თითქმის ერთდროულად, 1961 წელს, იგივე აზრი გამოთქვა ამერიკელმა ჯ.ნიკოლსმა მიჩიგანის უნივერსიტეტიდან.

მბრუნავი, ან სპინური, დეტონაციური ძრავა სტრუქტურულად არის წვის წვის კამერა, რომელსაც მიეწოდება საწვავი რადიალურად განლაგებული საქშენების საშუალებით. კამერის შიგნით დეტონაციური ტალღა არ მოძრაობს ღერძული მიმართულებით, როგორც PuVRD-ში, არამედ წრეში, შეკუმშავს და წვავს საწვავის ნარევს მის წინ და, საბოლოოდ, წვის პროდუქტებს უბიძგებს საქშენიდან შიგნით. ისევე, როგორც ხორცის საფქვავი ხრახნი გამოაქვს დაფქულ ხორცს. პულსაციის სიხშირის ნაცვლად, ჩვენ ვიღებთ დეტონაციის ტალღის ბრუნვის სიხშირეს, რომელიც შეიძლება მიაღწიოს რამდენიმე ათასს წამში, ანუ პრაქტიკაში ძრავა მუშაობს არა როგორც პულსირებული ძრავა, არამედ როგორც ჩვეულებრივი სარაკეტო ძრავა სტაციონარული. წვა, 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 საკითხების გადაწყვეტას. როგორ მოვაწყოთ პროცესი ისე, რომ ტალღა არ ჩაკვდეს? საჭირო იყო გაერკვია 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 დაიშლება, არამედ გახდება თვითმმართველი, საჭირო იყო ძლიერი კომპიუტერები, რომლებიც მხოლოდ ბოლო წლებში გამოჩნდა. ეს არის 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 კვლევითი ლაბორატორია ავითარებს სპინ დეტონაციური გაზის ტურბინებს ფლოტისთვის. აშშ-ს საზღვაო ფლოტი იყენებს 430 გაზის ტურბინის ერთეულს 129 გემზე, რომლებიც წელიწადში 3 მილიარდი დოლარის საწვავს მოიხმარენ. 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. დეტონაციის სარაკეტო ძრავის შემუშავება განხორციელდა ერთ წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, მაგრამ იმისთვის, რომ ამ სამუშაოს აისბერგის მწვერვალი წარმატებული ტესტის სახით მზის ქვეშ გაბრწყინებულიყო, დასჭირდა ორგანიზაციული და ფინანსური მონაწილეობა. ცნობილი Advanced Research Foundation (FPI). სწორედ FPI-მ გამოყო საჭირო თანხები 2014 წელს სპეციალიზებული ლაბორატორიის „დეტონაციის LRE“ შესაქმნელად. მართლაც, მიუხედავად 70 წლიანი კვლევისა, ეს ტექნოლოგია ჯერ კიდევ „ზედმეტად პერსპექტიულია“ რუსეთში იმ მომხმარებლების მიერ, როგორიცაა თავდაცვის სამინისტროს დაფინანსება, რომლებსაც, როგორც წესი, სჭირდებათ გარანტირებული პრაქტიკული შედეგი. და ის ჯერ კიდევ ძალიან შორსაა.

ჭკუის მოთვინიერება

მსურს მჯეროდეს, რომ ყოველივე ზემოთ ნათქვამის შემდეგ, ტიტანური ნამუშევარი, რომელიც იხსნება მოკლე გზავნილის სტრიქონებს შორის იმ ტესტების შესახებ, რომლებიც ჩატარდა ენერგომაში, ხიმკიში 2016 წლის ივლის-აგვისტოში, ცხადი ხდება: „პირველად მსოფლიოში, განივი დეტონაციური ტალღების უწყვეტი სპინური დეტონაციის სტაბილური რეჟიმი დაახლოებით 20 კჰც სიხშირით (ტალღის ბრუნვის სიხშირე - 8 ათასი ბრუნი წამში) საწვავის წყვილზე "ჟანგბადი - ნავთი". შესაძლებელი გახდა რამდენიმე დეტონაციური ტალღის მიღება, რომელიც აბალანსებდა ერთმანეთის ვიბრაციასა და დარტყმის დატვირთვას. კელდიშის ცენტრში სპეციალურად შემუშავებული სითბოს დამცავი საფარი დაეხმარა გაუმკლავდეს მაღალი ტემპერატურის დატვირთვას. ძრავმა გაუძლო რამდენიმე გაშვებას ექსტრემალური ვიბრაციის დატვირთვისა და ულტრა მაღალი ტემპერატურის პირობებში, კედელთან ახლოს ფენის გაგრილების არარსებობის პირობებში. ამ წარმატებაში განსაკუთრებული როლი ითამაშა მათემატიკური მოდელებისა და საწვავის ინჟექტორების შექმნამ, რამაც შესაძლებელი გახადა დეტონაციის დაწყებისთვის საჭირო 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, დეტონაციის სარაკეტო ძრავა გაზრდის ბიძგს 10%-ით, ხოლო დაწვის იგივე რაოდენობის საწვავს, როგორც ჩვეულებრივ ძრავში, ხოლო სპეციფიკური ბიძგების იმპულსი უნდა გაიზარდოს 10-15%-ით.

მსოფლიოში პირველი სრული ზომის დეტონაციის სარაკეტო ძრავის შექმნამ რუსეთისთვის მნიშვნელოვანი პრიორიტეტი უზრუნველყო მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების მსოფლიო ისტორიაში.

მაგრამ მთავარი შედეგი ის არის, რომ პრაქტიკულად დადასტურდა დეტონაციური წვის ორგანიზების შესაძლებლობა თხევადი სარაკეტო ძრავით. 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.

დეტონაციის სარაკეტო ძრავის იდეის პრაქტიკული განსახორციელებლად დასჭირდა მეცნიერებისა და დიზაინერების 70 წლიანი შრომა.

ფოტო: გაღრმავებული სწავლის ფონდი

მასალის საერთო რეიტინგი: 5

მსგავსი მასალები (ნიშნების მიხედვით):

გრაფენი გამჭვირვალე, მაგნიტური და გამფილტრავი წყალი ვიდეოს მამა ალექსანდრე პონიატოვი და AMPEX

Lyulka-ს ექსპერიმენტული დიზაინის ბიურომ 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 ბოლომდე დიზაინის ბიურო აპირებს სრული ზომის პულსირებული დეტონაციის ძრავის წარმოებას და გამოცდას.

Lyulka Design Bureau-ს 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 დროს ახალი ძრავა არაერთხელ ჩართული და გამორთული იყო, ასევე წევის კონტროლი.

ჩატარებული კვლევების, ტესტირების დროს მიღებული მონაცემების, აგრეთვე 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 ძრავები სარაკეტო-კოსმოსური სისტემებისთვის და კომბინირებული თვითმფრინავების ელექტროსადგურები, რომლებსაც შეუძლიათ ფრენა ატმოსფეროში და მის ფარგლებს გარეთ.

საპროექტო ბიუროს თანახმად, ახალი ძრავები 1,5-2-ჯერ გაზრდის თვითმფრინავის ბიძგს და წონას. გარდა ამისა, ასეთი ელექტროსადგურების გამოყენებისას, ფრენის დიაპაზონი ან თვითმფრინავის იარაღის მასა შეიძლება გაიზარდოს 30-50 პროცენტით. ამასთან, ახალი ძრავების ხვედრითი წონა 1,5-2-ჯერ ნაკლები იქნება, ვიდრე ჩვეულებრივი რეაქტიული ელექტროსადგურების.

ის ფაქტი, რომ რუსეთში მიმდინარეობს მუშაობა პულსირებული 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, ფედოროვს არ დაუკონკრეტებია.

ამჟამად ცნობილია პულსირებული ძრავების სამი ტიპი - სარქველიანი, უსარქველო და დეტონაციური. ამ ელექტროსადგურების მუშაობის პრინციპია წვის პალატაში საწვავის და ოქსიდიზატორის პერიოდული მიწოდება, 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, მაგრამ საწვავის წვის მახასიათებლების გამო, ის არასანდოა. პირველად, ახალი ტიპის ძრავა სერიულად გამოიყენეს მეორე მსოფლიო ომის დროს გერმანულ V-1 საკრუიზო რაკეტებზე. ისინი აღჭურვილი იყო Argus As-014 ძრავით Argus-Werken-ისგან.

ამჟამად, მსოფლიოში რამდენიმე მსხვილი თავდაცვის ფირმა ჩართულია კვლევებით მაღალი ეფექტურობის პულსირებული რეაქტიული ძრავების სფეროში. კერძოდ, სამუშაოებს ფრანგული კომპანია SNECMA და ამერიკული General Electric და Pratt & Whitney ახორციელებენ. 2012 წელს აშშ-ს საზღვაო კვლევითმა ლაბორატორიამ გამოაცხადა თავისი განზრახვა შეიმუშავოს სპინ-დეტონაციური ძრავა, რომელიც ჩაანაცვლებს გემებზე ჩვეულებრივი გაზის ტურბინის ელექტროსადგურებს.

აშშ-ს საზღვაო ძალების კვლევითი ლაბორატორია (NRL) აპირებს შეიმუშაოს მბრუნავი, ან დაწნული, დეტონაციური ძრავა (Rotating Detonation Engine, RDE), რომელიც მომავალში შეძლებს გემებზე ჩვეულებრივი გაზის ტურბინის ელექტროსადგურების შეცვლას. NRL-ის ცნობით, ახალი ძრავები სამხედროებს საშუალებას მისცემს შეამცირონ საწვავის მოხმარება, ხოლო ელექტროსადგურების ენერგოეფექტურობა გაზარდონ.

აშშ-ს საზღვაო ძალები ამჟამად ამუშავებს 430 გაზის ტურბინის ძრავას (GTE) 129 გემზე. ისინი ყოველწლიურად მოიხმარენ ორი მილიარდი დოლარის საწვავს. NRL-ის შეფასებით, RDE-ს შეუძლია სამხედროების დაზოგვა წელიწადში 400 მილიონ დოლარამდე საწვავზე. RDE შეძლებს ათი პროცენტით მეტი სიმძლავრის გამომუშავებას, ვიდრე ჩვეულებრივი გაზის ტურბინის ძრავები. RDE პროტოტიპი უკვე შექმნილია, მაგრამ როდის დაიწყება ასეთი ძრავების ფლოტში შესვლა, ჯერჯერობით უცნობია.

RDE ეფუძნებოდა NRL განვითარებას, რომელიც მიღებულ იქნა იმპულსური დეტონაციის ძრავის შექმნისას (Pulse Detonation Engine, PDE). 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 პალატაში, რომელშიც საწვავის ნარევი მუდმივად განახლდება.