მბრუნავი დეტონაციის ძრავები - ეკონომიკური პერსპექტივა. დეტონაციის ძრავები: პროგრესი და პერსპექტივები

სინამდვილეში, წვის ზონაში მუდმივი შუბლის ალის ნაცვლად, წარმოიქმნება დეტონაციის ტალღა, რომელიც ჩქარობს ზებგერითი სიჩქარით. ასეთ შეკუმშვის ტალღაში, საწვავი და ოქსიდიზატორი აფეთქდება, ეს პროცესი, თერმოდინამიკის თვალსაზრისით, იზრდება. ძრავის ეფექტურობასიდიდის ბრძანებით, წვის ზონის კომპაქტურობის გამო.

საინტერესოა, რომ ჯერ კიდევ 1940 წელს საბჭოთა ფიზიკოსმა ია.ბ. ზელდოვიჩმა შემოგვთავაზა დეტონაციის ძრავის იდეა სტატიაში "On ენერგიის გამოყენებადეტონაციური წვა. მას შემდეგ ბევრი მეცნიერი სხვა და სხვა ქვეყნები, მერე აშშ, მერე გერმანია, მერე ჩვენი თანამემამულეები გამოვიდნენ.

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 ასე კარგი ახალი ძრავი? რეაქტიული ძრავა იყენებს ენერგიას, რომელიც გამოიყოფა ნარევის დაწვით მუდმივი წნევით და მუდმივი ცეცხლის წინ. გაზის ნარევისაწვავის და ოქსიდიზატორისგან, წვის დროს, მკვეთრად ზრდის ტემპერატურას და საქშენიდან გამომავალი ალის სვეტი ქმნის ჭავლურ 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, ექსპერტები ასე გულმოდგინედ შეუდგნენ ამ იდეის შემუშავებას.ჩვეულებრივ სარაკეტო ძრავაში, რომელიც არსებითად დიდი საწვავია, მთავარია არა წვის კამერა და საქშენი, არამედ საწვავის ტურბოტუმბის ერთეული (TNA), რომელიც ქმნის ისეთ წნევას, რომ საწვავი. აღწევს პალატაში. მაგალითად, რუსულ RD-170 სარაკეტო ძრავში Energia-ს გამშვები მანქანებისთვის წვის პალატაში წნევა არის 250 ატმოსფერო და ტუმბო, რომელიც აწვდის ოქსიდიზატორს წვის ზონას, უნდა შექმნას წნევა 600 ატმ.

დეტონაციურ ძრავში წნევა იქმნება თავად დეტონაციის შედეგად, რაც 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 თხევადი სარაკეტო ძრავა. გზად წარმოიშვა დეტონაციის ტალღის ერთობლივი კონტროლის პრობლემა. დეტონაციის ძრავის პროექტის განსახორციელებლად. ეს ფენომენი არ არის მხოლოდ აფეთქების ტალღა, რომელსაც აქვს ხმის სიჩქარე, არამედ დეტონაციური ტალღა, რომელიც ვრცელდება 2500 მ/წმ სიჩქარით, მასში არ ხდება ალის 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 დანერგვა 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, თითქმის, ამავე დროს, ამერიკელს მიჩიგანის უნივერსიტეტიდან, ჯ. ნიკოლსს, გაუჩნდა იდეა წვის პალატაში დეტონაციის ტალღის მარყუჟის ჩართვის შესახებ.

როგორ მუშაობს დეტონაციის სარაკეტო ძრავა

ასეთი მბრუნავი ძრავაშედგებოდა 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 უწყვეტი ტალღის შესაქმნელად, შიგნით მიმდინარე პროცესების გასაგებად, რისთვისაც შეიქმნა ფიზიკური და ქიმიური 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 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.

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 შედეგად, 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 დანერგვა 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, 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

გამოძახებულია დეტონაციის ძრავები ნორმალური რეჟიმირომლებიც იყენებენ საწვავის დეტონაციურ წვას. თავად ძრავა შეიძლება იყოს (თეორიულად) ნებისმიერი - შიდაწვის ძრავა, რეაქტიული ან თუნდაც ორთქლი. Თეორიულად. თუმცა, ამ დრომდე, ყველა ცნობილი კომერციულად მისაღები ძრავა ასეთი საწვავის წვის რეჟიმებით, რომელსაც ჩვეულებრივ უწოდებენ "აფეთქებას", არ იყო გამოყენებული მათი ... მმმ .... კომერციული მიუღებლობის გამო..

წყარო:

რა სარგებლობა მოაქვს დეტონაციურ წვას ძრავებში? უხეში გამარტივება და განზოგადება, მსგავსი რამ:

უპირატესობები

1. ჩვეულებრივი წვის ჩანაცვლება დეტონაციით, დარტყმითი ტალღის ფრონტის გაზის დინამიკის მახასიათებლების გამო, ზრდის ნარევის წვის თეორიულ მაქსიმალურ მისაღწევ სისრულეს, რაც შესაძლებელს ხდის ძრავის ეფექტურობის გაზრდას და მოხმარების შემცირებას დაახლოებით 5-20%-ით. ეს ეხება ყველა ტიპის ძრავებს, როგორც შიდა წვის ძრავებს, ასევე რეაქტიულ ძრავებს.

2. ნაწილის წვის სიჩქარე საწვავის ნარევიიზრდება დაახლოებით 10-100-ჯერ, რაც ნიშნავს, რომ თეორიულად შესაძლებელია შიდა წვის ძრავის ლიტრის მოცულობის გაზრდა (ან კონკრეტული ბიძგირეაქტიული ძრავებისთვის წონის კილოგრამზე) დაახლოებით ამდენივე ჯერ. ეს ფაქტორი ასევე აქტუალურია ყველა ტიპის ძრავისთვის.

3. ფაქტორი აქტუალურია მხოლოდ ყველა ტიპის რეაქტიული ძრავისთვის: ვინაიდან წვის პროცესები მიმდინარეობს წვის პალატაში ზებგერითი სიჩქარით, ხოლო წვის პალატაში ტემპერატურა და წნევა მრავალჯერ იზრდება, არსებობს შესანიშნავი თეორიული შესაძლებლობა გამრავლებისთვის. გამონაბოლქვი სიჩქარე რეაქტიული ნაკადისაქშენიდან. რაც თავის მხრივ იწვევს ბიძგის პროპორციულ ზრდას, სპეციფიკურ იმპულსს, ეფექტურობას და/ან ძრავის მასის და საჭირო საწვავის შემცირებას.

ეს სამივე ფაქტორი ძალიან მნიშვნელოვანია, მაგრამ ისინი არა რევოლუციური, არამედ, ასე ვთქვათ, ევოლუციური ხასიათისაა. რევოლუციური არის მეოთხე და მეხუთე ფაქტორი და ის ეხება მხოლოდ რეაქტიულ ძრავებს:

4. მხოლოდ დეტონაციური ტექნოლოგიების გამოყენება იძლევა საშუალებას შექმნას მისაღები მასის, ზომისა და ბიძგის უნივერსალური რეაქტიული ძრავა პირდაპირი დინების (და, შესაბამისად, ატმოსფერული ოქსიდიზატორზე!) დიაპაზონის პრაქტიკული და ფართომასშტაბიანი განვითარებისთვის. მდე სუპერ- და ჰიპერბგერითი სიჩქარე 0-20 Mach.

5. მხოლოდ დეტონაციის ტექნოლოგიები იძლევა ქიმიური სარაკეტო ძრავებიდან (საწვავის ოქსიდიზატორის ორთქლის) გამოწურვას. სიჩქარის პარამეტრებისაჭიროა მათი ფართო გამოყენებისთვის პლანეტათაშორის ფრენებში.

პუნქტები 4 და 5. თეორიულად გვიჩვენებს ა) იაფი გზაახლო კოსმოსში და ბ) გზა პილოტირებული გაშვებისკენ უახლოეს პლანეტებამდე, 3500 ტონაზე მეტი წონის ამაზრზენი სუპერმძიმე გამშვები მანქანების შექმნის საჭიროების გარეშე.

დეტონაციური ძრავების უარყოფითი მხარეები მათი უპირატესობებიდან გამომდინარეობს:

წყარო:

1. წვის სიჩქარე იმდენად მაღალია, რომ ყველაზე ხშირად ამ ძრავებს შეუძლიათ მხოლოდ ციკლურად იმუშაონ: შემავალი-დამწვრობა. რაც მინიმუმ სამჯერ ამცირებს ლიტრის მაქსიმალურ მისაღწევ სიმძლავრეს და/ან ბიძგს, ზოგჯერ ართმევს თავად იდეას მნიშვნელობას.

2. დეტონაციის ძრავების წვის პალატაში მათი აწევის ტემპერატურა, წნევა და ტემპი ისეთია, რომ ჩვენთვის ცნობილი მასალების უმეტესობის პირდაპირ გამოყენებას გამორიცხავს. ყველა მათგანი ძალიან სუსტია მარტივი, იაფი და ეფექტური ძრავის შესაქმნელად. საჭიროა ან ფუნდამენტურად ახალი მასალების მთელი ოჯახი, ან დიზაინის ხრიკების გამოყენება, რომლებიც ჯერ არ არის შემუშავებული. მასალები არ გვაქვს და დიზაინის გართულება, ისევ, ხშირად აზრს კარგავს მთელ იდეას.

თუმცა, არის სფერო, სადაც დეტონაციის ძრავები შეუცვლელია. ეს არის ეკონომიკურად მომგებიანი ატმოსფერული ჰიპერბგერითი სიჩქარის დიაპაზონი 2-20 მაქს. ამრიგად, ბრძოლა მიმდინარეობს სამ ფრონტზე:

1. შექმენით ძრავის დიაგრამა უწყვეტი დეტონაციაწვის პალატაში. რაც მოითხოვს სუპერკომპიუტერებს და არატრივიალურ თეორიულ მიდგომებს მათი ჰემოდინამიკის გამოსათვლელად. ამ სფეროში, როგორც ყოველთვის, დაწყევლილმა ქურთუკებმა ლიდერობდნენ და პირველად მსოფლიოში თეორიულად აჩვენეს, რომ უწყვეტი დელეგირება ზოგადად შესაძლებელია. გამოგონება, აღმოჩენა, პატენტი - ყველაფერი. და მათ დაიწყეს პრაქტიკული სტრუქტურის დამზადება ჟანგიანი მილებისა და ნავთისგან.

2. შემოქმედება კონსტრუქციული გადაწყვეტილებებიგამოყენების შესაძლებლობას კლასიკური მასალები. მთვრალი დათვებით დაწყევლილი ქურთუკები და აი, პირველებმა მოიგონეს და დაამზადეს ლაბორატორიული მრავალკამერიანი ძრავა, რომელიც უკვე თვითნებურად დიდი ხანია მუშაობს. ბიძგი სუ27-ის ძრავის მსგავსია, წონა კი ისეთი, რომ 1 (ერთი!) ბაბუა ხელში უჭირავს. მაგრამ რადგან არაყი დაიწვა, ძრავა ამ დროისთვის პულსირებული აღმოჩნდა. მეორეს მხრივ, ნაბიჭვარი ისე სუფთად მუშაობს, რომ მისი ჩართვა შესაძლებელია სამზარეულოშიც კი (სადაც ქვილთუშული ქურთუკები ფაქტობრივად ჩამორეცხეს არაყსა და ბალალაიკას შორის)

3. მომავალი ძრავებისთვის სუპერმასალის შექმნა. ეს ტერიტორია ყველაზე მკაცრი და საიდუმლოა. მასში გარღვევის შესახებ ინფორმაცია არ მაქვს.

ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარე, განიხილეთ დეტონაციის პერსპექტივები, დგუშიანი შიდა წვის ძრავა. მოგეხსენებათ, წნევის მატება კლასიკური განზომილებების წვის პალატაში, შიდა წვის ძრავში დეტონაციის დროს, უფრო სწრაფი სიჩქარეხმა. იმავე დიზაინში დარჩენის შემთხვევაში, არ არსებობს მექანიკური დგუშის დამზადება და თუნდაც მნიშვნელოვანი შეკრული მასებით, ცილინდრში გადაადგილება დაახლოებით იგივე სიჩქარით. კლასიკური განლაგების დრო ასევე ვერ მუშაობს ასეთ სიჩქარეზე. აქედან გამომდინარე, კლასიკური ICE-ის პირდაპირი გადაქცევა დეტონაციად უაზროა პრაქტიკული თვალსაზრისით. ძრავა საჭიროებს ხელახლა დიზაინს. მაგრამ როგორც კი ჩვენ დავიწყებთ ამის გაკეთებას, აღმოჩნდება, რომ დგუში ამ დიზაინში არის უბრალოდ დამატებითი დეტალი. მაშასადამე, IMHO, დგუშის დეტონაციის ICE არის ანაქრონიზმი.

რუსეთში დეტონაციის სარაკეტო ძრავები წარმატებით გამოსცადეს. პეტრ ლევოჩკინმა, აკადემიკოს V.P. გლუშკოს სახელობის NPO Energomash-ის მთავარმა დიზაინერმა, RG-თან ინტერვიუში ისაუბრა იმაზე, შესაძლებელია თუ არა მათ საფუძველზე ჰიპერბგერითი იარაღის შექმნა 2018 წლის 19 იანვარი, 10:48

ჩატარდა ეგრეთ წოდებული სადეტონაციო სარაკეტო ძრავების წარმატებული გამოცდები, რამაც ძალიან საინტერესო შედეგი მისცა. ამ მიმართულებით განვითარების სამუშაოები გაგრძელდება.

დეტონაცია აფეთქებაა. შესაძლებელია თუ არა მისი მართვადი? შესაძლებელია თუ არა ასეთი ძრავების ბაზაზე ჰიპერბგერითი იარაღის შექმნა? რომელი სარაკეტო ძრავები წაიყვანს დაუსახლებელ და პილოტირებულ მანქანებს ახლო კოსმოსში? ეს იყო ჩვენი საუბარი გენერალური დირექტორის მოადგილესთან - აკადემიკოს ვ.პ.გლუშკოს სახელობის NPO Energomash-ის მთავარ დიზაინერთან პეტრ ლევოჩკინთან.

პეტრ სერგეევიჩ, რა შესაძლებლობებს ხსნის ახალი ძრავები?

პეტრ ლევოჩკინი: თუ მოკლევადიან პერსპექტივაზე ვსაუბრობთ, დღეს ჩვენ ვმუშაობთ ძრავებზე ისეთი რაკეტებისთვის, როგორიცაა Angara A5V და Soyuz-5, ისევე როგორც სხვა, რომლებიც წინასწარ დიზაინის ეტაპზეა და ფართო საზოგადოებისთვის უცნობია. ზოგადად, ჩვენი ძრავები შექმნილია რაკეტის ასაწევად ციური სხეულის ზედაპირიდან. და ეს შეიძლება იყოს ნებისმიერი - ხმელეთის, მთვარის, მარსიანული. ასე რომ, თუ მთვარის ან მარსის პროგრამები განხორციელდება, აუცილებლად მივიღებთ მონაწილეობას.

როგორია თანამედროვე სარაკეტო ძრავების ეფექტურობა და არის თუ არა მათი გაუმჯობესების გზები?

პეტრ ლევოჩკინი: თუ ვსაუბრობთ ძრავების ენერგეტიკულ და თერმოდინამიკურ პარამეტრებზე, მაშინ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ჩვენმა, ისევე როგორც დღეს საუკეთესო უცხოურმა ქიმიურ სარაკეტო ძრავებმა, გარკვეულ სრულყოფილებას მიაღწიეს. მაგალითად, საწვავის წვის სისრულე 98,5 პროცენტს აღწევს. ანუ ძრავში არსებული საწვავის თითქმის მთელი ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება საქშენიდან გამავალი გაზის ჭავლის თერმულ ენერგიად.

ძრავები შეიძლება გაუმჯობესდეს მრავალი გზით. ეს მოიცავს უფრო ენერგო ინტენსიური საწვავის კომპონენტების გამოყენებას, ახალი მიკროსქემის დიზაინის დანერგვას და წვის პალატაში წნევის მატებას. კიდევ ერთი მიმართულებაა ახალი, მათ შორის დანამატის ტექნოლოგიების გამოყენება შრომის ინტენსივობის შესამცირებლად და, შედეგად, ღირებულების შემცირების მიზნით. სარაკეტო ძრავა. ეს ყველაფერი იწვევს გამომავალი დატვირთვის ღირებულების შემცირებას.

თუმცა, უფრო დეტალური შემოწმების შემდეგ, ცხადი ხდება, რომ ძრავების ენერგეტიკული მახასიათებლების ტრადიციული გზით გაზრდა არაეფექტურია.

კონტროლირებადი საწვავის აფეთქების გამოყენებამ შეიძლება რაკეტას ხმის სიჩქარეზე რვაჯერ აღემატებოდეს

რატომ?

პეტრ ლევოჩკინი: წვის პალატაში წნევისა და საწვავის მოხმარების გაზრდა ბუნებრივად გაზრდის ძრავის ბიძგს. მაგრამ ეს მოითხოვს პალატის და ტუმბოების კედლების სისქის გაზრდას. შედეგად, სტრუქტურის სირთულე და მისი მასა იზრდება და ენერგიის მომატება არც ისე დიდი აღმოჩნდება. თამაში არ დაჯდება სანთელი.

ანუ სარაკეტო ძრავებმა ამოწურა მათი განვითარების რესურსი?

პეტრ ლევოჩკინი: ნამდვილად არა. ლაპარაკი ტექნიკური ენა, მათი გაუმჯობესება შესაძლებელია ინტრამოტორული პროცესების ეფექტურობის გაზრდით. არსებობს ქიმიური ენერგიის თერმოდინამიკური გადაქცევის ციკლები გამავალი ჭავლის ენერგიად, რომლებიც ბევრად უფრო ეფექტურია ვიდრე კლასიკური წვა. სარაკეტო საწვავი. ეს არის დეტონაციის წვის ციკლი და ჰამფრის ციკლი მასთან ახლოს.

საწვავის დეტონაციის ეფექტი აღმოაჩინა ჩვენმა თანამემამულემ - მოგვიანებით აკადემიკოსმა იაკოვ ბორისოვიჩ ზელდოვიჩმა ჯერ კიდევ 1940 წელს. ამ ეფექტის პრაქტიკაში განხორციელება ძალიან დიდ პერსპექტივას გვპირდებოდა სარაკეტო მეცნიერებაში. გასაკვირი არ არის, რომ გერმანელები იმავე წლებში აქტიურად იკვლევდნენ წვის დეტონაციის პროცესს. მაგრამ მათ არ მიაღწიეს წინ არა მთლად წარმატებულ ექსპერიმენტებს.

თეორიულმა გამოთვლებმა აჩვენა, რომ დეტონაციური წვა 25 პროცენტით უფრო ეფექტურია, ვიდრე იზობარული ციკლი, რაც შეესაბამება საწვავის წვას მუდმივი წნევის დროს, რომელიც ხორციელდება თანამედროვე თხევადი საწვავის ძრავების კამერებში.

და რა იძლევა დეტონაციური წვის უპირატესობას კლასიკურთან შედარებით?

პეტრ ლევოჩკინი: კლასიკური წვის პროცესი ქვებგერითია. დეტონაცია - ზებგერითი. რეაქციის სიჩქარე მცირე მოცულობით იწვევს უზარმაზარ სითბოს გამოყოფას - ის რამდენიმე ათასჯერ მეტია, ვიდრე ქვებგერითი წვის დროს, რომელიც განხორციელებულია კლასიკურ სარაკეტო ძრავებში, საწვავის იგივე მასით. და ჩვენთვის ძრავის ინჟინრებისთვის, ეს ნიშნავს, რომ გაცილებით მცირე დეტონაციის ძრავით და საწვავის მცირე მასით, შეგიძლიათ მიიღოთ იგივე ბიძგი, როგორც თანამედროვე უზარმაზარი თხევადი რაკეტების ძრავებში.

საიდუმლო არ არის, რომ საწვავის დეტონაციური წვის მქონე ძრავები ასევე ვითარდება საზღვარგარეთ. როგორია ჩვენი პოზიციები? დავთმობთ, მივდივართ მათ დონეზე თუ ლიდერები ვართ?

პეტრ ლევოჩკინი: ჩვენ არაფრით ჩამოვრჩებით - ეს უდავოა. მაგრამ ვერ ვიტყვი, რომ ჩვენც ლიდერები ვართ. თემა საკმაოდ დახურულია. ერთ-ერთი მთავარი ტექნოლოგიური საიდუმლო არის ის, თუ როგორ უნდა დავრწმუნდეთ, რომ სარაკეტო ძრავის საწვავი და ოქსიდიზატორი არ დაიწვას, არამედ აფეთქდეს წვის კამერის განადგურების გარეშე. ეს არის, ფაქტობრივად, რომ რეალური აფეთქება იყოს კონტროლირებადი და მართვადი. ცნობისთვის: დეტონაცია არის საწვავის წვა ზებგერითი დარტყმის ტალღის წინ. არსებობს იმპულსური დეტონაცია, როდესაც დარტყმითი ტალღა მოძრაობს კამერის ღერძის გასწვრივ და ერთი ცვლის მეორეს, ასევე უწყვეტი (სპინი) დეტონაცია, როდესაც დარტყმითი ტალღები კამერაში მოძრაობენ წრეში.

რამდენადაც ჩვენთვის ცნობილია, თქვენი სპეციალისტების მონაწილეობით ჩატარდა დეტონაციის წვის ექსპერიმენტული კვლევები. რა შედეგები იქნა მიღებული?

პეტრ ლევოჩკინი: სამუშაო გაკეთდა თხევადი დეტონაციის სარაკეტო ძრავის მოდელის კამერის შესაქმნელად. პროექტზე მუშაობდა რუსეთის წამყვანი სამეცნიერო ცენტრების დიდი თანამშრომლობა გაფართოებული კვლევის ფონდის პატრონაჟით. მათ შორის, ჰიდროდინამიკის ინსტიტუტი. მ.ა. ლავრენტიევი, მაისი, "კელდიშის ცენტრი", ცენტრალური ინსტიტუტისაავიაციო ძრავის მშენებლობა მათ. პ.ი. ბარანოვი, მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის მექანიკა-მათემატიკის ფაკულტეტი. ჩვენ შევთავაზეთ ნავთის გამოყენება, როგორც საწვავი, ხოლო აირისებრი ჟანგბადი, როგორც ჟანგვის აგენტი. თეორიული და ექსპერიმენტული კვლევების პროცესში დადასტურდა ასეთ კომპონენტებზე დაფუძნებული დეტონაციური სარაკეტო ძრავის შექმნის შესაძლებლობა. მიღებული მონაცემების საფუძველზე ჩვენ შევიმუშავეთ, დავამზადეთ და წარმატებით გამოვცადეთ მოდელის დეტონაციის კამერა 2 ტონა ბიძგით და წვის პალატაში წნევით დაახლოებით 40 ატმ.

ეს ამოცანა პირველად მოგვარდა არა მხოლოდ რუსეთში, არამედ მსოფლიოში. ასე რომ, რა თქმა უნდა, იყო პრობლემები. ჯერ ერთი, ისინი დაკავშირებულია ჟანგბადის სტაბილური დეტონაციის უზრუნველყოფასთან ნავთი და მეორეც, კამერის სახანძრო კედლის საიმედო გაგრილების უზრუნველყოფას ფარდის გაგრილების გარეშე და უამრავ სხვა პრობლემასთან, რომელთა არსი მხოლოდ ნათელია. სპეციალისტები.

შეიძლება თუ არა დეტონაციის ძრავის გამოყენება ჰიპერბგერით რაკეტებში?

პეტრ ლევოჩკინი: შესაძლებელია და საჭიროც. თუ მხოლოდ იმიტომ, რომ მასში საწვავის წვა არის ზებგერითი. და იმ ძრავებში, რომლებზეც ახლა ისინი ცდილობენ შექმნან კონტროლირებადი ჰიპერბგერითი თვითმფრინავი, წვა არის ქვებგერითი. და ეს ქმნის უამრავ პრობლემას. ყოველივე ამის შემდეგ, თუ ძრავში წვა არის ქვებგერითი და ძრავა დაფრინავს, ვთქვათ, 5 მახის სიჩქარით (ერთი მახი სიჩქარის ტოლიხმა), აუცილებელია შემომავალი ჰაერის ნაკადის შენელება ხმის რეჟიმში. შესაბამისად, ამ შენელების მთელი ენერგია გარდაიქმნება სიცხეში, რაც იწვევს სტრუქტურის დამატებით გადახურებას.

და დეტონაციის ძრავში წვის პროცესი ხდება ხმის სიჩქარეზე მინიმუმ ორნახევარჯერ მეტი სიჩქარით. და, შესაბამისად, შეგვიძლია ამ რაოდენობით გავზარდოთ თვითმფრინავის სიჩქარე. ანუ უკვე საუბარია არა ხუთზე, არამედ რვა საქანელაზე. ეს არის ჰიპერბგერითი ძრავებით თვითმფრინავების ამჟამად მისაღწევი სიჩქარე, რომელიც გამოიყენებს დეტონაციის წვის პრინციპს.

განხილულია იმპულსური დეტონაციის ძრავების განვითარების პრობლემა. Მთავარი სამეცნიერო ცენტრებიწამყვანი კვლევები ახალი თაობის ძრავებზე. განხილულია დეტონაციური ძრავების დიზაინის შემუშავების ძირითადი მიმართულებები და ტენდენციები. წარმოდგენილია ასეთი ძრავების ძირითადი ტიპები: იმპულსი, იმპულსური მულტიტუბი, იმპულსი მაღალი სიხშირის რეზონატორით. ბიძგის შექმნის მეთოდში განსხვავება ნაჩვენებია კლასიკურ რეაქტიულ ძრავასთან შედარებით, რომელიც აღჭურვილია Laval საქშენით. აღწერილია წევის კედლისა და წევის მოდულის კონცეფცია. ნაჩვენებია, რომ პულსირებული დეტონაციის ძრავები იხვეწება პულსის გამეორების სიჩქარის გაზრდის მიმართულებით და ამ მიმართულებას აქვს სიცოცხლის უფლება მსუბუქი და იაფი უპილოტო საფრენი აპარატების სფეროში, აგრეთვე სხვადასხვა ეჟექტორული ბიძგების გამაძლიერებლების შემუშავებაში. . ნაჩვენებია ფუნდამენტური ხასიათის ძირითადი სირთულეები დეტონაციის ტურბულენტური ნაკადის მოდელირებისას გამოთვლითი პაკეტების გამოყენებით დიფერენციალური ტურბულენტური მოდელების გამოყენებასა და ნავიე-სტოქსის განტოლებების დროის საშუალოდ გაანგარიშების საფუძველზე.

დეტონაციის ძრავა

იმპულსური დეტონაციის ძრავა

1. Bulat P.V., Zasukhin O.N., Prodan N.V. ქვედა წნევის ექსპერიმენტული კვლევების ისტორია // ძირითადი კვლევა. - 2011. - No12 (3). - S. 670-674 წწ.

2. Bulat P.V., Zasukhin O.N., Prodan N.V. ქვედა წნევის რყევები // ფუნდამენტური კვლევა. - 2012. - No 3. - S. 204–207.

3. Bulat P.V., Zasukhin O.N., Prodan N.V. ტურბულენტური მოდელების გამოყენების თავისებურებები მოწინავე საჰაერო რეაქტიული ძრავების ზებგერითი ბილიკების ნაკადების გაანგარიშებისას // ძრავა. - 2012. - No 1. - გვ 20–23.

4. Bulat P.V., Zasukhin O.N., Uskov V.N. ნაკადის რეჟიმის კლასიფიკაციის შესახებ არხში უეცარი გაფართოებით // თერმოფიზიკა და აერომექანიკა. - 2012. - No 2. - S. 209–222.

5. Bulat P.V., Prodan N.V. ქვედა წნევის დაბალი სიხშირის ნაკადის რხევებზე // ფუნდამენტური კვლევა. - 2013. - No4 (3). – S. 545–549.

6. ლარიონოვი ს.იუ., ნეჩაევი იუ.ნ., მოხოვი ა.ა. მაღალი სიხშირის პულსირებული დეტონაციის ძრავის წევის მოდულის "ცივი" გაწმენდის კვლევა და ანალიზი // MAI-ს ბიულეტენი. - T.14. - No 4 - M .: გამომცემლობა MAI-Print, 2007. - S. 36–42.

7. ტარასოვი ა.ი., შჩიპაკოვი ვ.ა. იმპულსური დეტონაციის ტექნოლოგიების გამოყენების პერსპექტივები ტურბორეაქტიული ძრავა. OAO NPO Saturn NTC im. A. Lyulki, მოსკოვი, რუსეთი. მოსკოვის საავიაციო ინსტიტუტი (სტუ). - Მოსკოვი, რუსეთი. ISSN 1727-7337. საჰაერო კოსმოსური ინჟინერია და ტექნოლოგია, 2011. - No 9 (86).

აშშ-ს დეტონაციის პროექტები შედის განვითარების პროგრამაში პერსპექტიული ძრავები IHPTET. თანამშრომლობა მოიცავს თითქმის ყველაფერს კვლევითი ცენტრებიმუშაობს ძრავის მშენებლობის სფეროში. მხოლოდ NASA ამ მიზნებისთვის წელიწადში 130 მილიონ დოლარამდე გამოყოფს. ეს ადასტურებს კვლევის აქტუალურობას ამ მიმართულებით.

დეტონაციის ძრავების სფეროში მუშაობის მიმოხილვა

მსოფლიოს წამყვანი მწარმოებლების საბაზრო სტრატეგია მიზნად ისახავს არა მხოლოდ ახალი რეაქტიული დეტონაციის ძრავების შემუშავებას, არამედ არსებულის მოდერნიზაციას მათში ტრადიციული წვის კამერის დეტონაციით ჩანაცვლებით. გარდა ამისა, დეტონაციის ძრავები შეიძლება გახდეს შემადგენელი ელემენტიკომბინირებული მცენარეები სხვადასხვა სახისმაგალითად, გამოიყენება როგორც ტურბოფენის ძრავის შემდგომი დამწვრობა, როგორც ამწევი ეჟექტორის ძრავები VTOL თვითმფრინავებში (მაგალითი ნახ. 1-ში არის Boeing VTOL სატრანსპორტო პროექტი).

აშშ-ში მრავალი კვლევითი ცენტრი და უნივერსიტეტი ავითარებს დეტონაციის ძრავებს: ASI, NPS, NRL, APRI, MURI, Stanford, USAF RL, NASA Glenn, DARPA-GE C&RD, Combustion Dynamics Ltd, Defense Research Establishments, Suffield and Valcartier, Uniyersite. de Poitiers, ტეხასის უნივერსიტეტი არლინგტონში, Uniyersite de Poitiers, McGill University, Pennsylvania State University, Princeton University.

წამყვან პოზიციას დეტონაციის ძრავების განვითარებაში იკავებს სპეციალიზებული ცენტრი Seattle Aerosciences Center (SAC), რომელიც 2001 წელს შეიძინა პრატმა და უიტნიმ Adroit Systems-ისგან. ცენტრის მუშაობის უმეტესი ნაწილი ფინანსდება საჰაერო ძალებისა და NASA-ს მიერ უწყებათაშორისი პროგრამის ინტეგრირებული მაღალი ანაზღაურების სარაკეტო ტექნოლოგიის პროგრამის (IHPRPTP) ბიუჯეტიდან, რომელიც მიზნად ისახავს ახალი ტექნოლოგიების შექმნას სხვადასხვა ტიპის რეაქტიული ძრავებისთვის.

ბრინჯი. 1. პატენტი აშშ 6,793,174 B2 ბოინგის მიერ, 2004 წ.

საერთო ჯამში, 1992 წლიდან, SAC-ის სპეციალისტებმა ჩაატარეს ექსპერიმენტული ნიმუშების 500-ზე მეტი ტესტირება. იმპულსური დეტონაციის ძრავებზე (PDE) მუშაობას ატმოსფერული ჟანგბადის მოხმარებით ახორციელებს SAC ცენტრი აშშ-ს საზღვაო ძალების დაკვეთით. პროგრამის სირთულის გათვალისწინებით, საზღვაო ძალების სპეციალისტებმა მის განხორციელებაში ჩართო დეტონაციის ძრავებში ჩართული თითქმის ყველა ორგანიზაცია. გარდა პრატიდა Whitney, United Technologies Research Center (UTRC) და Boeing Phantom Works-ი ჩართული არიან სამუშაოებში.

ამჟამად ჩვენს ქვეყანაში ამის შესახებ აქტუალური საკითხითეორიულად მოქმედებს რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის (RAS) შემდეგი უნივერსიტეტები და ინსტიტუტები: ქიმიური ფიზიკის ინსტიტუტი RAS (ICP), მექანიკური ინჟინერიის ინსტიტუტი RAS, ინსტიტუტი. მაღალი ტემპერატურა RAS (IVTAN), ნოვოსიბირსკის ჰიდროდინამიკის ინსტიტუტი. ლავრენტიევი (ISIL), თეორიული და გამოყენებითი მექანიკის ინსტიტუტი. ხრისტიანოვიჩი (ITMP), ფიზიკურ-ტექნიკური ინსტიტუტი. იოფე, მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტი (MGU), მოსკოვის სახელმწიფო საავიაციო ინსტიტუტი (MAI), ნოვოსიბირსკის სახელმწიფო უნივერსიტეტი, ჩებოქსარის სახელმწიფო უნივერსიტეტი, სარატოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტი და ა.შ.

პულსური დეტონაციის ძრავებზე მუშაობის მიმართულებები

მიმართულება No1 - კლასიკური პულსური დეტონაციის ძრავა (PDE). ტიპიური წვის პალატა რეაქტიული ძრავაშედგება საქშენებისაგან საწვავის ოქსიდიზატორთან შერევისთვის, საწვავის ნარევის აალების მოწყობილობასა და თავად ალი მილისგან, რომელშიც ხდება რედოქსული რეაქციები (წვა). ალი მილი მთავრდება საქშენით. როგორც წესი, ეს არის Laval საქშენი, რომელსაც აქვს შემცირებული ნაწილი, მინიმალური კრიტიკული მონაკვეთი, რომელშიც წვის პროდუქტების სიჩქარე უდრის ხმის ადგილობრივ სიჩქარეს, გაფართოებული ნაწილი, რომელშიც წვის პროდუქტების სტატიკური წნევაა. შემცირდა წნევამდე გარემო, რაც შეიძლება მეტი. ძალიან უხეშია ძრავის ბიძგის შეფასება, როგორც საქშენის კრიტიკული მონაკვეთის ფართობი, გამრავლებული წვის პალატაში და გარემოში წნევის სხვაობით. ამრიგად, ბიძგი უფრო მაღალია, რაც უფრო მაღალია წნევა წვის პალატაში.

იმპულსური დეტონაციის ძრავის ბიძგი განისაზღვრება სხვა ფაქტორებით - დეტონაციის ტალღის მიერ იმპულსის გადატანა ბიძგების კედელზე. საქშენი ამ შემთხვევაში საერთოდ არ არის საჭირო. პულსის დეტონაციის ძრავებს აქვთ საკუთარი ნიშა - იაფი და ერთჯერადი თვითმფრინავი. ამ ნიშაში ისინი წარმატებით ვითარდებიან პულსის გამეორების სიჩქარის გაზრდის მიმართულებით.

IDD-ის კლასიკური გარეგნობა არის წვის ცილინდრული კამერა, რომელსაც აქვს ბრტყელი ან სპეციალურად პროფილირებული კედელი, რომელსაც ეწოდება "ნახაზი კედელი" (ნახ. 2). IDD მოწყობილობის სიმარტივე მისი უდავო უპირატესობაა. როგორც ხელმისაწვდომი პუბლიკაციების ანალიზი აჩვენებს, PDE-ს შემოთავაზებული სქემების მრავალფეროვნების მიუხედავად, ყველა მათგანი ხასიათდება მნიშვნელოვანი სიგრძის დეტონაციის მილების გამოყენებით რეზონანსულ მოწყობილობებად და სარქველების გამოყენებით, რომლებიც უზრუნველყოფენ სამუშაო სითხის პერიოდულ მიწოდებას.

უნდა აღინიშნოს, რომ ტრადიციული დეტონაციური მილების საფუძველზე შექმნილ PDE-ს, მიუხედავად მაღალი თერმოდინამიკური ეფექტურობისა ერთ პულსაციაში, აქვს კლასიკური პულსირებული საჰაერო რეაქტიული ძრავებისთვის დამახასიათებელი უარყოფითი მხარეები, კერძოდ:

პულსაციების დაბალი სიხშირე (10 ჰც-მდე), რაც განსაზღვრავს წევის საშუალო ეფექტურობის შედარებით დაბალ დონეს;

მაღალი თერმული და ვიბრაციული დატვირთვები.

ბრინჯი. 2. წრიული დიაგრამაპულსის დეტონაციის ძრავა (PDE)

მიმართულება No2 - Multipipe IDD. IDD-ის განვითარების მთავარი ტენდენციაა მრავალ მილების სქემაზე გადასვლა (ნახ. 3). ასეთ ძრავებში, ერთი მილის მუშაობის სიხშირე რჩება დაბალი, მაგრამ სხვადასხვა მილებში პულსების მონაცვლეობის გამო, დეველოპერები იმედოვნებენ, რომ მიიღებენ მისაღები სპეციფიკურ მახასიათებლებს. როგორც ჩანს, ასეთი სქემა საკმაოდ გამოსადეგია, თუ მოგვარებულია ვიბრაციების და ბიძგების ასიმეტრიის პრობლემა, ასევე ქვედა წნევის პრობლემა, კერძოდ, შესაძლო დაბალი სიხშირის რხევები ქვედა რეგიონში მილებს შორის.

ბრინჯი. 3. პულსური დეტონაციის ძრავა (PDE) ტრადიციული სქემის დეტონაციის მილების შეკვრით, როგორც რეზონატორები.

მიმართულება No3 - IDD მაღალი სიხშირის რეზონატორით. ასევე არსებობს ალტერნატიული მიმართულება - ახლახან ფართოდ რეკლამირებული სქემა წევის მოდულებით (ნახ. 4), რომელსაც აქვს სპეციალურად პროფილირებული მაღალი სიხშირის რეზონატორი. ამ მიმართულებით მუშაობა NTC im-ში მიმდინარეობს. ა. ლიულკა და მაისში. სქემა გამოირჩევა რომელიმეს არარსებობით მექანიკური სარქველებიდა წყვეტილი ანთების მოწყობილობები.

შემოთავაზებული სქემის IDD-ის წევის მოდული შედგება რეაქტორისა და რეზონატორისგან. რეაქტორი ემსახურება მომზადებას საწვავი-ჰაერის ნარევიდეტონაციურ წვას, მოლეკულების დაშლას აალებადი ნარევირეაქტიულ კომპონენტებში. ასეთი ძრავის მუშაობის ერთი ციკლის სქემატური დიაგრამა ნათლად არის ნაჩვენები ნახ. ხუთი.

ურთიერთქმედება რეზონატორის ქვედა ზედაპირთან, როგორც დაბრკოლებასთან, შეჯახების პროცესში დეტონაციის ტალღა მას გადასცემს იმპულსს ზედმეტი წნევის ძალებისგან.

IDD-ს მაღალი სიხშირის რეზონატორებით აქვს წარმატების უფლება. კერძოდ, მათ შეუძლიათ მოითხოვონ შემდგომი დამწვრობის მოდერნიზება და მარტივი ტურბორეაქტიული ძრავების დახვეწა, რომლებიც კვლავ განკუთვნილია იაფი უპილოტო საფრენი აპარატებისთვის. მაგალითად, MAI-სა და CIAM-ის მცდელობა, მოდერნიზდეს MD-120 ტურბორეაქტიული ძრავა ამ გზით წვის კამერის ჩანაცვლებით საწვავის ნარევის გააქტიურების რეაქტორით და ტურბინის უკან მაღალი სიხშირის რეზონატორებით წევის მოდულების დაყენებით. აქამდე ვერ მოხერხდა სამუშაო დიზაინის შექმნა, რადგან. რეზონატორების პროფილირებისას ავტორები იყენებენ შეკუმშვის ტალღების ხაზოვან თეორიას, ე.ი. გამოთვლები ხორციელდება აკუსტიკური მიახლოებით. დეტონაციის ტალღების და შეკუმშვის ტალღების დინამიკა აღწერილია სრულიად განსხვავებული მათემატიკური აპარატით. მაღალი სიხშირის რეზონატორების გამოსათვლელად სტანდარტული რიცხვითი პაკეტების გამოყენებას აქვს ფუნდამენტური შეზღუდვა. ყველაფერი თანამედროვე მოდელებიტურბულენტები ეფუძნება ნავიერ-სტოქსის განტოლებებს (აირების დინამიკის ძირითადი განტოლებები) საშუალოდ დროში. გარდა ამისა, შემოღებულია ბუსინესკის ვარაუდი, რომ ტურბულენტური ხახუნის დაძაბულობის ტენსორი სიჩქარის გრადიენტის პროპორციულია. ორივე დაშვება არ არის დაკმაყოფილებული ტურბულენტურ ნაკადებში დარტყმის ტალღებით, თუ დამახასიათებელი სიხშირეები შედარებულია ტურბულენტური პულსაციის სიხშირესთან. სამწუხაროდ, სწორედ ასეთ შემთხვევასთან გვაქვს საქმე, ამიტომ აქ ან უფრო მეტი მოდელის აგებაა საჭირო მაღალი დონე, ან პირდაპირი რიცხვითი სიმულაცია ნავიე-სტოქსის სრულ განტოლებაზე დაფუძნებული ტურბულენტური მოდელების გამოყენების გარეშე (ამჟამინდელი ეტაპისთვის აუტანელი ამოცანა).

ბრინჯი. 4. PDD-ს სქემა მაღალი სიხშირის რეზონატორით

ბრინჯი. სურ. 5. PDE-ს სქემა მაღალი სიხშირის რეზონატორით: SZS - ზებგერითი ჭავლი; SW - დარტყმის ტალღა; Ф - რეზონატორის ფოკუსი; DW - დეტონაციის ტალღა; VR - იშვიათი ტალღა; SHW - ასახული დარტყმის ტალღა

IDD უმჯობესდება პულსის გამეორების სიხშირის გაზრდის მიმართულებით. ამ მიმართულებას აქვს სიცოცხლის უფლება მსუბუქი და იაფფასიანი უპილოტო საფრენი აპარატების სფეროში, ასევე სხვადასხვა ეჟექტორის ბიძგის გამაძლიერებლების შემუშავებაში.

უსკოვი ვ.ნ., ტექნიკურ მეცნიერებათა დოქტორი, სანქტ-პეტერბურგის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ჰიდროაერომექანიკის კათედრის პროფესორი, მათემატიკისა და მექანიკის ფაკულტეტი, ქ.

ემელიანოვი ვ.ნ., ტექნიკურ მეცნიერებათა დოქტორი, პროფესორი, პლაზმური გაზის დინამიკის და სითბოს ინჟინერიის განყოფილების ხელმძღვანელი, BSTU "VOENMEH" A.I. დ.ფ. უსტინოვი, პეტერბურგი.

ნამუშევარი რედაქციამ მიიღო 2013 წლის 14 ოქტომბერს.

ბიბლიოგრაფიული ბმული