რუსები ისევ აშინებენ. ახლა რაკეტის დეტონაციის ძრავით

კოსმოსის კვლევა უნებლიედ ასოცირდება კოსმოსური ხომალდები... ნებისმიერი გამშვები მანქანის გული მისი ძრავაა. მან უნდა განავითაროს პირველი კოსმოსური სიჩქარე - დაახლოებით 7,9 კმ/წმ, რათა ასტრონავტები ორბიტაზე გადაიყვანოს, ხოლო მეორე კოსმოსური სიჩქარე პლანეტის გრავიტაციული ველის დასაძლევად.

ამის მიღწევა ადვილი არ არის, მაგრამ მეცნიერები მუდმივად ეძებენ ამ პრობლემის გადაჭრის ახალ გზებს. დიზაინერები რუსეთიდან კიდევ უფრო შორს წავიდნენ და შეძლეს დეტონაციის განვითარება სარაკეტო ძრავა, რომლის გამოცდებიც წარმატებით დასრულდა. ამ მიღწევას შეიძლება ეწოდოს ნამდვილი გარღვევა კოსმოსური ინჟინერიის სფეროში.

ახალი შესაძლებლობები

რატომ არის დამუხტული დეტონაციის ძრავები დიდი მოლოდინები? მეცნიერთა გათვლებით, მათი სიმძლავრე 10 ათასჯერ მეტი იქნება არსებული სარაკეტო ძრავების სიმძლავრეზე. უფრო მეტიც, ისინი ბევრს მოიხმარენ ნაკლები საწვავი, ხოლო მათი წარმოება დაბალი თვითღირებულებითა და მომგებიანობით იქნება გამორჩეული. რა არის ამის მიზეზი?

ეს ყველაფერი ეხება საწვავის ჟანგვის რეაქციას. თუ თანამედროვე რაკეტები იყენებენ დეფლაგრაციის პროცესს - საწვავის ნელი (ქვებგერითი) წვას მუდმივი წნევით, მაშინ დეტონაციის სარაკეტო ძრავა ფუნქციონირებს აფეთქების, დეტონაციის გამო. აალებადი ნარევი... ის იწვის ზებგერითი სიჩქარით დიდი რაოდენობით თერმული ენერგიის გამოთავისუფლებით დარტყმის ტალღის გავრცელების პარალელურად.

განვითარება და ტესტირება რუსული ვერსიადეტონაციის ძრავას ამუშავებდა სპეციალიზებული ლაბორატორია „დეტონაცია LRE“ „ენერგომაშის“ საწარმოო კომპლექსის შემადგენლობაში.

ახალი ძრავების უპირატესობა

მსოფლიოს წამყვანი მეცნიერები 70 წელია სწავლობენ და ავითარებენ დეტონაციის ძრავებს. მთავარი მიზეზი, რომელიც ხელს უშლის ამ ტიპის ძრავის შექმნას, არის საწვავის უკონტროლო სპონტანური წვა. გარდა ამისა, დღის წესრიგში იყო საწვავის და ოქსიდიზატორის ეფექტური შერევის, ასევე საქშენისა და ჰაერის ამღების ინტეგრაციის ამოცანები.

ამ პრობლემების გადაჭრის შემდეგ შესაძლებელი იქნება დეტონაციური სარაკეტო ძრავის შექმნა, რომელიც თავისთავად ტექნიკური მახასიათებლებიდროს გაუსწრებს. ამავდროულად, მეცნიერები ამ უპირატესობებს უწოდებენ:

1. სიჩქარის განვითარების უნარი ქვებგერით და ჰიპერბგერით დიაპაზონში.
2. ბევრი მოძრავი ნაწილის ამოღება დიზაინიდან.
3. ელექტროსადგურის დაბალი წონა და ღირებულება.
4. მაღალი თერმოდინამიკური ეფექტურობა.

სერიულად მოცემული ტიპიძრავა არ იყო წარმოებული. ის პირველად გამოსცადეს დაბალ მფრინავ თვითმფრინავებზე 2008 წელს. გამშვები მანქანების დეტონაციის ძრავა პირველად რუსმა მეცნიერებმა გამოსცადეს. სწორედ ამიტომ არის ამ ღონისძიებას ასეთი დიდი მნიშვნელობა.

მუშაობის პრინციპი: პულსი და უწყვეტი

ამჟამად მეცნიერები ავითარებენ ინსტალაციებს იმპულსური და უწყვეტი სამუშაო პროცესით. იმპულსური მოქმედების სქემით დეტონაციური სარაკეტო ძრავის მუშაობის პრინციპი ემყარება წვის კამერის ციკლურ შევსებას აალებადი ნარევით, მის თანმიმდევრულ ანთებასა და წვის პროდუქტების გარემოში გათავისუფლებას.

შესაბამისად, უწყვეტი მუშაობისას, საწვავი უწყვეტად მიეწოდება წვის პალატას, საწვავი იწვის ერთ ან რამდენიმე დეტონაციურ ტალღაში, რომლებიც მუდმივად ცირკულირებენ ნაკადში. ასეთი ძრავების უპირატესობებია:

1. საწვავის ერთჯერადი ანთება.
2. შედარებით მარტივი კონსტრუქცია.
3. დანადგარების მცირე ზომები და წონა.
4. მეტი ეფექტური გამოყენებააალებადი ნარევი.
5. დაბალი ხმაური, ვიბრაცია და გამონაბოლქვი.

მომავალში, ამ უპირატესობების გამოყენებით, უწყვეტი მუშაობის დეტონაციის თხევადი სარაკეტო ძრავა ჩაანაცვლებს ყველა არსებული დანადგარებიმისი წონის, ზომებისა და ღირებულების მახასიათებლების გამო.

დეტონაციის ძრავის ტესტები

განათლებისა და მეცნიერების სამინისტროს მიერ დაწესებული პროექტის ფარგლებში საშინაო დეტონაციის განყოფილების პირველი გამოცდები ჩატარდა. როგორც პროტოტიპი იყო წარმოდგენილი პატარა ძრავაწვის კამერით 100 მმ დიამეტრით და რგოლის არხის სიგანე 5 მმ. ტესტები ჩატარდა სპეციალურ სტენდზე, ინდიკატორები აღირიცხებოდა მუშაობისას განსხვავებული ტიპებიაალებადი ნარევი - წყალბადი-ჟანგბადი, ბუნებრივი აირი-ჟანგბადი, პროპან-ბუტანი-ჟანგბადი.

ჟანგბად-წყალბადის საწვავზე მომუშავე დეტონაციის სარაკეტო ძრავის ტესტებმა დაამტკიცა, რომ ამ დანადგარების თერმოდინამიკური ციკლი 7%-ით უფრო ეფექტურია, ვიდრე სხვა დანადგარების. გარდა ამისა, ექსპერიმენტულად დადასტურდა, რომ მიწოდებული საწვავის რაოდენობის მატებასთან ერთად იზრდება ბიძგიც, ასევე დეტონაციის ტალღების რაოდენობა და ბრუნვის სიჩქარე.

ანალოგები სხვა ქვეყნებში

მსოფლიოს წამყვანი ქვეყნების მეცნიერები დაკავებულნი არიან დეტონაციის ძრავების შემუშავებით. უდიდესი წარმატებებიამ მიმართულებით მიაღწიეს დიზაინერებს შეერთებული შტატებიდან. მათ მოდელებში მათ განახორციელეს მუშაობის უწყვეტი გზა, ანუ მბრუნავი. შეერთებული შტატების სამხედროები გეგმავს გამოიყენოს ეს დანადგარები ზედაპირული ხომალდების აღჭურვისთვის. მსუბუქი წონისა და მცირე ზომის გამო, მაღალი გამომავალი სიმძლავრით, ისინი ხელს შეუწყობენ საბრძოლო ნავების ეფექტურობის გაზრდას.

წყალბადისა და ჟანგბადის სტექიომეტრიული ნაზავი მისი მუშაობისთვის გამოიყენება ამერიკული დეტონაციური სარაკეტო ძრავით. ასეთი ენერგიის წყაროს უპირატესობები, პირველ რიგში, ეკონომიკურია - მხოლოდ იმდენი ჟანგბადი იწვის, რამდენიც საჭიროა წყალბადის დაჟანგვისთვის. ახლა აშშ-ს მთავრობა რამდენიმე მილიარდ დოლარს ხარჯავს სამხედრო გემებისთვის ნახშირბადის საწვავით. სტოიქიომეტრიული საწვავი რამდენჯერმე შეამცირებს ხარჯებს.

განვითარების შემდგომი მიმართულებები და პერსპექტივები

დეტონაციის ძრავების ტესტების შედეგად მიღებულმა ახალმა მონაცემებმა განსაზღვრა ფუნდამენტურად ახალი მეთოდების გამოყენება სამუშაოს სქემის ასაგებად. თხევადი საწვავი... მაგრამ ფუნქციონირებისთვის, ასეთ ძრავებს უნდა ჰქონდეთ მაღალი სითბოს წინააღმდეგობა გამოთავისუფლებული სითბოს ენერგიის დიდი რაოდენობით გამო. ამ დროისთვის მზადდება სპეციალური საფარი, რომელიც უზრუნველყოფს წვის კამერის მუშაობას მაღალი ტემპერატურის ზემოქმედების ქვეშ.

შემდგომ კვლევებში განსაკუთრებული ადგილი უკავია შერევის თავების შექმნას, რომელთა დახმარებით შესაძლებელი იქნება მოცემული ზომის, კონცენტრაციისა და შემადგენლობის წვადი მასალის წვეთების მიღება. ამ საკითხების გადასაჭრელად შეიქმნება ახალი დეტონაციური თხევადი სარაკეტო ძრავა, რომელიც გახდება ახალი კლასის გამშვები მანქანების საფუძველი.

დეტონაციის ძრავის ტესტები

FPI_RUSSIA / Vimeo

სამეცნიერო-საწარმოო ასოციაცია „ენერგომაშის“ სპეციალიზებულმა ლაბორატორიამ „დეტონაციური თხევად-საწვავი სარაკეტო ძრავები“ გამოსცადა მსოფლიოში პირველი სრული ზომით დეტონაციური თხევადი სარაკეტო ძრავის ტექნოლოგიების დემონსტრატორები. TASS-ის ცნობით, ახალი ელექტროსადგურები მუშაობენ ჟანგბად-ნავთის საწვავის ორთქლზე.

ახალი ძრავა, პრინციპით მომუშავე სხვა ელექტროსადგურებისგან განსხვავებით შიგაწვის, ფუნქციონირებს საწვავის აფეთქების გამო. დეტონაცია არის ნივთიერების ზებგერითი წვა, ში ამ საქმესსაწვავის ნარევი. ამ შემთხვევაში, დარტყმის ტალღა ვრცელდება ნარევში, რასაც მოჰყვება ქიმიური რეაქციადიდი რაოდენობით სითბოს გამოყოფით.

მოქმედების პრინციპებისა და დეტონაციური 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 - დარტყმითი 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

დეტონაციის ძრავები დღეს იყოფა ორ ძირითად ტიპად: იმპულსური და მბრუნავი. ამ უკანასკნელებს სპინსაც უწოდებენ. მოქმედების პრინციპი იმპულსური ძრავებიპულსირებული ჰაერის მსგავსი რეაქტიული ძრავები... მთავარი განსხვავება მდგომარეობს წვის პალატაში საწვავის ნარევის დეტონაციურ წვაში.

მბრუნავი დეტონაციის ძრავები იყენებენ რგოლოვან წვის კამერას, რომელშიც საწვავის ნარევიმიეწოდება სერიულად რადიალურად განლაგებული სარქველების მეშვეობით. ასეთ ელექტროსადგურებში დეტონაცია არ სუსტდება - დეტონაციის ტალღა "გადის" წვის წვის კამერის გარშემო, 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 ელექტროსადგურებს შეუძლიათ წარმოება დიდი ძალამოიხმარენ ნაკლებ საწვავს, ვიდრე ჩვეულებრივი რეაქტიული ძრავები. ამავდროულად, დეტონაციის ძრავების დიზაინი შედარებით მარტივია: მათ აკლიათ კომპრესორი და ბევრი მოძრავი ნაწილი.

აქამდე გამოცდილი ყველა დეტონაციის ძრავა შექმნილია ექსპერიმენტული თვითმფრინავებისთვის. გამოცდილია რუსეთში ასეთი პოვერ პოინტიარის პირველი, რომელიც დამონტაჟებულია რაკეტაზე. რა ტიპის დეტონაციის ძრავა გამოსცადეს, არ არის დაზუსტებული.

სამხედრო-სამრეწველო კურიერს აქვს დიდი სიახლე გარღვევის სარაკეტო ტექნოლოგიის სფეროში. რუსეთში დეტონაციის სარაკეტო ძრავა გამოსცადეს, - ამის შესახებ ვიცე-პრემიერმა დიმიტრი როგოზინმა Facebook-ის საკუთარ გვერდზე პარასკევს განაცხადა.

„Advanced Research Fund-ის პროგრამის ფარგლებში შემუშავებული ეგრეთ წოდებული დეტონაციის სარაკეტო ძრავები წარმატებით იქნა გამოცდილი“, - განაცხადა Interfax-AVN-ის ვიცე-პრემიერმა.

ითვლება, რომ დეტონაციის სარაკეტო ძრავა არის ეგრეთ წოდებული საავტომობილო ჰიპერბგერის კონცეფციის განხორციელების ერთ-ერთი გზა, ანუ ჰიპერბგერითი თვითმფრინავის შექმნა, რომელსაც შეუძლია. საკუთარი ძრავამიაღწიეთ სიჩქარეს 4 - 6 მახს (მახი არის ხმის სიჩქარე).

პორტალი russia-reborn.ru ინტერვიუს აძლევს რუსეთში ძრავის ერთ-ერთ წამყვან სპეციალიზებულ სპეციალისტს დეტონაციის სარაკეტო ძრავების შესახებ.

ინტერვიუ პიოტრ ლიოვოჩკინთან, NPO Energomash im-ის მთავარ დიზაინერთან. აკადემიკოსი ვ.პ. გლუშკო“.

იქმნება მომავლის ჰიპერბგერითი რაკეტების ძრავები
ე.წ. დეტონაციის სარაკეტო ძრავების წარმატებული გამოცდები ჩატარდა ძალიან საინტერესო შედეგებით. ამ მიმართულებით განვითარების სამუშაოები გაგრძელდება.

დეტონაცია აფეთქებაა. შეგიძლიათ მისი მართვადი გახადოთ? შესაძლებელია თუ არა ასეთი ძრავების ბაზაზე ჰიპერბგერითი იარაღის შექმნა? რომელი სარაკეტო ძრავები გაუშვებენ უპილოტო და პილოტირებული მანქანებს ახლო კოსმოსში? ეს არის ჩვენი საუბარი გენერალური დირექტორის მოადგილესთან - NPO Energomash im-ის მთავარ დიზაინერთან. აკადემიკოსი ვ.პ. გლუშკო ”პიოტრ ლიოვოჩკინის მიერ.

პეტრ სერგეევიჩ, რა შესაძლებლობებს ხსნის ახალი ძრავები?

პიოტრ ლიოვოჩკინი: თუ ვსაუბრობთ უახლოეს მომავალზე, 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 ყველაფერი - ხმელეთის, მთვარის, მარსიანული. ასე რომ, თუ მთვარის ან მარსის პროგრამები განხორციელდება, მათში აუცილებლად მივიღებთ მონაწილეობას.

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

პიოტრ ლიოვოჩკინი: თუ ვსაუბრობთ ძრავების ენერგიასა და თერმოდინამიკურ პარამეტრებზე, მაშინ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ჩვენმა, ისევე როგორც საუკეთესო უცხოურმა ქიმიურმა სარაკეტო ძრავებმა დღეს, სრულყოფილების გარკვეულ დონეს მიაღწიეს. მაგალითად, საწვავის წვის ეფექტურობა 98,5 პროცენტს აღწევს. ანუ, ძრავში არსებული საწვავის თითქმის მთელი ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება საქშენიდან გამომავალი გაზის ჭავლის თერმულ ენერგიად.

თქვენ შეგიძლიათ გააუმჯობესოთ ძრავები სხვადასხვა მიმართულებით. ეს არის უფრო ენერგო ინტენსიური საწვავის კომპონენტების გამოყენება, ახალი მიკროსქემის გადაწყვეტილებების დანერგვა, წვის პალატაში წნევის მატება. კიდევ ერთი მიმართულებაა ახალი, მათ შორის დანამატის ტექნოლოგიების გამოყენება შრომის ინტენსივობის შესამცირებლად და, შედეგად, სარაკეტო ძრავის ღირებულების შესამცირებლად. ეს ყველაფერი იწვევს ჩვენების ღირებულების შემცირებას ტვირთამწეობა.

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

საწვავის კონტროლირებადი აფეთქების გამოყენებამ შეიძლება რაკეტას რვაჯერ აღემატებოდეს ხმის სიჩქარე
რატომ?

პეტრ ლიოვოჩკინი: 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, ენერგიის მომატება არც ისე დიდი აღმოჩნდება. თამაში სანთლის ღირსი არ იქნება.

ანუ სარაკეტო ძრავებმა ამოწურეს განვითარების რესურსი?

პიოტრ ლივოჩკინი: არც ისე. Გამოხატული 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 რაკეტაში. გასაკვირი არ არის, რომ გერმანელები იმავე წლებში აქტიურად სწავლობდნენ წვის დეტონაციის პროცესს. მაგრამ ისინი არ წასულან არც თუ ისე წარმატებული ექსპერიმენტების მიღმა.

თეორიულმა გამოთვლებმა აჩვენა, რომ დეტონაციური წვა 25 პროცენტით უფრო ეფექტურია, ვიდრე იზობარული ციკლი, რაც შეესაბამება მუდმივი წნევით საწვავის წვას, რომელიც ხორციელდება თანამედროვე თხევად-სარაკეტო ძრავების კამერებში.

და რა უპირატესობა აქვს დეტონაციურ წვას კლასიკურ წვასთან შედარებით?

პეტრ ლიოვოჩკინი: 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 მშენებლებისთვის, ეს ნიშნავს, რომ ბევრად უფრო მცირე დეტონაციური ძრავით და საწვავის დაბალი მასით, თქვენ შეგიძლიათ მიიღოთ იგივე ბიძგი, როგორც უზარმაზარ თანამედროვე თხევადსაწვავ სარაკეტო ძრავებში.

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

პიოტრ ლივოჩკინი: ჩვენ არ დავთმობთ - ეს უდავოა. მაგრამ ვერ ვიტყვი, რომ ჩვენც ლიდერები ვართ. თემა საკმარისად დახურულია. ერთ-ერთი მთავარი ტექნოლოგიური საიდუმლო არის ის, თუ როგორ უნდა დავრწმუნდეთ, რომ სარაკეტო ძრავის საწვავი და ოქსიდიზატორი არ დაიწვას, მაგრამ აფეთქდეს და არ გაანადგუროს წვის კამერა. ეს არის, ფაქტობრივად, რეალური აფეთქების კონტროლირებადი და კონტროლირებადი. ცნობისთვის: დეტონაცია არის საწვავის წვა ზებგერითი დარტყმის ტალღის წინ. განასხვავებენ იმპულსურ დეტონაციას, როდესაც დარტყმითი ტალღა მოძრაობს კამერის ღერძის გასწვრივ და ერთი ცვლის მეორეს, ასევე უწყვეტი (სპინის) დეტონაციას, როდესაც დარტყმითი ტალღები კამერაში მოძრაობენ წრეში.

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

პიოტრ ლიოვოჩკინი: ჩატარდა სამუშაოები თხევადი დეტონაციის სარაკეტო ძრავის მოდელის კამერის შესაქმნელად. წამყვანის დიდი თანამშრომლობა სამეცნიერო ცენტრებირუსეთი. მათ შორისაა ჰიდროდინამიკის ინსტიტუტი. მ.ა. ლავრენტიევა, მაისი, "კელდიშის ცენტრი", ცენტრალური ინსტიტუტისაავიაციო ძრავის მშენებლობა მათ. პ.ი. ბარანოვა, მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის მექანიკა-მათემატიკის ფაკულტეტი. ჩვენ შევთავაზეთ ნავთის გამოყენება საწვავად, ხოლო აირისებრი ჟანგბადის, როგორც ჟანგვის აგენტად. თეორიული და ექსპერიმენტული კვლევების პროცესში დადასტურდა ასეთ კომპონენტებზე დაფუძნებული დეტონაციური სარაკეტო ძრავის შექმნის შესაძლებლობა. მიღებული მონაცემების საფუძველზე ჩვენ შევიმუშავეთ, დავამზადეთ და წარმატებით გამოვცადეთ დეტონაციის მოდელის კამერა 2 ტონა ბიძგით და წვის კამერაში წნევით დაახლოებით 40 ატმ.

ეს ამოცანა პირველად მოგვარდა არა მხოლოდ რუსეთში, არამედ მსოფლიოში. ამიტომ, რა თქმა უნდა, იყო პრობლემები. პირველ რიგში, დაკავშირებულია ჟანგბადის სტაბილური დეტონაციის უზრუნველყოფასთან ნავთი, და მეორეც, კამერის სახანძრო კედლის საიმედო გაგრილების უზრუნველყოფასთან ფარდის გაგრილების გარეშე და უამრავი სხვა პრობლემა, რომლის არსი მხოლოდ სპეციალისტებისთვის არის ნათელი.

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, იზრდება. ძრავის ეფექტურობასიდიდის ბრძანებით, წვის ზონის კომპაქტურობის გამო.

საინტერესოა, რომ ჯერ კიდევ 1940 წელს საბჭოთა ფიზიკოსმა ია.ბ. ზელდოვიჩმა შემოგვთავაზა დეტონაციის ძრავის იდეა სტატიაში "ჩართვა ენერგიის გამოყენება დეტონაციური წვა". მას შემდეგ ბევრი მეცნიერი სხვა და სხვა ქვეყნები, შემდეგ აშშ, შემდეგ გერმანია, შემდეგ ჩვენი თანამემამულეები წინ გავიდნენ.

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 ასე კარგი ახალი ძრავი? რეაქტიული ძრავა იყენებს გამოთავისუფლებულ ენერგიას, როდესაც ნარევი იწვება მუდმივი წნევით და მუდმივი ცეცხლის წინ. გაზის ნარევისაწვავის და ოქსიდიზატორისგან წვის დროს ტემპერატურა მკვეთრად იზრდება 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 სპეციალისტებმა ასე გულმოდგინედ დაიწყეს ამ იდეის შემუშავება.ჩვეულებრივ თხევადძრავიან სარაკეტო ძრავაში, რომელიც, ფაქტობრივად, დიდი სანთელია, მთავარია არა წვის კამერა და საქშენი, არამედ საწვავის ტურბო ტუმბოს ერთეული ( TNA), რომელიც ქმნის ისეთ წნევას, რომ საწვავი აღწევს პალატაში. მაგალითად, რუსულ RD-170 სარაკეტო ძრავში Energia-ს გამშვები მანქანებისთვის წვის პალატაში წნევაა 250 ატმ და ტუმბოს, რომელიც აწვდის ოქსიდიზატორს წვის ზონაში, უნდა შექმნას წნევა 600 ატმ.

დეტონაციურ ძრავში წნევა იქმნება თავად დეტონაციის მიერ, 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 დეტონაციურ ძრავას ასეთ პირობებში ნარევის მიწოდებისთვის მხოლოდ 10 ატმ სჭირდება – ის ჰგავს ველოსიპედის ტუმბოს და საიანო-შუშენსკაია ჰესს.

ამ შემთხვევაში, დეტონაციაზე დაფუძნებული ძრავა არა მხოლოდ სიდიდის მიხედვით 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 ალი 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 არაუმეტეს 250 წამშია, 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 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 რგოლოვანი კამერისგან საქშენებით, რომლებიც მდებარეობს მისი რადიუსის გასწვრივ საწვავის მიწოდებისთვის. დეტონაციის ტალღა ციყვივით ეშვება ბორბალში წრის გარშემო, საწვავის ნარევი იკუმშება და იწვის, წვის პროდუქტებს უბიძგებს საქშენში. დატრიალებულ ძრავში ვიღებთ ტალღის ბრუნვის სიხშირეს რამდენიმე ათასი წამში, მისი მუშაობა მსგავსია თხევადი საწვავის ძრავის მუშაობის პროცესთან, 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 ძრავის პროექტზე, მათ შორის კოსმოსური ინდუსტრიის ძრავის მშენებელი კომპანია NPO Energomash. ასეთი ძრავის შემუშავებაში დახმარებას უწევს Advanced Research Fund, რადგან თავდაცვის სამინისტროს დაფინანსება შეუძლებელია - მხოლოდ გარანტირებული შედეგი მისცეს მათ.

მიუხედავად ამისა, Energomash-ში ხიმკიში ჩატარებული ტესტების დროს დაფიქსირდა უწყვეტი სპინის დეტონაციის სტაბილური მდგომარეობა - 8 ათასი რევოლუცია წამში ჟანგბად-ნავთის ნარევზე. ამ შემთხვევაში, დეტონაციის ტალღები აწონასწორებდა ვიბრაციის ტალღებს და სითბოს დამცავი საფარი გაუძლო მაღალ ტემპერატურას.

ოღონდ ნუ აამებთ თავს, რადგან ეს არის მხოლოდ დემონსტრაციული 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 სპინის ძრავა, რომელიც სამუდამოდ დარჩება მეცნიერების ისტორიაში.

მაშინ, როცა ნატოს ქვეყნებიდან მთელი პროგრესული კაცობრიობა ემზადება დეტონაციის ძრავის გამოცდის დასაწყებად (ტესტები შეიძლება მოხდეს 2019 წელს (მაგრამ გაცილებით მოგვიანებით)), ჩამორჩენილმა რუსეთმა გამოაცხადა ასეთი ძრავის ტესტების დასრულება.

განცხადება საკმაოდ მშვიდად და არავის შეშინების გარეშე გაკეთდა. მაგრამ დასავლეთში, როგორც მოსალოდნელი იყო, შეეშინდათ და დაიწყო ისტერიული ყვირილი - ჩვენ მთელი ცხოვრება ჩამოვრჩებით. Მუშაობა დეტონაციის ძრავა(DD) მიმდინარეობს აშშ-ში, გერმანიაში, საფრანგეთსა და ჩინეთში. ზოგადად, არსებობს საფუძველი ვიფიქროთ, რომ პრობლემის გადაწყვეტა ერაყის ინტერესს იწვევს და ჩრდილოეთ კორეაძალიან პერსპექტიული განვითარებაა, რაც რეალურად ნიშნავს ახალი ეტაპირაკეტაში. და ზოგადად ძრავის მშენებლობაში.

დეტონაციის ძრავის იდეა პირველად 1940 წელს გამოაცხადა საბჭოთა ფიზიკოსმა ია.ბ. ზელდოვიჩი. და ასეთი ძრავის შექმნა უზარმაზარ სარგებელს გვპირდებოდა. სარაკეტო ძრავისთვის, მაგალითად:

• სიმძლავრე 10000-ჯერ მეტია, ვიდრე ჩვეულებრივი სარაკეტო ძრავის სიმძლავრე. ამ შემთხვევაში საუბარია ძრავის მოცულობის ერთეულიდან მიღებულ სიმძლავრეზე;
• 10-ჯერ ნაკლები საწვავი სიმძლავრის ერთეულზე;
• DD უბრალოდ მნიშვნელოვნად (რამდენჯერმე) იაფია, ვიდრე სტანდარტული სარაკეტო ძრავა.

თხევადი საწვავის სარაკეტო ძრავა ისეთი დიდი და ძალიან ძვირი სანთელია. და ეს ძვირია, რადგან სტაბილური წვის შესანარჩუნებლად საჭიროა დიდი რაოდენობით მექანიკური, ჰიდრავლიკური, ელექტრონული და სხვა მექანიზმები. ძალიან რთული წარმოება. იმდენად რთულია, რომ შეერთებულმა შტატებმა მრავალი წლის განმავლობაში ვერ შექმნა საკუთარი თხევადი საწვავის ძრავა და იძულებული გახდა რუსეთისგან RD-180 შეიძინოს.

რუსეთი ძალიან მალე მიიღებს სერიულ, საიმედო, იაფ მსუბუქ სარაკეტო ძრავას. ყველა შემდგომი შედეგით:

რაკეტას შეუძლია ზოგჯერ გადაიტანოს დიდი რაოდენობითდატვირთვა - თავად ძრავა იწონის მნიშვნელოვნად ნაკლებს, საწვავი საჭიროა 10-ჯერ ნაკლები ფრენის გამოცხადებული დიაპაზონისთვის. და თქვენ შეგიძლიათ უბრალოდ გაზარდოთ ეს დიაპაზონი 10-ჯერ;

რაკეტის ღირებულება რამდენჯერმე მცირდება. ეს კარგი პასუხია მათთვის, ვისაც სურს რუსეთთან შეიარაღების შეჯიბრის ორგანიზება.

შემდეგ კი არის ღრმა სივრცე... უბრალოდ ფანტასტიკური პერსპექტივები იხსნება მისი შესწავლისთვის.

თუმცა, ამერიკელები მართლები არიან და ახლა სივრცისთვის დრო არ არის - სანქციების პაკეტები უკვე მზადდება, რომ დეტონაციის ძრავა რუსეთში არ მოხდეს. მთელი ძალით ჩაერევიან – ჩვენმა მეცნიერებმა ლიდერობაზე ძალიან სერიოზული პრეტენზია წამოაყენეს.

დისკუსია: 3 კომენტარი

1. * 10000-ჯერ მეტი სიმძლავრე, ვიდრე ჩვეულებრივი სარაკეტო ძრავა. ამ შემთხვევაში საუბარია ძრავის მოცულობის ერთეულიდან მიღებულ სიმძლავრეზე;
   10-ჯერ ნაკლები საწვავი სიმძლავრის ერთეულზე;
   —————
   რატომღაც არ ჯდება სხვა პუბლიკაციებთან:
   ”კონსტრუქციიდან გამომდინარე, მას შეუძლია გადააჭარბოს ორიგინალურ სარაკეტო ძრავას ეფექტურობის თვალსაზრისით 23-27% ტიპიური დიზაინიგაფართოებული საქშენით, ჰაერ-ჰაერი რეაქტიული ძრავების 36-37%-მდე ზრდა (სოლი-ჰაერი სარაკეტო ძრავები)
   მათ შეუძლიათ შეცვალონ გამავალი გაზის ჭავლის წნევა ატმოსფერული წნევის მიხედვით და დაზოგონ საწვავის 8-12%-მდე სტრუქტურის გაშვების მთელ მონაკვეთზე (ძირითადი დანაზოგი ხდება დაბალ სიმაღლეებზე, სადაც ის აღწევს 25-ს. 30%)."

   Პასუხის გაცემა