აფეთქების ძრავებს უწოდებენ ნორმალური ოპერაციარომლებიც იყენებენ საწვავის წვის წვას. თავად ძრავა შეიძლება იყოს (თეორიულად) ყველაფერი - შიდა წვის ძრავა, გამანადგურებელი ძრავა, ან თუნდაც ორთქლის ძრავა. Თეორიულად. თუმცა, აქამდე, ყველა ცნობილი კომერციულად მისაღები ძრავა ასეთი საწვავის წვის რეჟიმებით, ჩვეულებრივ ხალხში, რომელსაც უწოდებენ "აფეთქებას", არ იქნა გამოყენებული მათი ... ომ ... კომერციული მიუღებლობის გამო ..
წყარო:
რას იძლევა დეტონაციური წვის გამოყენება ძრავებში? მკაცრად გამარტივებული და განზოგადებული, რაღაც მსგავსი:
უპირატესობები
(1) ჩვეულებრივი წვის დეტონაციით შეცვლა, შოკის ფრონტის გაზის დინამიკის თავისებურებების გამო, ზრდის ნარევის წვის თეორიულ მაქსიმალურ მისაღწევად სისრულეს, რაც შესაძლებელს ხდის ძრავის ეფექტურობადა მოხმარების შემცირება დაახლოებით 5-20%-ით. ეს ეხება ყველა ტიპის ძრავას, როგორც შიდა წვის ძრავებს, ასევე გამანადგურებელ ძრავებს.
2. საწვავის ნარევის ნაწილის წვის სიჩქარე იზრდება დაახლოებით 10-100-ჯერ, რაც იმას ნიშნავს, რომ თეორიულად შესაძლებელია შიდა წვის ძრავის ლიტრი სიმძლავრის გაზრდა (ან კონკრეტული ბიძგითითო კილოგრამ მასაზე რეაქტიული ძრავები) დაახლოებით ერთსა და იმავე რაოდენობას. ეს ფაქტორი ასევე აქტუალურია ყველა ტიპის ძრავისთვის.
3. ფაქტორი აქტუალურია მხოლოდ ყველა ტიპის რეაქტიული ძრავისთვის: ვინაიდან წვის პროცესები ხდება წვის პალატაში ზებგერითი სიჩქარით, ხოლო წვის პალატაში ტემპერატურა და წნევა მნიშვნელოვნად იზრდება, არსებობს შესანიშნავი თეორიული შესაძლებლობა ნაკადის გამრავლებისთვის. განაკვეთი. რეაქტიული ნაკადისაქშენებიდან. ეს, თავის მხრივ, იწვევს ბიძგის პროპორციულ ზრდას, სპეციფიკურ იმპულსს, ეფექტურობას და / ან ძრავის წონის და საჭირო საწვავის შემცირებას.
ეს სამივე ფაქტორი ძალიან მნიშვნელოვანია, მაგრამ ისინი არ არიან რევოლუციური, არამედ ევოლუციური, ასე ვთქვათ. მეოთხე და მეხუთე ფაქტორი რევოლუციურია და ის ეხება მხოლოდ რეაქტიული ძრავებს:
4. მხოლოდ აფეთქების ტექნოლოგიების გამოყენება შესაძლებელს ხდის რამჯეტის (და, მაშასადამე, ატმოსფერულ დაჟანგვაზე!) უნივერსალური გამანადგურებელი ძრავის მისაღები მასის, ზომისა და ბიძგის გამოყენებას ქვეგანყოფილების დიაპაზონის პრაქტიკული და ფართომასშტაბიანი განვითარებისათვის. -, სუპერ და ჰიპერბგერითი სიჩქარე 0-20 მაქსიმუმი.
5. მხოლოდ აფეთქების ტექნოლოგიები შესაძლებელს ხდის ქიმიური სარაკეტო ძრავებიდან (საწვავის დაჟანგვის წყვილზე) სიჩქარის პარამეტრების საჭიროებას მათი ფართოდ გამოყენებისათვის ინტერპლანეტარული ფრენების დროს.
მე -4 და მე -5 პუნქტები თეორიულად გვამცნობს ა) იაფი გზაუახლოეს კოსმოსში და ბ) პილოტირებისკენ მიმავალი გზა ახლომდებარე პლანეტებზე, უზარმაზარი სუპერმძიმე სატვირთო მანქანების დამზადების საჭიროების გარეშე 3500 ტონაზე მეტი.
აფეთქების ძრავების ნაკლოვანებები მათი უპირატესობებიდან გამომდინარეობს:
წყარო:
1. წვის სიჩქარე იმდენად მაღალია, რომ ყველაზე ხშირად ეს ძრავები შეიძლება მუშაობდეს მხოლოდ ციკლური წესით: მიღება-წვა-გამონაბოლქვი. ეს მინიმუმ სამჯერ ამცირებს მაქსიმალურად მიღწეულ ლიტრ სიმძლავრეს და / ან ბიძგს, ზოგჯერ თვით იდეას უაზროდ აქცევს.
2. აფეთქების ძრავების წვის პალატაში ტემპერატურა, წნევა და მათი ზრდის ტემპი ისეთია, რომ ისინი გამორიცხავენ ჩვენთვის ცნობილი მასალების უმეტესობის უშუალო გამოყენებას. ისინი ყველა ძალიან სუსტია, რომ ააშენონ მარტივი, იაფი და ეფექტური ძრავა... საჭიროა ფუნდამენტურად ახალი მასალების მთელი ოჯახი, ან ჯერ კიდევ დაუმუშავებელი დიზაინის ხრიკების გამოყენება. ჩვენ არ გვაქვს მასალები და დიზაინის გართულება ისევ ხშირად უკარგავს გრძნობის მთელ იდეას.
თუმცა, არის ადგილი, სადაც აფეთქების ძრავები შეუცვლელია. ეს არის ეკონომიკურად მომგებიანი ატმოსფერული ჰიპერბგერა, რომლის სიჩქარეა 2-20 მაქს. ამიტომ, ბრძოლა სამი მიმართულებით მიდის:
1. ძრავის სქემის შექმნა უწყვეტი აფეთქებით წვის პალატაში. ეს მოითხოვს სუპერკომპიუტერებს და არა ტრივიალურ თეორიულ მიდგომებს მათი ჰემოდინამიკის გამოსათვლელად. ამ მხარეში, დაწყევლილი ქურთუკები, როგორც ყოველთვის, წინ წამოიწია და პირველად მსოფლიოში თეორიულად აჩვენა, რომ უწყვეტი დელეგაცია ზოგადად შესაძლებელია. გამოგონება, აღმოჩენა, პატენტი - ყველაფერი ბიზნესია. მათ დაიწყეს პრაქტიკული სტრუქტურის წარმოება ჟანგიანი მილებისა და ნავთისგან.
2. შექმნა კონსტრუქციული გადაწყვეტილებებიშესაძლებელს ხდის გამოყენებას კლასიკური მასალები... დამბან დათვებთან ერთად გადაბმული ქურთუკების წყევლა იყო პირველი, ვინც მოიფიქრა და შექმნა ლაბორატორიული მრავალკამერიანი ძრავა, რომელიც იმუშავა რამდენჯერაც გსურთ. ბიძგი იგივეა, რაც Su27 ძრავა და წონა ისეთია, რომ ერთი (ერთი!) ბაბუა მას ხელში უჭირავს. მაგრამ რადგან არაყი დაიწვა, ძრავა ჯერჯერობით პულსირებული აღმოჩნდა. მეორეს მხრივ, ნაძირალა იმდენად სუფთად მუშაობს, რომ მისი ჩართვაც კი შეგიძლიათ სამზარეულოში (იქ, სადაც გადაბმული ქურთუკები ფაქტობრივად აჭრიან მას არაყსა და ბალალაიკას შორის ინტერვალებით)
3. სუპერ მასალების შექმნა მომავალი ძრავებისთვის. ეს ტერიტორია არის ყველაზე მკაცრი და ყველაზე საიდუმლო. მე არ მაქვს ინფორმაცია მასში მიღწევების შესახებ.
ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარე, განიხილეთ აფეთქების პერსპექტივები, დგუშის შიდა წვის ძრავა... როგორც მოგეხსენებათ, კლასიკური განზომილების წვის პალატაში წნევის მომატება ხდება შიდა წვის ძრავში აფეთქების დროს. უფრო სწრაფი სიჩქარეხმა იგივე დიზაინში შემორჩენილი, არ არსებობს მექანიკური დგუშის დამზადების საშუალება და თუნდაც მნიშვნელოვანი მასებით, გადაადგილდეს ცილინდრში დაახლოებით იგივე სიჩქარით. კლასიკური განლაგების დროის ქამარი ასევე არ შეიძლება მუშაობდეს ასეთ სიჩქარეებზე. ამრიგად, პრაქტიკული თვალსაზრისით, კლასიკური შიდა წვის ძრავის აფეთქებაზე უშუალო გარდაქმნა უაზროა. ძრავა უნდა შეიცვალოს. მაგრამ როგორც კი ამის გაკეთებას დავიწყებთ, აღმოჩნდება, რომ ამ დიზაინის დგუში უბრალოდ არის დამატებითი დეტალი... ამიტომ, IMHO, დგუშის აფეთქების შიდა წვის ძრავა არის ანაქრონიზმი.
აფეთქების ძრავა გაზრდის თვითმფრინავის სიჩქარეს ხუთიდან რვა რუქაზე.
აფეთქება აფეთქებაა. შეგიძლია გახადო მართვადი? შესაძლებელია თუ არა ასეთი ძრავების საფუძველზე ჰიპერბგერითი იარაღის შექმნა? რა სარაკეტო ძრავები გაუშვებს უპილოტო და პილოტირებულ მანქანებს ახლო სივრცეში? ეს არის ჩვენი საუბარი გენერალური დირექტორის მოადგილესთან - NPO Energomash– ის მთავარ დიზაინერთან, აკადემიკოს ვ.პ. გლუშკოს სახელობის პიოტრ ლიოვოჩკინის სახელით.
პეტრე სერგეევიჩ, რა შესაძლებლობებს ხსნის ახალი ძრავები?
პეტრ ლიოვოჩკინი:თუ ვსაუბრობთ უახლოეს მომავალზე, დღეს ჩვენ ვმუშაობთ რაკეტების ძრავებზე, როგორიცაა Angara A5B და Soyuz-5, ისევე როგორც სხვა, რომლებიც წინასწარი დიზაინის ეტაპზეა და ფართო საზოგადოებისთვის უცნობია. ზოგადად, ჩვენი ძრავები შექმნილია რაკეტის ასამაღლებლად ციური სხეულის ზედაპირიდან. და ეს შეიძლება იყოს ყველაფერი - ხმელეთის, მთვარის, მარსიანის. ასე რომ, თუ მთვარის ან მარსის პროგრამები განხორციელდება, ჩვენ აუცილებლად მივიღებთ მონაწილეობას მათში.
რა არის თანამედროვე სარაკეტო ძრავების ეფექტურობა და არსებობს რაიმე გზა მათი გასაუმჯობესებლად?
პეტრ ლიოვოჩკინი:თუ ვსაუბრობთ ძრავების ენერგეტიკულ და თერმოდინამიკურ პარამეტრებზე, მაშინ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ჩვენმა, ისევე როგორც დღეს საუკეთესო უცხოურმა ქიმიურმა სარაკეტო ძრავებმა მიაღწიეს სრულყოფის გარკვეულ დონეს. მაგალითად, საწვავის წვის ეფექტურობა აღწევს 98.5 პროცენტს. ანუ, ძრავაში არსებული საწვავის თითქმის ყველა ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება საქშენებიდან გადინებული გაზის ჭავლის თერმულ ენერგიად.
თქვენ შეგიძლიათ გააუმჯობესოთ ძრავები სხვადასხვა მიმართულებით. ეს არის ენერგიის ინტენსიური საწვავის კომპონენტების გამოყენება, ახალი წრიული ხსნარების დანერგვა, წვის პალატაში წნევის მომატება. სხვა მიმართულებაა ახალი, მათ შორის დანამატის, ტექნოლოგიების გამოყენება შრომის ინტენსივობის შესამცირებლად და, შედეგად, სარაკეტო ძრავის ღირებულების შემცირების მიზნით. ეს ყველაფერი იწვევს გამომავალი დატვირთვის ღირებულების შემცირებას.
ამასთან, უფრო მჭიდრო გამოკვლევისას, ცხადი ხდება, რომ ძრავების ენერგეტიკული მახასიათებლების ტრადიციული გზით გაზრდა არაეფექტურია.
საწვავის კონტროლირებადი აფეთქების გამოყენებით რაკეტას შეუძლია ხმოვან სიჩქარეზე მეტი მისცეს
რატომ?
პეტრ ლიოვოჩკინი:წვის პალატაში წნევისა და საწვავის მოხმარების გაზრდა ბუნებრივია გაზრდის ძრავის ძრავას. მაგრამ ამას დასჭირდება პალატისა და ტუმბოების კედლების სისქის ზრდა. შედეგად, სტრუქტურის სირთულე და მისი მასა იზრდება, ენერგიის მომატება არც თუ ისე დიდია. სანთლის თამაში არ ღირს.
ანუ სარაკეტო ძრავებმა ამოწურა მათი განვითარების რესურსი?
პეტრ ლიოვოჩკინი:რა თქმა უნდა არა იმ გზით. Გამოხატული ტექნიკური ენა, მათი გაუმჯობესება შესაძლებელია საავტომობილო პროცესების ეფექტურობის გაზრდით. არსებობს ქიმიური ენერგიის თერმოდინამიკური გარდაქმნის ციკლები ამომავალი თვითმფრინავის ენერგიად, რომლებიც გაცილებით ეფექტურია ვიდრე კლასიკური წვა. რაკეტის საწვავი... ეს არის აფეთქების წვის ციკლი და ჰამფრის ციკლი მასთან ახლოს.
საწვავის აფეთქების ეფექტი აღმოაჩინა ჩვენმა თანამემამულემ - მოგვიანებით აკადემიკოსმა იაკოვ ბორისოვიჩ ზელდოვიჩმა ჯერ კიდევ 1940 წელს. ამ ეფექტის პრაქტიკაში განხორციელება სარაკეტო დარგში ძალიან დიდ პერსპექტივას გვპირდებოდა. გასაკვირი არ არის, რომ იმავე წლებში გერმანელებმა აქტიურად შეისწავლეს წვის აფეთქების პროცესი. მაგრამ ისინი არ პროგრესირებდნენ არც თუ ისე წარმატებული ექსპერიმენტების მიღმა.
თეორიულმა გამოთვლებმა აჩვენა, რომ აფეთქების წვა 25 პროცენტით უფრო ეფექტურია ვიდრე იზობარული ციკლი, რაც შეესაბამება მუდმივი წნევის დროს საწვავის წვას, რომელიც ხორციელდება თანამედროვე თხევადი სარაკეტო ძრავების პალატებში.
და რა უპირატესობა აქვს დეტონაციის წვას კლასიკურ წვასთან შედარებით?
პეტრ ლიოვოჩკინი: კლასიკური წვის პროცესი ქვეხმოვანია. აფეთქება - ზებგერითი.მცირე მოცულობის რეაქციის სიჩქარე იწვევს უზარმაზარ სითბოს გამოყოფას - ის რამოდენიმე ათასჯერ მეტია, ვიდრე ქვეხმოვანი წვის დროს, რომელიც გამოიყენება კლასიკური სარაკეტო ძრავებში იგივე მასის წვის საწვავით. ჩვენთვის, ძრავის ინჟინრებისთვის, ეს ნიშნავს, რომ აფეთქების ძრავის გაცილებით მცირე ზომებით და საწვავის დაბალი მასით, თქვენ შეგიძლიათ მიიღოთ იგივე ძალა, როგორც უზარმაზარი თანამედროვე თხევადი საწვავის სარაკეტო ძრავებში.
საიდუმლო არ არის, რომ საწვავის დეტონაციური წვის ძრავები ასევე ვითარდება საზღვარგარეთ. როგორია ჩვენი პოზიციები? ჩვენ ვართ დაქვემდებარებულები, ვართ მათ დონეზე, თუ ლიდერები ვართ?
პეტრ ლიოვოჩკინი:ჩვენ არ ვაღიარებთ - ეს დარწმუნებულია. მაგრამ ვერ ვიტყვი, რომ ჩვენც წამყვანები ვართ. თემა საკმარისად დახურულია. ერთ -ერთი მთავარი ტექნოლოგიური საიდუმლო არის ის, თუ როგორ უნდა უზრუნველყოთ, რომ რაკეტის ძრავის საწვავი და ჟანგვა არ დაწვა, მაგრამ აფეთქდეს, ხოლო არ გაანადგუროს წვის პალატა. ეს არის, ფაქტობრივად, რეალური აფეთქების კონტროლირებადი და კონტროლირებადი განხორციელება. ცნობისთვის: აფეთქება არის საწვავის წვა ზებგერითი დარტყმის ტალღის წინ. განასხვავებენ იმპულსურ აფეთქებას, როდესაც დარტყმის ტალღა მოძრაობს პალატის ღერძის გასწვრივ და ერთი ცვლის მეორეს, ასევე უწყვეტ (დატრიალებას) აფეთქებას, როდესაც პალატაში დარტყმის ტალღები წრეში მოძრაობს.
რამდენადაც ცნობილია, დეტონაციის წვის ექსპერიმენტული კვლევები ჩატარდა თქვენი სპეციალისტების მონაწილეობით. რა შედეგები იქნა მიღებული?
პეტრ ლიოვოჩკინი:სამუშაოები ჩატარდა თხევადი აფეთქების სარაკეტო ძრავის მოდელის პალატის შესაქმნელად. რუსეთის წამყვანი სამეცნიერო ცენტრების დიდი თანამშრომლობა მუშაობდა პროექტზე დამატებითი კვლევის ფონდის პატრონაჟით. მათ შორისაა ჰიდროდინამიკის ინსტიტუტი. მ.ა. ლავრენტიევა, MAI, "კელდიშის ცენტრი", ცენტრალური ინსტიტუტისაავიაციო ძრავა აშენებს მათ. პ.ი. ბარანოვა, მექანიკისა და მათემატიკის ფაკულტეტი, მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტი. ჩვენ შევთავაზეთ ნავთის გამოყენება როგორც საწვავი, და აირისებრი ჟანგბადი, როგორც ჟანგვის აგენტი.თეორიული და ექსპერიმენტული კვლევების პროცესში დადასტურდა ასეთი კომპონენტების საფუძველზე აფეთქების რაკეტის ძრავის შექმნის შესაძლებლობა. მიღებული მონაცემების საფუძველზე, ჩვენ შევიმუშავეთ, წარმოვაჩინეთ და წარმატებით გამოვცადეთ დეტონაციის მოდელის პალატა 2 ტონა ბიძგით და წვის პალატაში წნევა დაახლოებით 40 ატ.
ეს ამოცანა პირველად გადაწყდა არა მხოლოდ რუსეთში, არამედ მსოფლიოში. ამიტომ, რა თქმა უნდა, იყო პრობლემები. ჯერ ერთი, რომელიც დაკავშირებულია ნავთის ჟანგბადის სტაბილური აფეთქებით, და მეორეც, პალატის ცეცხლის კედლის საიმედო გაგრილების უზრუნველყოფას ფარდის გაგრილების გარეშე და სხვა მრავალი პრობლემა, რომელთა არსი ნათელია მხოლოდ სპეციალისტებისთვის.
შესაძლებელია თუ არა აფეთქების ძრავის გამოყენება ჰიპერსონიულ რაკეტებში?
პეტრ ლიოვოჩკინი:და ეს შესაძლებელია და აუცილებელია. მხოლოდ იმიტომ, რომ მასში საწვავის წვა ზებგერითია. და იმ ძრავებში, რომლებზედაც ისინი ახლა ცდილობენ შექმნან კონტროლირებადი ჰიპერსონიული თვითმფრინავი, წვა არის ქვეხმოვანი. და ეს ქმნის უამრავ პრობლემას. ყოველივე ამის შემდეგ, თუ ძრავაში წვა ქვესონურია და ძრავა დაფრინავს, მაგალითად, ხუთი ნაბიჯის სიჩქარით (ერთი სიჩქარის ტოლიხმა), აუცილებელია შეანელოთ შემდგომი ჰაერის ნაკადი ხმის რეჟიმში. შესაბამისად, ამ დამუხრუჭების მთელი ენერგია გარდაიქმნება სითბოში, რაც იწვევს სტრუქტურის დამატებით გადახურებას.
და აფეთქების ძრავში, წვის პროცესი ხდება მინიმუმ ორჯერ და ნახევარჯერ მეტი სიჩქარით, ვიდრე ბგერა. და, შესაბამისად, ჩვენ შეგვიძლია გავზარდოთ თვითმფრინავის სიჩქარე ამ ოდენობით. ანუ, ჩვენ უკვე ვსაუბრობთ არა ხუთზე, არამედ რვა საქანელზე. ეს არის თვითმფრინავების ამჟამად მიღწევადი სიჩქარე ჰიპერსონიული ძრავით, რომელიც გამოიყენებს აფეთქების წვის პრინციპს.
პეტრ ლიოვოჩკინი:რთული კითხვაა. ჩვენ უბრალოდ გავაღეთ კარი აფეთქების წვის არეალში. ჩვენი კვლევის ფრჩხილებს მიღმა ჯერ კიდევ ბევრი გამოუკვლევია დარჩენილი. დღეს, RSC Energia– სთან ერთად, ჩვენ ვცდილობთ განვსაზღვროთ, თუ როგორ მუშაობს ძრავა მთლიანობაში აფეთქების პალატაგამოიყენება ზედა ეტაპებზე.
რა ძრავით გაფრინდება ადამიანი შორეულ პლანეტებზე?
პეტრ ლიოვოჩკინი:ჩემი აზრით, ჩვენ გავაგრძელებთ ტრადიციული სარაკეტო ძრავების გაფრენას მათ გასაუმჯობესებლად. მიუხედავად იმისა, რომ სარაკეტო ძრავების სხვა ტიპები ნამდვილად ვითარდება, მაგალითად, ელექტრო სარაკეტო ძრავები (ისინი ბევრად უფრო ეფექტურია ვიდრე თხევადი სარაკეტო ძრავები - მათი სპეციფიკური იმპულსი 10 -ჯერ მეტია). სამწუხაროდ, დღევანდელი ძრავები და გამშვები მანქანები არ გვაძლევენ საშუალებას ვისაუბროთ მასიური ინტერპლანეტარული რეალობის შესახებ, მით უმეტეს გალაქტიკათშორისი ფრენების შესახებ. აქ ყველაფერი ჯერ კიდევ ფანტაზიის დონეზეა: ფოტონის ძრავები, ტელეპორტაცია, ლევიტაცია, გრავიტაციული ტალღები. თუმცა, მეორეს მხრივ, სულ რაღაც ასი წლის წინ, ჟიულ ვერნის ნამუშევრები წმინდა ფანტაზიად აღიქმებოდა. შესაძლოა, რევოლუციური გარღვევა იმ სფეროში, სადაც ჩვენ ვმუშაობთ, დიდი ხანი არ მოვა. მათ შორის რაკეტების პრაქტიკული შექმნის სფეროში აფეთქების ენერგიის გამოყენებით.
დოსიე "RG"
"სამეცნიერო და საწარმოო ასოციაცია ენერგომაში" დაარსდა ვალენტინ პეტროვიჩ გლუშკოს მიერ 1929 წელს. ახლა ის ატარებს მის სახელს. იგი შეიმუშავებს და აწარმოებს თხევად მომგვრელ სარაკეტო ძრავებს I, რიგ შემთხვევებში II საფეხურზე გამშვები მანქანებისთვის. NPO– მ შეიმუშავა 60 – ზე მეტი სხვადასხვა თხევადი საწვავის რეაქტიული ძრავა. პირველი თანამგზავრი გაუშვეს ენერგომაშის ძრავებზე, პირველი ადამიანი გაფრინდა კოსმოსში და გაუშვა პირველი თვითმავალი მანქანა ლუნოხოდ -1. დღეს, რუსეთში გაშვებული მანქანების ოთხმოცდაათზე მეტი აფრინდება NPO Energomash– ის მიერ შემუშავებული და წარმოებული ძრავებით.
აფეთქების ძრავის ტესტები
მოწინავე კვლევითი ფონდი
ენერგომაშის კვლევისა და წარმოების ასოციაციამ გამოსცადა თხევადი მომარაგების სარაკეტო ძრავის მოდელის პალატა, რომლის ბიძგი ორი ტონა იყო. ამის შესახებ ინტერვიუში " რუსული გაზეთი"თქვა" ენერგომაშის "მთავარმა დიზაინერმა პიოტრ ლიოვოჩკინმა. მისი თქმით, ეს მოდელი მუშაობდა ნავთსა და ჟანგბადის გაზზე.
აფეთქება არის ნივთიერების წვა, რომელშიც წვის წინა ნაწილი უფრო სწრაფად ვრცელდება ვიდრე ბგერის სიჩქარე. ამ შემთხვევაში, დარტყმის ტალღა ვრცელდება ნივთიერებაზე, რასაც მოჰყვება ქიმიური რეაქციადიდი რაოდენობით სითბოს გამოყოფასთან ერთად. თანამედროვე სარაკეტო ძრავებში საწვავის წვა ხდება სუბსონური სიჩქარით; ამ პროცესს დეფლაგრაცია ეწოდება.
აფეთქების ძრავები დღეს იყოფა ორ მთავარ ტიპად: იმპულსი და მბრუნავი. ამ უკანასკნელს ასევე უწოდებენ სპინს. ვ იმპულსური ძრავებიხანმოკლე აფეთქებები ხდება საწვავი-ჰაერის ნარევის მცირე ნაწილის დაწვისას. მბრუნავი წვისას, ნარევი მუდმივად იწვის შეწყვეტის გარეშე.
ასეთ ელექტროსადგურებში გამოიყენება წრიული წვის პალატა, რომელშიც საწვავის ნარევი სერიულად მიეწოდება რადიალურად განლაგებულ სარქველებს. ასეთ ელექტროსადგურებში აფეთქება არ ნესტიანდება - აფეთქების ტალღა "გარბის" წრიული წვის პალატის გარშემო, მის უკან საწვავის ნარევს დრო აქვს განახლდეს. მბრუნავი ძრავაპირველად სწავლა დაიწყო სსრკ -ში 1950 -იან წლებში.
აფეთქების ძრავებს შეუძლიათ ფრენის სიჩქარის ფართო სპექტრში მოქმედება - ნულიდან ხუთამდე მაჩ ნომრამდე (0-6.2 ათასი კილომეტრი საათში). ითვლება, რომ ასეთი ელექტროსადგურებიშეიძლება გასცეს დიდი ძალახოლო მოიხმარს ნაკლებ საწვავს ვიდრე ჩვეულებრივი რეაქტიული ძრავები. ამავდროულად, აფეთქების ძრავების დიზაინი შედარებით მარტივია: მათ არ აქვთ კომპრესორი და ბევრი მოძრავი ნაწილი.
ახალი რუსული თხევადი აფეთქების ძრავა ერთდროულად ვითარდება რამდენიმე ინსტიტუტის მიერ, მათ შორის მოსკოვის საავიაციო ინსტიტუტი, ლავრენტიევის ჰიდროდინამიკის ინსტიტუტი, კელდიშის ცენტრი, ბარანოვის საავიაციო ძრავების ცენტრალური ინსტიტუტი და მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის მექანიკისა და მათემატიკის ფაკულტეტი. განვითარებას ზედამხედველობს მოწინავე კვლევითი ფონდი.
ლიოოვჩკინის თქმით, ტესტების დროს, აფეთქების ძრავის წვის პალატაში წნევა იყო 40 ატმოსფერო. ამავდროულად, დანადგარი საიმედოდ მუშაობდა გაგრილების რთული სისტემების გარეშე. ტესტების ერთ-ერთი ამოცანა იყო ჟანგბად-ნავთის საწვავის ნარევის აფეთქების წვის შესაძლებლობის დადასტურება. ადრე გავრცელდა ინფორმაცია, რომ ახალ რუსულ ძრავში აფეთქების სიხშირე 20 კილოჰერცია.
თხევადი საწვავის აფეთქების სარაკეტო ძრავის პირველი გამოცდები 2016 წლის ზაფხულში. გამოცდაა თუ არა ძრავა მას შემდეგ, უცნობია.
2016 წლის დეკემბრის ბოლოს ამერიკული კომპანია Aerojet Rocketdyne აშშ -ს ეროვნული ენერგეტიკული ტექნოლოგიების ლაბორატორიის კონტრაქტი მბრუნავი აფეთქების ძრავაზე დაფუძნებული ახალი გაზის ტურბინის ელექტროსადგურის განვითარებისათვის. სამუშაო, რომელიც გამოიწვევს პროტოტიპს ახალი ინსტალაცია, დაგეგმილია დასრულება 2019 წლის შუა რიცხვებში.
ავტორი წინასწარი შეფასება, ახალი ტიპის გაზის ტურბინის ძრავას ექნება მინიმუმ ხუთი პროცენტი საუკეთესო შესრულებავიდრე ჩვეულებრივი ასეთი დანადგარები. ამავე დროს, ინსტალაციები შეიძლება უფრო კომპაქტური იყოს.
ვასილი სიჩევი
კოსმოსური ძიება უნებლიედ ასოცირდება კოსმოსური ხომალდები... ნებისმიერი გამშვები მანქანის გული მისი ძრავაა. მან უნდა განავითაროს პირველი კოსმოსური სიჩქარე - დაახლოებით 7,9 კმ / წმ, რათა ასტრონავტები ორბიტაზე მიიყვანოს და მეორე კოსმოსური სიჩქარე, რათა გადალახოს პლანეტის გრავიტაციული ველი.
ამის მიღწევა ადვილი არ არის, მაგრამ მეცნიერები გამუდმებით ეძებენ ამ პრობლემის გადაჭრის ახალ გზებს. დიზაინერები რუსეთიდან კიდევ უფრო შორს წავიდნენ და მოახერხეს დეტონაციის განვითარება სარაკეტო ძრავა, ტესტები წარმატებით დასრულდა. ამ მიღწევას შეიძლება ეწოდოს ნამდვილი მიღწევა კოსმოსური ინჟინერიის სფეროში.
ახალი შესაძლებლობები
რატომ არის დანიშნული აფეთქების ძრავები დიდი მოლოდინები? მეცნიერთა გათვლებით, მათი სიმძლავრე 10 ათასჯერ მეტი იქნება ვიდრე არსებული სარაკეტო ძრავების სიმძლავრე. უფრო მეტიც, ისინი ბევრს მოიხმარენ ნაკლები საწვავიდა მათი წარმოება გამოირჩევა დაბალი ღირებულებით და მომგებიანობით. რა არის ამის მიზეზი?
ეს ყველაფერი ეხება საწვავის ჟანგვის რეაქციას. თუ თანამედროვე რაკეტები იყენებენ დეფლაგირების პროცესს - მუდმივი ზეწოლისას საწვავის ნელი (ქვეხმოვანი) წვა, მაშინ აფეთქების, აფეთქების გამო აფეთქების რაკეტის ძრავა ფუნქციონირებს აალებადი ნარევი... ის იწვის ზებგერითი სიჩქარით უზარმაზარი თერმული ენერგიის გამოყოფით, დარტყმის ტალღის გავრცელებასთან ერთად.
განვითარება და ტესტირება რუსული ვერსიააფეთქების ძრავას ამუშავებდა სპეციალიზებული ლაბორატორია "Detonation LRE", როგორც "ენერგომაშის" საწარმოო კომპლექსის ნაწილი.
ახალი ძრავების უპირატესობა
მსოფლიოს წამყვანი მეცნიერები 70 წელია სწავლობენ და ავითარებენ აფეთქების ძრავებს. ამ ტიპის ძრავის შექმნის თავიდან აცილების მთავარი მიზეზი არის საწვავის უკონტროლო წვა. გარდა ამისა, დღის წესრიგში იყო საწვავის და ჟანგვის ეფექტური შერევის ამოცანები, ასევე საქშენებისა და ჰაერის შესასვლელის ინტეგრაცია.
ამ პრობლემების გადაჭრის შემდეგ შესაძლებელი გახდება აფეთქების რაკეტის ძრავის შექმნა, რომელიც, თავისთავად ტექნიკური მახასიათებლებიგადალახავს დროს. ამავე დროს, მეცნიერები უწოდებენ ამ უპირატესობებს:
- სუბსონიკურ და ჰიპერსონიულ დიაპაზონში სიჩქარის განვითარების უნარი.
- დიზაინისგან მრავალი მოძრავი ნაწილის აღმოფხვრა.
- ელექტროსადგურის დაბალი წონა და ღირებულება.
- მაღალი თერმოდინამიკური ეფექტურობა.
სერიულად მოცემული ტიპიძრავა არ იყო წარმოებული. ის პირველად გამოსცადეს დაბალ საფრენ აპარატებზე 2008 წელს. გამშვები მანქანების აფეთქების ძრავა პირველად რუსმა მეცნიერებმა გამოსცადეს. სწორედ ამიტომ აქვს ამ მოვლენას ასეთი დიდი მნიშვნელობა.
მუშაობის პრინციპი: პულსი და უწყვეტი
ამჟამად, მეცნიერები ავითარებენ ინსტალაციებს იმპულსური და უწყვეტი სამუშაო პროცესით. იმპულსური მოქმედების სქემით აფეთქების რაკეტის ძრავის მუშაობის პრინციპი ემყარება წვის პალატის ციკლური შევსებას აალებადი ნარევით, მის თანმიმდევრულ ანთებას და წვის პროდუქტების გარემოში გაშვებას.
შესაბამისად, უწყვეტი მუშაობისას, საწვავი უწყვეტად იკვებება წვის პალატაში, საწვავი იწვის ერთ ან მეტ აფეთქების ტალღაში, რომელიც განუწყვეტლივ ცირკულირებს ნაკადზე. ასეთი ძრავების უპირატესობებია:
- საწვავის ერთჯერადი ანთება.
- შედარებით მარტივი კონსტრუქცია.
- დანადგარების მცირე ზომები და წონა.
- მეტი ეფექტური გამოყენებააალებადი ნარევი.
- დაბალი ხმაური, ვიბრაცია და გამონაბოლქვი.
მომავალში, ამ უპირატესობების გამოყენებით, უწყვეტი ექსპლუატაციის თხევადი საწვავის სარაკეტო ძრავა ჩაანაცვლებს ყველას არსებული დანადგარებიმისი წონის, ზომებისა და ღირებულების მახასიათებლების გამო.
აფეთქების ძრავის ტესტები
შიდა აფეთქების განყოფილების პირველი გამოცდები განხორციელდა განათლებისა და მეცნიერების სამინისტროს მიერ დადგენილი პროექტის ფარგლებში. როგორც პროტოტიპი იყო წარმოდგენილი პატარა ძრავაწვის პალატასთან ერთად დიამეტრი 100 მმ და წრიული არხის სიგანე 5 მმ. ტესტები ჩატარდა სპეციალურ სტენდზე, ინდიკატორები დაფიქსირდა მუშაობისას განსხვავებული ტიპებიაალებადი ნარევი-წყალბადი-ჟანგბადი, ბუნებრივი აირი-ჟანგბადი, პროპანი-ბუტანი-ჟანგბადი.
ჟანგბად-წყალბადის საწვავზე მომუშავე სარაკეტო ძრავის ტესტებმა დაამტკიცა, რომ ამ დანადგარების თერმოდინამიკური ციკლი 7% -ით უფრო ეფექტურია ვიდრე სხვა დანადგარებზე. გარდა ამისა, ექსპერიმენტულად დადასტურდა, რომ მიწოდებული საწვავის რაოდენობის ზრდასთან ერთად, იზრდება იმპულსიც, ასევე აფეთქების ტალღების რაოდენობა და ბრუნვის სიჩქარე.
ანალოგები სხვა ქვეყნებში
მსოფლიოს წამყვანი ქვეყნების მეცნიერები დაკავებულნი არიან აფეთქების ძრავების შემუშავებით. უდიდესი წარმატებებიამ მიმართულებით მიაღწიეს დიზაინერებს შეერთებული შტატებიდან. მათ მოდელებში მათ განახორციელეს მუშაობის უწყვეტი გზა, ანუ მბრუნავი. აშშ -ს სამხედროები გეგმავენ გამოიყენონ ეს დანადგარები ზედაპირული გემების აღჭურვისათვის. მათი მსუბუქი წონისა და მცირე ზომის გამომავალი სიმძლავრის გამო, ისინი ხელს შეუწყობენ საბრძოლო კატარღების ეფექტურობის გაზრდას.
წყალბადის და ჟანგბადის სტოიქიომეტრიული ნაზავი გამოიყენება მისი მუშაობისთვის ამერიკული სარაკეტო ძრავის აფეთქებით. ენერგიის ამგვარი წყაროს უპირატესობა პირველ რიგში ეკონომიკურია - მხოლოდ იმდენი ჟანგბადი იწვება, რამდენიც საჭიროა წყალბადის დაჟანგვისათვის. ახლა აშშ -ს მთავრობა ხარჯავს რამდენიმე მილიარდ დოლარს სამხედრო გემების ნახშირბადის საწვავით მომარაგებისთვის. სტოიომეტრიული საწვავი რამდენჯერმე შეამცირებს ხარჯებს.
განვითარების შემდგომი მიმართულებები და პერსპექტივები
აფეთქების ძრავების ტესტების შედეგად მიღებული ახალი მონაცემები განსაზღვრავს ფუნდამენტურად ახალი მეთოდების გამოყენებას სამუშაო სქემის შესაქმნელად თხევადი საწვავი... ფუნქციონირებისთვის, ასეთ ძრავებს უნდა ჰქონდეთ მაღალი სითბოს წინააღმდეგობა გამოთავისუფლებული სითბოს ენერგიის დიდი რაოდენობის გამო. ამ დროისთვის შემუშავებულია სპეციალური საფარი, რომელიც უზრუნველყოფს წვის პალატის მუშაობას მაღალი ტემპერატურის ზემოქმედების ქვეშ.
შემდგომ კვლევებში განსაკუთრებული ადგილი უკავია შერევის თავების შექმნას, რომლის დახმარებით შესაძლებელი იქნება მოცემული ზომის, კონცენტრაციისა და შემადგენლობის წვადი მასალის წვეთების მოპოვება. ამ საკითხების გადასაჭრელად შეიქმნება ახალი აფეთქების თხევადი საწვავის სარაკეტო ძრავა, რომელიც გახდება ახალი კლასის სადესანტო მანქანების საფუძველი.
რა დგას რეალურად რუსეთში ტესტირებული მსოფლიოში პირველი აფეთქების სარაკეტო ძრავის ცნობების უკან
2016 წლის აგვისტოს ბოლოს, მსოფლიო საინფორმაციო სააგენტოებმა გაავრცელეს ახალი ამბები: მოსკოვის მახლობლად ხიმკში, NPO Energomash– ის ერთ – ერთ სადგამზე, მსოფლიოში პირველი სრული ზომის თხევადი საწვავის სარაკეტო ძრავა (LRE) საწვავის დეტონაციური წვის გამოყენებით იქნა ჩადებული. ოპერაცია. ამ ღონისძიებისთვის, შიდა მეცნიერება და ტექნოლოგია 70 წელია მიმდინარეობს. აფეთქების ძრავის იდეა შესთავაზა საბჭოთა ფიზიკოსმა ი. ბ. ზელდოვიჩმა სტატიაში " ენერგიის მოხმარებააფეთქების წვა ", გამოქვეყნებულია" ტექნიკური ფიზიკის ჟურნალში "ჯერ კიდევ 1940 წელს. მას შემდეგ, კვლევები და პრაქტიკული განხორციელების ექსპერიმენტები მიმდინარეობს მთელ მსოფლიოში. პერსპექტიული ტექნოლოგია... ამ გონებაში, ჯერ გერმანია, შემდეგ შეერთებული შტატები, შემდეგ სსრკ წინ წავიდა. ახლა კი რუსეთმა უზრუნველყო მნიშვნელოვანი პრიორიტეტი ტექნოლოგიის მსოფლიო ისტორიაში. ვ ბოლო წლებიჩვენი ქვეყანა ხშირად არ ტრაბახობს მსგავსი რაღაცებით.
რა უპირატესობა აქვს აფეთქების ძრავას? ტრადიციულ თხევადი საწვავის სარაკეტო ძრავებში, როგორც, მართლაც, ჩვეულებრივი პისტონის ან ტურბოჯეტის თვითმფრინავების ძრავებში, ენერგია გამოიყენება საწვავის წვის დროს. თხევადი საწვავის სარაკეტო ძრავის წვის პალატაში იქმნება სტაციონალური ალის წინა მხარე, რომელშიც წვა ხდება მუდმივი წნევის დროს. ამ ნორმალურ წვის პროცესს დეფლაგრაცია ეწოდება. საწვავის და ჟანგვის გამაერთებელი ურთიერთქმედების შედეგად ტემპერატურა გაზის ნარევიმკვეთრად იზრდება და წვის პროდუქტების ცეცხლოვანი სვეტი ამოდის საქშენიდან, რომელიც წარმოიქმნება გამანადგურებელი ბიძგი.
აფეთქება ასევე წვაა, მაგრამ ეს ხდება 100 -ჯერ უფრო სწრაფად, ვიდრე ჩვეულებრივი საწვავის წვა. ეს პროცესი იმდენად სწრაფად მიმდინარეობს, რომ აფეთქება ხშირად დაბნეულია აფეთქებასთან, მით უმეტეს, რომ იმდენი ენერგია გამოიყოფა, რომ, მაგალითად, მანქანის ძრავაროდესაც ეს ფენომენი ხდება მის ცილინდრებში, ის ნამდვილად შეიძლება დაიშალოს. ამასთან, აფეთქება არ არის აფეთქება, არამედ წვის ისეთი ტიპი, რომ რეაქციის პროდუქტებს გაფართოების დროც კი არ აქვთ; ამიტომ, ეს პროცესი, დეფლაგირებისგან განსხვავებით, მიმდინარეობს მუდმივი მოცულობით და მკვეთრად მზარდი წნევით.
პრაქტიკაში, ასე გამოიყურება: საწვავის ნარევში სტაციონალური ალის ნაცვლად, წვის პალატის შიგნით იქმნება დეტონაციური ტალღა, რომელიც მოძრაობს ზებგერითი სიჩქარით. ამ შეკუმშვის ტალღაში ხდება საწვავის და ჟანგვის გამომწვევის ნარევის აფეთქება და ეს პროცესი თერმოდინამიკური თვალსაზრისით გაცილებით ეფექტურია, ვიდრე ჩვეულებრივი საწვავის წვა. აფეთქების წვის ეფექტურობა 25–30% -ით მეტია, ანუ როდესაც იგივე რაოდენობის საწვავი იწვის, მიიღება მეტი ბიძგი, ხოლო წვის ზონის კომპაქტურობის გამო, აფეთქების ძრავა თეორიულად უფრო დიდია, ვიდრე ჩვეულებრივი სარაკეტო ძრავები ერთეულის მოცულობიდან აღებული სიმძლავრის თვალსაზრისით.
მხოლოდ ეს იყო საკმარისი იმისათვის, რომ სპეციალისტების უახლოესი ყურადღება ამ იდეაზე მიექცია. ყოველივე ამის შემდეგ, სტაგნაცია, რომელიც ახლა წარმოიშვა მსოფლიო კოსმონავტიკის განვითარებაში, რომელიც დედამიწის ორბიტაზე ნახევარი საუკუნის განმავლობაში იყო ჩარჩენილი, პირველ რიგში ასოცირდება სარაკეტო ძრავის კრიზისთან. სხვათა შორის, კრიზისია ავიაციაც, რომელსაც არ შეუძლია გადალახოს ბგერის სამი სიჩქარის ბარიერი. ეს კრიზისი შეიძლება შევადაროთ დგუშის თვითმფრინავების მდგომარეობას 1930 -იანი წლების ბოლოს. პროპელერი და ძრავა შიგაწვისამოწურა მათი პოტენციალი და მხოლოდ გამანადგურებელი ძრავების გამოჩენამ შესაძლებელი გახადა მაღალი ხარისხის მიღწევა ახალი დონესიმაღლეები, სიჩქარე და ფრენის დიაპაზონი.
კლასიკური თხევადი ძრავის სარაკეტო ძრავების დიზაინი ბოლო ათწლეულების განმავლობაში სრულყოფილად იყო გაპრიალებული და პრაქტიკულად მიაღწია შესაძლებლობების ზღვარს. შესაძლებელია მათი სპეციფიკური მახასიათებლების გაზრდა მომავალში მხოლოდ ძალიან უმნიშვნელო ფარგლებში - რამდენიმე პროცენტით. ამრიგად, მსოფლიო კოსმონავტიკა იძულებულია დაიცვას განვითარების ვრცელი გზა: მთვარეზე დადგმული ფრენებისთვის აუცილებელია გიგანტური გამშვები მანქანების აშენება, და ეს ძალიან რთულია და გიჟურად ძვირი, ყოველ შემთხვევაში, რუსეთისთვის. ბირთვული ძრავების დახმარებით კრიზისის დაძლევის მცდელობა წააწყდა ეკოლოგიური პრობლემები... სარაკეტო დეტონაციური ძრავების გამოჩენა, ალბათ, ძალიან ადრეა ავიაციის თვითმფრინავზე გადასვლასთან შედარებისთვის, მაგრამ მათ საკმაოდ შეუძლიათ აჩქარონ კოსმოსური კვლევის პროცესი. უფრო მეტიც, ამ ტიპის რეაქტიული ძრავას აქვს კიდევ ერთი ძალიან მნიშვნელოვანი უპირატესობა.
GRES მინიატურაში
ჩვეულებრივი სარაკეტო ძრავა, პრინციპში, დიდი სანთურაა. მისი ბიძგისა და სპეციფიკური მახასიათებლების გასაზრდელად, აუცილებელია წნევის მომატება წვის პალატაში. ამ შემთხვევაში, საწვავი, რომელიც შეჰყავთ პალატაში საქშენებით, უნდა მიეწოდოს უფრო მაღალ წნევას, ვიდრე წარმოიქმნება წვის პროცესში, წინააღმდეგ შემთხვევაში საწვავის გამანადგურებელი უბრალოდ ვერ შეაღწევს პალატაში. ამრიგად, თხევადი ძრავის ძრავის ყველაზე რთული და ძვირადღირებული ერთეული არ არის პალატა საქშენით, რომელიც თვალსაჩინოა, არამედ საწვავის ტურბოსატუმბი (TNA), რომელიც დაფარულია რაკეტის ნაწლავებში მილსადენების სირთულეებს შორის.
მაგალითად, მსოფლიოში ყველაზე მძლავრი სარაკეტო ძრავა RD-170, რომელიც შეიქმნა საბჭოთა კავშირის სუპერმძიმე სატვირთო მანქანის Energia– ს პირველი ეტაპისთვის იმავე NPO Energia– ს მიერ, აქვს წვის პალატის წნევა 250 ატმოსფეროს. ეს ბევრია. მაგრამ წნევა ჟანგბადის ტუმბოს გამოსასვლელში, რომელიც ჟანგვის საწვავს წვის პალატაში აღწევს 600 ატ. ამ ტუმბოს მართვისთვის გამოიყენება 189 მგვტ ტურბინა! წარმოიდგინეთ ეს: ტურბინის ბორბალი, რომლის დიამეტრია 0.4 მ, ოთხჯერ მეტს ავითარებს ვიდრე ბირთვული ყინულმჭრელი "არქტიკა" ორი ბირთვული რეაქტორები! ამავე დროს, TNA არის კომპლექსი მექანიკური მოწყობილობა, რომლის ლილვიც წამში 230 ბრუნავს და ის უნდა მუშაობდეს თხევადი ჟანგბადის გარემოში, სადაც მილსადენში ოდნავი ნაპერწკალი კი არა, ქვიშის მარცვალი იწვევს აფეთქებას. ასეთი TNA– ს შექმნის ტექნოლოგიები არის Energomash– ის მთავარი ნოუ-ჰაუ, რომლის ფლობა საშუალებას იძლევა რუსული კომპანიადა დღეს ყიდიან თავიანთ ძრავებს ამერიკული ატლასის V და ანტარესის სატვირთო მანქანებზე გამოსაყენებლად. ალტერნატივები რუსული ძრავებიჯერ არ არის აშშ -ში.
აფეთქების ძრავისთვის ასეთი სირთულეები არ არის საჭირო, ვინაიდან უფრო ეფექტური წვის ზეწოლას უზრუნველყოფს თავად აფეთქება, რომელიც არის შეკუმშვის ტალღა, რომელიც მოძრაობს საწვავის ნარევში. აფეთქების დროს წნევა იზრდება 18–20 ჯერ ყოველგვარი TNA– ს გარეშე.
აფეთქების ძრავის წვის პალატაში ისეთი პირობების მისაღებად, რაც ექვივალენტურია, მაგალითად, ამერიკული შატლის თხევადი საწვავის ძრავის წვის პალატაში (200 ატმ), საკმარისია საწვავის მიწოდება ზეწოლის ქვეშ ... 10 ატ. ამისათვის საჭირო ერთეული, კლასიკური თხევადი საწვავის ძრავის TNA– სთან შედარებით, ჰგავს ველოსიპედის ტუმბოს საიანო-შუშენსკაიას SDPP– ს მახლობლად.
ანუ, აფეთქების ძრავა იქნება არა მხოლოდ უფრო მძლავრი და უფრო ეკონომიური, ვიდრე ჩვეულებრივი თხევადი საწვავის ძრავა, არამედ მასშტაბის უფრო მარტივი და იაფი. რატომ არ არის ეს სიმარტივე დიზაინერებს 70 წლის განმავლობაში?
პროგრესის პულსი
ინჟინრების მთავარი პრობლემა იყო როგორ გაუმკლავდნენ აფეთქების ტალღას. საქმე არ არის მხოლოდ ძრავის გაძლიერებაში, რათა გაუძლოს გაზრდილი დატვირთვები... აფეთქება არ არის მხოლოდ აფეთქების ტალღა, არამედ რაღაც უფრო ეშმაკური. აფეთქების ტალღა ვრცელდება ხმის სიჩქარით, ხოლო აფეთქების ტალღა ვრცელდება ზებგერითი სიჩქარით 2500 მ / წმ -მდე. ის არ ქმნის სტაბილურ ალის ფრონტს, ამიტომ ასეთი ძრავის მოქმედება პულსირებულია: ყოველი აფეთქების შემდეგ აუცილებელია განახლება საწვავის ნარევიდა შემდეგ დაიწყოს ახალი ტალღა მასში.
პულსირებადი რეაქტიული ძრავის შექმნის მცდელობა მოხდა აფეთქების იდეამდე დიდი ხნით ადრე. ისინი პულსირებული რეაქტიული ძრავების გამოყენებით ცდილობდნენ 1930 -იან წლებში დგუშის ძრავების ალტერნატივის პოვნას. ისევ მიზიდავდა სიმარტივე: განსხვავებით თვითმფრინავების ტურბინაპულსირებადი საჰაერო გამანადგურებელი ძრავისთვის (PUVRD) არც კომპრესორი, რომელიც ბრუნავს 40,000 rpm სიჩქარით, არ იყო საჭირო წვის პალატის დაუოკებელ მუცელში ჰაერის ჩასაყვანად და არც ტურბინა, რომელიც მუშაობს გაზზე 1000˚C– ზე ზემოთ. PUVRD– ში, წვის პალატაში წნევამ შექმნა პულსირება საწვავის წვის დროს.
პულსირებადი რეაქტიული ძრავის პირველი პატენტები დამოუკიდებლად იქნა მიღებული 1865 წელს შარლ დე ლუვიერის მიერ (საფრანგეთი) და 1867 წელს ნიკოლაი აფანასიევიჩ ტელეშოვმა (რუსეთი). PUVRD– ის პირველი სამუშაო დიზაინი დაპატენტებულია 1906 წელს რუსი ინჟინრის ვ. კარავოდინი, რომელმაც ერთი წლის შემდეგ ააშენა მოდელის ინსტალაცია. რიგი ხარვეზების გამო, კარავოდინის ინსტალაციამ პრაქტიკაში ვერ იპოვა გამოყენება. პირველი PUVRD რომელიც მუშაობდა ნამდვილ თვითმფრინავზე იყო გერმანული Argus As 014, რომელიც დაფუძნებულია 1931 წლის მიუნხენის გამომგონებლის პოლ შმიდტის პატენტზე. არგუსი შეიქმნა "შურისძიების იარაღისთვის" - V -1 ფრთიანი ბომბი. მსგავსი განვითარება შეიქმნა 1942 წელს საბჭოთა დიზაინერმა ვლადიმერ ჩელომეიმ პირველი საბჭოთა საკრუიზო რაკეტისთვის 10X.
რასაკვირველია, ეს ძრავები ჯერ არ აფეთქებულა, რადგან ისინი იყენებდნენ ჩვეულებრივი წვის პულსაციებს. ამ პულსირების სიხშირე დაბალი იყო, რამაც წარმოქმნა დამახასიათებელი ტყვიამფრქვევის ხმა ოპერაციის დროს. PuVRD– ის სპეციფიკური მახასიათებლები იმის გამო წყვეტილი რეჟიმიმუშაობა საშუალოდ დაბალი იყო და მას შემდეგ, რაც 1940 -იანი წლების ბოლოს დიზაინერებმა გაუმკლავდნენ კომპრესორების, ტუმბოების და ტურბინების შექმნის სირთულეებს, ტურბოჯეტიანი ძრავებიდა თხევადი საწვავის სარაკეტო ძრავები ცის მეფეები გახდნენ და PUVRD დარჩა ტექნოლოგიური პროგრესის პერიფერიაზე.
საინტერესოა, რომ პირველი PUVRD შეიქმნა გერმანელი და საბჭოთა დიზაინერების მიერ ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად. სხვათა შორის, არა მხოლოდ ზელდოვიჩს გაუჩნდა იდეა აფეთქების ძრავის შესახებ 1940 წელს. მასთან ერთად, იგივე აზრები გამოთქვეს ფონ ნეუმანმა (აშშ) და ვერნერ დოერინგმა (გერმანია), ამიტომ საერთაშორისო მეცნიერებაში დეტონაციის წვის გამოყენების მოდელს ეწოდა ZND.
იდეა PUVRD- ის დეტონაციის წვასთან შერწყმისას იყო ძალიან მაცდური. მაგრამ ჩვეულებრივი ალის წინა ნაწილი ვრცელდება 60–100 მ / წმ სიჩქარით და მისი პულსიების სიხშირე PUVRD– ში არ აღემატება 250 წამს. და აფეთქების წინა ნაწილი მოძრაობს 1500-2500 მ / წმ სიჩქარით, ამრიგად პულსირების სიხშირე უნდა იყოს ათასობით წამში. რთული იყო პრაქტიკაში ნარევის განახლებისა და აფეთქების დაწყების ასეთი სიჩქარის განხორციელება.
მიუხედავად ამისა, სამუშაო პულსირებადი აფეთქების ძრავების შექმნის მცდელობები გაგრძელდა. ამ მიმართულებით აშშ-ს საჰაერო ძალების სპეციალისტების მუშაობა დასრულდა სადემონსტრაციო ძრავის შექმნით, რომელიც ცაში პირველად ავიდა 2008 წლის 31 იანვარს ექსპერიმენტულ Long-EZ თვითმფრინავზე. ისტორიულ ფრენაში ძრავა მუშაობდა ... 10 წამი 30 მეტრის სიმაღლეზე. თუმცა, პრიორიტეტი ამ საქმესდარჩა შეერთებულ შტატებთან და თვითმფრინავმა სამართლიანად დაიკავა ადგილი აშშ -ს საჰაერო ძალების ეროვნულ მუზეუმში.
იმავდროულად, აფეთქების ძრავის კიდევ ერთი, ბევრად უფრო პერსპექტიული სქემა უკვე დიდი ხანია გამოიგონეს.
როგორც ციყვი საჭეში
იდეა აფეთქების ტალღის შემოხვევისა და წვის პალატაში ბორბალზე მყოფი ციყვის მსგავსად გაჩნდა მეცნიერებმა 1960 -იანი წლების დასაწყისში. ბრუნვის (მბრუნავი) აფეთქების ფენომენი თეორიულად იწინასწარმეტყველა საბჭოთა ფიზიკოსმა ნოვოსიბირსკიდან ვ. ვოიცეხოვსკიმ 1960 წელს. თითქმის მასთან ერთად, 1961 წელს, მიჩიგანის უნივერსიტეტის ამერიკელმა ჯ. ნიკოლსმა გამოთქვა იგივე აზრი.
მბრუნავი, ან მბრუნავი, აფეთქების ძრავა სტრუქტურულად არის წრიული წვის პალატა, რომელშიც საწვავი მიეწოდება რადიალურად განლაგებულ ინჟექტორებს. პალატის შიგნით აფეთქების ტალღა არ მოძრაობს ღერძულ მიმართულებით, როგორც PUVRD– ში, არამედ წრეში, შეკუმშავს და წვავს მის წინ საწვავის ნარევს და საბოლოოდ უბიძგებს წვის პროდუქტებს საქშენებიდან ისე, როგორც ხორცის საფქვავის ხრახნი უბიძგებს დაფქულ ხორცს გარეთ. პულსირების სიხშირის ნაცვლად, ჩვენ ვიღებთ აფეთქების ტალღის ბრუნვის სიხშირეს, რომელსაც შეუძლია მიაღწიოს რამდენიმე ათასს წამში, ანუ, პრაქტიკულად, ძრავა არ მუშაობს როგორც პულსირებული ძრავა, არამედ როგორც ჩვეულებრივი თხევადი საწვავის სარაკეტო ძრავა სტაციონარული წვის დროს, მაგრამ ბევრად უფრო ეფექტურად, რადგან სინამდვილეში საწვავის ნარევის აფეთქება ხდება მასში. ...
სსრკ -ში, ისევე როგორც აშშ -ში, მბრუნავი აფეთქების ძრავზე მუშაობა 1960 -იანი წლების დასაწყისიდან დაიწყო, მაგრამ ისევ და ისევ, იდეის ერთი შეხედვით სიმარტივის მიუხედავად, მისი განხორციელება საჭიროებდა თავსატეხ თეორიულ კითხვებს. როგორ მოვაწყოთ პროცესი ისე, რომ ტალღა არ დატენიანდეს? აუცილებელი იყო გაგებულიყო ყველაზე რთული ფიზიკური და ქიმიური პროცესები გაზის გარემო... აქ გამოთვლა აღარ ხდებოდა მოლეკულურ, არამედ ატომურ დონეზე, ქიმიისა და კვანტური ფიზიკის შეერთების ადგილას. ეს პროცესები უფრო რთულია, ვიდრე ის, რაც ხდება ლაზერული სხივის წარმოქმნის დროს. ამიტომ ლაზერი დიდი ხანია მუშაობს, მაგრამ აფეთქების ძრავა არ მუშაობს. ამ პროცესების გასაგებად, აუცილებელი იყო ახალი ფუნდამენტური მეცნიერების შექმნა - ფიზიკოქიმიური კინეტიკა, რომელიც არ არსებობდა 50 წლის წინ. და იმ პირობების პრაქტიკული გაანგარიშებისთვის, რომლის დროსაც აფეთქების ტალღა არ დაიშლება, არამედ გახდება თვითმავალი, საჭირო იყო მძლავრი კომპიუტერები, რომლებიც გამოჩნდა მხოლოდ ბოლო წლებში. ეს იყო საფუძველი, რომელიც უნდა ჩაეყარა საფუძველს პრაქტიკული წარმატებების დასაფრთხობად დეტონაციისთვის.
ამ მიმართულებით აქტიური მუშაობა მიმდინარეობს შეერთებულ შტატებში. ეს კვლევა ტარდება Pratt & Whitney, გენერალური ელექტრიკი, ნასა. მაგალითად, აშშ -ს საზღვაო ძალების კვლევითი ლაბორატორია ავითარებს სპინ -აფეთქების გაზის ტურბინებს საზღვაო ძალებისთვის. აშშ -ს საზღვაო ფლოტი იყენებს 430 გაზის ტურბინებს 129 გემზე და ისინი მოიხმარენ 3 მილიარდ დოლარს საწვავს წელიწადში. უფრო ეკონომიური აფეთქების შემოღება გაზის ტურბინის ძრავები(GTE) დაზოგავს უზარმაზარ თანხებს.
რუსეთში დასრულდა აფეთქების ძრავებიათობით კვლევითი ინსტიტუტი და საპროექტო ბიურო მუშაობდნენ და აგრძელებენ მუშაობას. მათ შორის არის NPO Energomash, წამყვანი ძრავის მწარმოებელი კომპანია რუსულ კოსმოსურ ინდუსტრიაში, რომლის ბევრ საწარმოთან ვითიბი ბანკი თანამშრომლობს. სარაკეტო დეტონაციის ძრავის განვითარება ერთ წელზე მეტი ხნის განმავლობაში მიმდინარეობდა, მაგრამ იმისათვის, რომ ამ ნაწარმოების აისბერგის წვერი მზის ქვეშ ბრწყინავდეს წარმატებული გამოცდის სახით, ცნობილი ორგანიზაციის ორგანიზაციული და ფინანსური მონაწილეობა დამატებითი კვლევისათვის (FPI) საჭირო იყო. ეს იყო FPI, რომელიც გამოირჩეოდა საჭირო სახსრები 2014 წელს სპეციალიზებული ლაბორატორიის "Detonation LRE" შექმნისათვის. ყოველივე ამის შემდეგ, 70 წლიანი კვლევის მიუხედავად, ეს ტექნოლოგია კვლავ რჩება „ძალიან პერსპექტიულად“ რუსეთში, რომ დაფინანსდეს თავდაცვის სამინისტროს მსგავსი მომხმარებლების მიერ, რომლებსაც, როგორც წესი, სჭირდებათ გარანტირებული პრაქტიკული შედეგი. და ის ჯერ კიდევ ძალიან შორს არის მისგან.
ჭკუის დამორჩილება
მე მინდა მჯეროდეს, რომ ყოველივე ზემოთქმულის შემდეგ, ტიტანური ნაშრომი, რომელიც ჩნდება მოკლე მოხსენების სტრიქონებს შორის ხიმკის ენერგომაშში ჩატარებული ტესტების შესახებ 2016 წლის ივლის-აგვისტოში გასაგები ხდება: ტალღები დაახლოებით 20 kHz (ტალღის ბრუნვის სიხშირეა 8 ათასი ბრუნვა წამში) საწვავის ორთქლზე "ჟანგბადი - ნავთობი". შესაძლებელი გახდა რამდენიმე აფეთქების ტალღის მოპოვება, რომლებიც აბალანსებდნენ ერთმანეთის ვიბრაციასა და დარტყმის დატვირთვას. კელდიშის ცენტრში სპეციალურად შემუშავებულმა სითბოს დამცავმა საფარებმა ხელი შეუწყო მაღალი ტემპერატურის დატვირთვას. ძრავამ გაუძლო რამდენიმე დაწყებას ექსტრემალური ვიბრაციული დატვირთვის და ულტრა მაღალი ტემპერატურის პირობებში, კედლის ფენის გაგრილების არარსებობისას. ამ წარმატებაში განსაკუთრებული როლი ითამაშა მათემატიკური მოდელების შექმნამ და საწვავის ინჟექტორები, რამაც შესაძლებელი გახადა დეტონაციის წარმოქმნისათვის აუცილებელი თანმიმდევრულობის ნარევის მიღება “.
რა თქმა უნდა, მიღწეული წარმატების მნიშვნელობა არ უნდა იყოს გადაჭარბებული. შეიქმნა მხოლოდ სადემონსტრაციო ძრავა, რომელიც მუშაობდა შედარებით მოკლე დროში და მის შესახებ რეალური მახასიათებლებიარაფერია მოხსენებული. NPO Energomash– ის თანახმად, აფეთქების რაკეტის ძრავა გაზრდის იმპულსს 10% –ით იმავე რაოდენობის საწვავის დაწვისას ჩვეულებრივი ძრავადა სპეციფიკური იმპულსი უნდა გაიზარდოს 10-15%-ით.
მაგრამ მთავარი შედეგიშედგება იმაში, რომ პრაქტიკულად დადასტურებულია თხევადსაძრავიანი სარაკეტო ძრავის აფეთქების წვის ორგანიზების შესაძლებლობა. თუმცა, ჯერ კიდევ დიდი გზაა გასავლელი ამ ტექნოლოგიის რეალურ თვითმფრინავებში გამოყენებამდე. სხვა მნიშვნელოვანი ასპექტიმდგომარეობს იმაში, რომ მაღალი ტექნოლოგიების სფეროში მეორე მსოფლიო პრიორიტეტი ახლა ჩვენს ქვეყანას ენიჭება: პირველად მსოფლიოში, რუსეთში დაიწყო სრული ზომის აფეთქების სარაკეტო ძრავა და ეს ფაქტი დარჩება ისტორიაში მეცნიერება და ტექნოლოგია.