Motor cu rachetă detonant: teste, principiu de funcționare, avantaje. Pe scurt despre problema motoarelor de detonare (3 videoclipuri)

Problema dezvoltării impulsului motoare de detonare... Principalul centre științifice, conducând cercetări privind motoarele de nouă generație. Sunt luate în considerare principalele direcții și tendințe în dezvoltarea proiectării motoarelor de detonare. Sunt prezentate principalele tipuri de astfel de motoare: pulsate, pulsate multitube, pulsate cu un rezonator de înaltă frecvență. Este prezentată diferența în metoda de creare a tracțiunii în comparație cu un motor cu jet clasic echipat cu o duză Laval. Este descris conceptul de perete de tracțiune și modul de tracțiune. Se arată că motoarele cu detonație de impulsuri sunt îmbunătățite în direcția creșterii ratei de repetare a impulsurilor, iar această direcție își are dreptul la viață în domeniul vehiculelor aeriene fără pilot ușoare și ieftine, precum și în dezvoltarea diverselor amplificatoare de forță ale ejectorului . Sunt prezentate principalele dificultăți de natură fundamentală în modelarea unui flux turbulent de detonare folosind pachete de calcul bazate pe utilizarea modelelor de turbulență diferențială și media ecuațiilor Navier - Stokes în timp.

motor de detonare

motor de detonare a impulsurilor

1. Bulat P.V., Zasukhin O.N., Prodan N.V. Istoria studiilor experimentale ale presiunii inferioare // Cercetare de baza... - 2011. - Nr. 12 (3). - S. 670-674.

2. Bulat P.V., Zasukhin O.N., Prodan N.V. Fluctuații ale presiunii inferioare // Cercetări fundamentale. - 2012. - Nr. 3. - P. 204–207.

3. Bulat PV, Zasukhin ON, Prodan NV .. Caracteristici ale aplicării modelelor de turbulență în calcularea debitelor în conductele supersonice ale motoarelor promițătoare cu jet de aer // Motor. - 2012. - Nr. 1. - P. 20–23.

4. Bulat P.V., Zasukhin O.N., Uskov V.N. Despre clasificarea regimurilor de flux într-un canal cu expansiune bruscă // Termofizică și Aeromecanică. - 2012. - Nr. 2. - P. 209–222.

5. Bulat P.V., Prodan N.V. Despre fluctuațiile debitului de joasă frecvență ale presiunii inferioare // Cercetări fundamentale. - 2013. - Nr. 4 (3). - S. 545-549.

6. Larionov S.Yu., Nechaev Yu.N., Mokhov A.A. Cercetare și analiză a „scufundărilor” reci ale modulului de tracțiune al unui motor de detonație pulsatorie de înaltă frecvență // Vestnik MAI. - T.14. - Nr. 4 - M.: Editura MAI-Print, 2007. - P. 36–42.

7. Tarasov A.I., Shchipakov V.A. Perspectivele utilizării tehnologiilor de detonare pulsatorie în motoarele cu turboreactoare. SA NPO Saturn STC numit după A. Lyulki, Moscova, Rusia. Institutul de Aviație din Moscova (UTS). - Moscova, Rusia. ISSN 1727-7337. Inginerie și tehnologie aerospațială, 2011. - Nr. 9 (86).

Proiectele de combustie prin detonare din SUA incluse în programul de dezvoltare motoare promițătoare IHPTET. Cooperarea include aproape toate centre de cercetare care lucrează în domeniul construcției de motoare. Numai NASA alocă până la 130 de milioane de dolari pe an în aceste scopuri. Acest lucru dovedește relevanța cercetării în această direcție.

Prezentare generală a muncii în domeniul motoarelor de detonare

Strategia de piață a producătorilor de top din lume vizează nu numai dezvoltarea de noi motoare de detonare reactivă, ci și modernizarea celor existente prin înlocuirea camerelor lor tradiționale de ardere cu una de detonare. În plus, motoarele de detonare pot deveni o parte integrantă a instalațiilor combinate tipuri diferite, de exemplu, pentru a fi folosit ca un post-arzător al motorului cu turboreactoare, ca motoare cu ejectoare de ridicare în aeronavele VTOL (un exemplu în Fig. 1 este un proiect al unei aeronave de transport VTOL fabricate de Boeing).

În Statele Unite, motoarele de detonare sunt dezvoltate de numeroase centre de cercetare și universități: ASI, NPS, NRL, APRI, MURI, Stanford, USAF RL, NASA Glenn, DARPA-GE C&RD, Combustion Dynamics Ltd, Defense Research Establishments, Suffield și Valcartier, Uniyersite de Poitiers, University of Texas at Arlington, Uniyersite de Poitiers, McGill University, Pennsylvania State University, Princeton University.

Seattle Aerosciences Center (SAC), achiziționat în 2001 de Pratt și Whitney de la Adroit Systems, ocupă o poziție de lider în dezvoltarea motoarelor de detonare. Cea mai mare parte a activității centrului este finanțată de Forțele Aeriene și NASA din bugetul Programului Tehnologic de Propulsie pentru Rachete Integrate cu Răsplată Mare (IHPRPTP), care vizează crearea de noi tehnologii pentru diferite tipuri de motoare cu reacție.

Orez. 1. Brevetul SUA 6.793.174 B2 al Boeing, 2004

În total, din 1992, specialiștii SAC au efectuat peste 500 de teste pe bancă de probe experimentale. Motoarele de detonare pulsatorie (PDE) care consumă oxigen atmosferic sunt puse în funcțiune de către SAC pentru marina SUA. Având în vedere complexitatea programului, specialiștii marinei au implicat aproape toate organizațiile implicate în motoarele de detonare în implementarea acestuia. Pe lângă Pratt și Whitney, Centrul de Cercetare United Technologies (UTRC) și Boeing Phantom Works sunt implicate în lucrare.

În prezent, în țara noastră, următoarele universități și institute ale Academiei de Științe din Rusia (RAS) lucrează la această problemă de actualitate în termeni teoretici: Institutul de Fizică Chimică RAS (ICP), Institutul de Inginerie Mecanică RAS, Institutul temperaturi mari RAS (IVTAN), Institutul de Hidrodinamică Novosibirsk. Lavrentieva (IGiL), Institutul de Mecanică Teoretică și Aplicată numit după Khristianovich (ITMP), Institutul fizico-tehnic numit după Ioffe, Moscow State University (MSU), Moscow State Aviation Institute (MAI), Novosibirsk State University, Cheboksary State University, Saratov State University etc.

Domenii de lucru pe motoarele de detonare a impulsurilor

Direcția numărul 1 - Motor clasic de detonare prin impuls (PDE). Camera de ardere a unui motor tipic cu reacție constă din injectoare pentru amestecarea combustibilului cu un oxidant, un dispozitiv pentru aprinderea amestecului de combustibil și un tub de flacără în sine, în care au loc reacții redox (combustie). Tubul de flacără se termină cu o duză. De regulă, aceasta este o duză Laval cu o parte convergentă, secțiunea critică minimă, în care viteza produselor de ardere este egală cu viteza locală a sunetului, partea în expansiune, în care presiunea statică a produselor de ardere scade la o presiune de mediu inconjurator, cat mai mult posibil. Este foarte aproximativ posibil să se estimeze forța motorului pe măsură ce zona gâtului duzei se înmulțește cu diferența de presiune din camera de ardere și din mediu. Prin urmare, cu cât este mai mare presiunea în camera de ardere, cu atât este mai mare forța.

Puterea motorului de detonare a impulsurilor este determinată de alți factori - transferul impulsului de către unda de detonare pe peretele de tracțiune. În acest caz, duza nu este deloc necesară. Motoarele cu detonare de impulsuri au propria lor nișă - aeronave ieftine și de unică folosință. În această nișă, se dezvoltă cu succes în direcția creșterii ratei de repetare a pulsului.

Aspectul clasic al IDD este o cameră cilindrică de ardere care are un perete plan sau special profilat, numit „perete de tiraj” (Fig. 2). Simplitatea dispozitivului IDD este avantajul său incontestabil. După cum arată analiza publicațiilor disponibile, în ciuda varietății schemelor IDD propuse, toate acestea se caracterizează prin utilizarea tuburilor de detonare de lungime considerabilă ca dispozitive de rezonanță și utilizarea supapelor care asigură o alimentare periodică a fluidului de lucru.

Trebuie remarcat faptul că IDD, creat pe baza tuburilor de detonare tradiționale, în ciuda eficienței termodinamice ridicate într-o singură pulsație, are dezavantaje inerente caracteristice motoarelor clasice cu jet de aer care pulsează, și anume:

Frecvența scăzută (până la 10 Hz) a pulsațiilor, care determină un nivel relativ scăzut al eficienței medii a tracțiunii;

Sarcini termice și vibraționale ridicate.

Orez. 2. Diagrama schematică a unui motor de detonare a impulsurilor (IDE)

Direcția nr. 2 - IDD cu mai multe țevi. Principala tendință în dezvoltarea IDD este trecerea la o schemă cu mai multe conducte (Fig. 3). În astfel de motoare, frecvența de funcționare a unei conducte individuale rămâne redusă, dar datorită alternanței impulsurilor în diferite conducte, dezvoltatorii speră să obțină caracteristici specifice acceptabile. O astfel de schemă pare să fie destul de funcționabilă dacă rezolvăm problema vibrațiilor și asimetriei de împingere, precum și problema presiunii de fund, în special a posibilelor vibrații de joasă frecvență în regiunea de jos dintre țevi.

Orez. 3. Motorul de detonare a impulsurilor (PDE) al schemei tradiționale cu un pachet de tuburi de detonare ca rezonatoare

Direcția nr. 3 - IDD cu un rezonator de înaltă frecvență. Există, de asemenea, o direcție alternativă - circuitul recent promovat pe scară largă, cu module de tracțiune (Fig. 4), care au un rezonator de înaltă frecvență special profilat. Lucrările în această direcție se desfășoară la Centrul Științific și Tehnic numit după A. Cradle și MAI. Schema se distinge prin absența oricărei supape mecaniceși dispozitive de aprindere intermitentă.

Modulul de tracțiune IDD al schemei propuse constă dintr-un reactor și un rezonator. Reactorul servește la pregătirea amestecului combustibil-aer pentru arderea detonării, descompunând moleculele amestec combustibilîn componente chimic active. O diagramă schematică a unui ciclu de funcționare a unui astfel de motor este prezentată clar în Fig. 5.

Interacționând cu suprafața inferioară a rezonatorului ca și cu un obstacol, unda de detonare în procesul de coliziune îi transferă un impuls din forțele de presiune în exces.

IDD-urile cu rezonatoare de înaltă frecvență au dreptul de a avea succes. În special, pot aplica pentru modernizarea arzătoarelor postale și pentru rafinarea motoarelor simple cu turboreactoare, destinate din nou UAV-urilor ieftine. Un exemplu îl constituie încercările MAI și CIAM de a moderniza motorul turbojet MD-120 în acest mod prin înlocuirea camerei de ardere cu un reactor de activare a amestecului de combustibil și instalarea modulelor de tracțiune cu rezonatoare de înaltă frecvență în spatele turbinei. Deocamdată, nu a fost posibil să se creeze un design realizabil Când profilează rezonatori, autorii folosesc teoria liniară a undelor de compresie, adică calculele se efectuează în aproximarea acustică. Dinamica undelor de detonare și a undelor de compresie este descrisă de un aparat matematic complet diferit. Utilizarea pachetelor numerice standard pentru calcularea rezonatoarelor de înaltă frecvență are o limitare fundamentală. Tot modele moderne turbulențele se bazează pe media ecuațiilor Navier-Stokes (ecuații de bază ale dinamicii gazelor) în timp. În plus, se introduce presupunerea lui Boussinesq că tensorul tensiunii de frecare turbulentă este proporțional cu gradientul de viteză. Ambele ipoteze nu sunt îndeplinite în fluxurile turbulente cu unde de șoc dacă frecvențele caracteristice sunt comparabile cu frecvența de pulsație turbulentă. Din păcate, avem de-a face doar cu un astfel de caz, prin urmare, este necesar fie să construim un model de nivel superior, fie să modelăm numeric direct pe baza ecuațiilor complete Navier-Stokes fără a folosi modele de turbulență (o problemă care este imposibilă în prezent etapă).

Orez. 4. Schema IDD cu un rezonator de înaltă frecvență

Orez. 5. Diagrama IDD cu un rezonator de înaltă frecvență: SZS - jet supersonic; SW - undă de șoc; Ф este centrul rezonatorului; ДВ - val de detonare; ВР - val de rarefacție; OUV - undă de șoc reflectată

IDD-urile sunt îmbunătățite în direcția creșterii ratei de repetare a pulsului. Această direcție își are dreptul la viață în domeniul vehiculelor aeriene fără pilot ușoare și ieftine, precum și în dezvoltarea diverselor amplificatoare de tracțiune cu ejector.

Uskov V.N., doctor în științe tehnice, profesor la Departamentul de Hidroaeromecanică, Universitatea de Stat din Sankt Petersburg, Facultatea de Matematică și Mecanică, Sankt Petersburg;

Emelyanov VN, doctor în științe tehnice, profesor, șef al Departamentului de Plasmogazdinamică și Inginerie Termică, BSTU „VOENMEKH” numit după D.F. Ustinov, Sankt Petersburg.

Lucrarea a fost primită în 14/10/2013.

Referință bibliografică

Se ia în considerare problema dezvoltării motoarelor cu detonare rotativă. Sunt prezentate principalele tipuri de astfel de motoare: motorul detonator rotativ Nichols, motorul Voitsekhovsky. Sunt luate în considerare principalele direcții și tendințe în dezvoltarea proiectării motoarelor de detonare. Se arată că conceptele moderne ale unui motor de detonare rotativ nu pot, în principiu, să conducă la crearea unui design funcțional, superior în caracteristicile sale aerului existent motoare cu reactie... Motivul este dorința designerilor de a combina generarea de unde, arderea combustibilului și ejectia combustibilului și oxidantului într-un singur mecanism. Ca urmare a autoorganizării structurilor cu unde de șoc, arderea prin detonare are loc într-un volum minim, nu maxim. Rezultatul obținut efectiv astăzi este arderea prin detonare într-un volum care nu depășește 15% din volumul camerei de ardere. Ieșirea este văzută printr-o abordare diferită - mai întâi, se creează o configurație optimă a undelor de șoc și abia apoi componentele de combustibil sunt furnizate acestui sistem și arderea optimă prin detonare este organizată într-un volum mare.

motor de detonare

motor cu detonare rotativă

Motorul Voitsekhovsky

detonare circulară

detonarea spinului

motor de detonare a impulsurilor

1. Voitsekhovsky BV, Mitrofanov VV, Topchiyan ME, Structura frontului de detonare în gaze. - Novosibirsk: Editura Filialei Siberiene a Academiei de Științe a URSS, 1963.

2. Uskov V.N., Bulat P.V. Despre problema proiectării unui difuzor ideal pentru compresia unui flux supersonic // Cercetări fundamentale. - 2012. - Nr. 6 (partea 1). - S. 178-184.

3. Uskov V.N., Bulat P.V., Prodan N.V. Istoria studiului reflectării neregulate a unei unde de șoc de pe axa de simetrie a unui jet supersonic cu formarea unui disc Mach // Cercetare fundamentală. - 2012. - Nr. 9 (partea 2). - S. 414–420.

4. Uskov V.N., Bulat P.V., Prodan N.V. Justificarea aplicării modelului configurației Mach staționare la calculul discului Mach într-un jet supersonic // Cercetare fundamentală. - 2012. - Nr. 11 (partea 1). - S. 168-175.

5. Shchelkin K.I. Instabilitate de ardere și detonare a gazelor // Uspekhi fizicheskikh nauk. - 1965 .-- T. 87, nr. 2.– P. 273-302.

6. Nichols J.A., Wilkmson H.R., Morrison R.B. Detonarea intermitentă ca mecanism de producere a încrederii // Propulsie cu jet. - 1957. - Nr. 21. - P. 534-541.

Motoare cu detonare rotativă

Toate tipurile de motoare cu detonare rotativă (RDE) au în comun faptul că sistemul de alimentare cu combustibil este combinat cu sistemul de ardere a combustibilului într-o undă de detonare, dar apoi totul funcționează ca într-un motor cu reacție convențional - un tub cu flacără și o duză. Acest fapt a inițiat o astfel de activitate în domeniul modernizării motoarelor cu turbină cu gaz (GTE). Pare atractiv să înlocuiți doar capul de amestecare și sistemul de aprindere a amestecului din motorul cu turbină cu gaz. Pentru a face acest lucru, este necesar să se asigure continuitatea arderii detonației, de exemplu, prin lansarea unei unde de detonare într-un cerc. Una dintre primele astfel de scheme a fost propusă de Nichols în 1957 și apoi a dezvoltat-o ​​și la mijlocul anilor 1960 a efectuat o serie de experimente cu o undă de detonare rotativă (Fig. 1).

Reglând diametrul camerei și grosimea spațiului inelar, pentru fiecare tip de amestec de combustibil, este posibil să se selecteze o astfel de geometrie încât detonarea să fie stabilă. În practică, relația dintre joc și diametrul motorului este inacceptabilă și viteza de propagare a undei trebuie controlată prin controlul alimentării cu combustibil, așa cum se discută mai jos.

Ca și în cazul motoarelor cu detonare pulsată, unda de detonare circulară este capabilă să scoată oxidant, permițând utilizarea RDE la viteze zero. Acest fapt a condus la o explozie de studii experimentale și de calcul ale RDE cu o cameră de ardere inelară și ejecție spontană a unui amestec combustibil-aer, ceea ce nu are niciun sens să enumerăm aici. Toate acestea sunt construite aproximativ după aceeași schemă (Fig. 2), care amintește de schema motorului Nichols (Fig. 1).

Orez. 1. Schema de organizare a detonării circulare continue în decalajul inelar: 1 - undă de detonare; 2 - strat de amestec de combustibil „proaspăt”; 3 - decalaj de contact; 4 - o undă de șoc oblică care se propagă în aval; D - direcția de mișcare a undei de detonare

Orez. 2. Circuit tipic RDE: V - viteza fluxului de intrare; V4 este debitul la ieșirea duzei; a - ansamblu combustibil proaspăt, b - fața undei de detonare; c - undă de șoc oblică atașată; d - produse de ardere; p (r) - distribuția presiunii pe peretele canalului

O alternativă rezonabilă la schema Nichols ar putea fi instalarea unei varietăți de injectoare de oxidare a combustibilului care ar injecta amestecul combustibil-aer în zona imediat în fața undei de detonare în conformitate cu o anumită lege cu o presiune dată (Fig. 3) . Prin ajustarea presiunii și a ratei de alimentare cu combustibil către regiunea de ardere din spatele undei de detonare, este posibil să se influențeze rata de propagare a acesteia în amonte. Această direcție este promițătoare, dar principala problemă în proiectarea unor astfel de RDE este că modelul de flux simplificat utilizat pe scară largă în frontul de combustie cu detonare nu corespunde deloc realității.

Orez. 3. RDE cu alimentare reglementată cu combustibil în zona de ardere. Motor rotativ Voitsekhovsky

Principalele speranțe din lume sunt asociate cu motoarele de detonare care funcționează conform schemei de motoare rotative Voitsekhovsky. În 1963 B.V. Voitsekhovsky, prin analogie cu detonarea de spin, a dezvoltat o schemă pentru arderea continuă a gazului în spatele unei configurații triple de unde de șoc care circulă într-un canal inelar (Fig. 4).

Orez. 4. Schema de combustie continuă a gazului Voitsekhovsky în spatele unei triple configurații de unde de șoc care circulă într-un canal inelar: 1 - amestec proaspăt; 2 - amestec dublu comprimat în spatele unei triple configurații de unde de șoc, regiune de detonare

În acest caz, procesul hidrodinamic staționar cu ardere a gazelor în spatele undei de șoc diferă de schema de detonare a lui Chapman-Jouguet și Zeldovich-Neumann. Un astfel de proces este destul de stabil, durata sa este determinată de stocul de amestec de combustibil și în experimentele cunoscute este de câteva zeci de secunde.

Schema motorului de detonare Voitsekhovsky a servit drept prototip pentru numeroase studii de rotativ și rotire motoare de detonarĕ inițiat în ultimii 5 ani. Această schemă reprezintă mai mult de 85% din toate studiile. Toate au un dezavantaj organic - zona de detonare ocupă o parte prea mică a zonei totale de ardere, de obicei nu mai mult de 15%. Ca urmare, indicatorii specifici ai motoarelor sunt mai slabi decât cei ai motoarelor convenționale.

Cu privire la motivele eșecului de a implementa schema Voitsekhovsky

Cea mai mare parte a lucrărilor pe motoare cu detonare continuă este asociată cu dezvoltarea conceptului Voitsekhovsky. În ciuda istoriei cercetărilor de peste 40 de ani, rezultatele au rămas, de fapt, la nivelul anului 1964. Proporția de combustie prin detonare nu depășește 15% din volumul camerei de ardere. Restul arde lent în condiții departe de a fi optime.

Unul dintre motivele acestei stări de fapt este lipsa unei metode de calcul viabile. Deoarece debitul este tridimensional, iar calculul ia în considerare doar legile de conservare a impulsului pe unda de șoc în direcția perpendiculară pe modelul frontului de detonare, rezultatele calculării înclinației undelor de șoc la fluxul produselor de ardere diferă de cele observate experimental cu mai mult de 30%. Consecința este că, în ciuda multor ani de cercetări privind diverse sisteme de alimentare cu combustibil și a experimentelor privind modificarea raportului dintre componentele combustibilului, tot ce s-a făcut este să creeze modele în care are loc arderea prin detonare și să fie menținută timp de 10-15 secunde. Nici creșterea eficienței, nici avantajele față de motoarele existente cu rachete cu propulsie lichidă și motoarele cu turbină cu gaz nu sunt excluse.

Analiza schemelor RDE existente efectuate de autorii proiectului a arătat că toate schemele RDE propuse astăzi sunt inoperabile în principiu. Arderea prin detonare are loc și se menține cu succes, dar numai într-o măsură limitată. În restul volumului, avem de-a face cu o ardere lentă obișnuită, în plus, în spatele unui sistem non-optim de unde de șoc, care duce la pierderi semnificative de presiune totală. În plus, presiunea este, de asemenea, de câteva ori mai mică decât este necesar condiții ideale arderea la un raport stoichiometric al componentelor amestecului combustibil. Ca urmare, consumul specific de combustibil pe unitate de tracțiune este cu 30-40% mai mare decât cel al motoarelor convenționale.

Dar cea mai importantă problemă este chiar principiul organizării detonării continue. Așa cum se arată în studiile de detonare circulară continuă efectuate în anii 60, frontul de combustie a detonării este o structură complexă de unde de șoc constând din cel puțin două configurații triple (aproximativ configurații de undă de șoc triplă. O astfel de structură cu o zonă de detonare atașată, cum ar fi orice sistem termodinamic cu părere, lăsat singur, caută să ocupe o poziție corespunzătoare nivel minim energie. Ca rezultat, configurațiile triple și regiunea de combustie a detonației sunt ajustate una de cealaltă, astfel încât frontul de detonare să se deplaseze de-a lungul spațiului inelar cu volumul minim posibil de combustie de detonare. Acesta este exact opusul obiectivului pe care proiectanții de motoare l-au stabilit pentru arderea prin detonare.

Pentru a crea motor eficient RDE trebuie să rezolve problema creării unei configurații optime de undă de șoc triplă și organizării unei zone de combustie de detonare în ea. Structurile de unde de șoc optime trebuie create într-o mare varietate de dispozitive tehnice, de exemplu, în difuzoarele optime ale prizelor de aer supersonice. Sarcina principală este creșterea maximă posibilă a proporției combustiei de detonare în volumul camerei de ardere de la curentul inacceptabil de 15% la cel puțin 85%. Proiectele de motoare existente bazate pe proiectele lui Nichols și Wojciechowski nu pot asigura această sarcină.

Uskov V.N., doctor în științe tehnice, profesor la Departamentul de Hidroaeromecanică, Universitatea de Stat din Sankt Petersburg, Facultatea de Matematică și Mecanică, Sankt Petersburg;

Emelyanov VN, doctor în științe tehnice, profesor, șef al Departamentului de Plasmogazdinamică și Inginerie Termică, BSTU „VOENMEKH” numit după D.F. Ustinov, Sankt Petersburg.

Lucrarea a fost primită în 14/10/2013.

Referință bibliografică

Ce se ascunde cu adevărat în spatele rapoartelor despre primul motor rachetă detonant din lume testat în Rusia?

La sfârșitul lunii august 2016, agențiile de știri mondiale au răspândit știrea: la unul dintre standurile NPO Energomash din Khimki, lângă Moscova, a fost lansat primul motor de rachetă cu propulsie lichidă (LRE) de dimensiuni complete, care utilizează combustia prin detonare a combustibilului - . Pentru acest eveniment, știința și tehnologia internă funcționează de 70 de ani. Ideea unui motor de detonare a fost propusă de fizicianul sovietic Ya. B. Zel'dovich în articolul „On utilizarea energiei combustie prin detonare", Publicat în" Journal of Technical Physics "în 1940. De atunci, cercetările și experimentele practice de implementare au avut loc în întreaga lume. tehnologie promițătoare... În această cursă a minților, a început mai întâi Germania, apoi Statele Unite, apoi URSS. Și acum Rusia și-a asigurat o prioritate importantă în istoria mondială a tehnologiei. În ultimii ani, țara noastră s-a putut lăuda rar cu așa ceva.

Pe creasta unui val

Testarea unui motor de rachetă cu combustibil lichid detonant

Care sunt avantajele unui motor de detonare? La motoarele tradiționale cu rachete cu propulsie lichidă, ca, într-adevăr, la motoarele convenționale cu piston sau cu turbojet, se folosește energia care este eliberată în timpul arderii combustibilului. În camera de ardere a motorului cu rachetă cu combustibil lichid, se formează un front de flacără staționar, în care arderea are loc la o presiune constantă. Acest proces normal de ardere se numește deflagrație. Ca rezultat al interacțiunii combustibilului și oxidantului, temperatura amestec de gaze crește brusc și o coloană aprinsă de produse de ardere izbucnește din duză, care se formează impulsul jetului.

Detonarea este, de asemenea, combustie, dar se întâmplă de 100 de ori mai repede decât în ​​cazul combustiei convenționale cu combustibil. Acest proces se desfășoară atât de repede încât detonarea este adesea confundată cu o explozie, mai ales că se eliberează atât de multă energie încât, de exemplu, motor auto când acest fenomen apare în cilindrii săi, se poate prăbuși într-adevăr. Cu toate acestea, detonarea nu este o explozie, ci un tip de combustie atât de rapid încât produsele de reacție nici măcar nu au timp să se extindă; prin urmare, acest proces, spre deosebire de deflagrație, se desfășoară la un volum constant și la o presiune în creștere bruscă.

În practică, arată așa: în locul unui front de flacără staționară în amestecul de combustibil, se formează o undă de detonare în interiorul camerei de ardere, care se deplasează cu o viteză supersonică. În această undă de compresie, are loc detonarea amestecului de combustibil și oxidant, iar acest proces este mult mai eficient din punct de vedere termodinamic decât arderea convențională a combustibilului. Eficiența arderii cu detonare este cu 25-30% mai mare, adică atunci când se arde aceeași cantitate de combustibil, se obține mai multă împingere și, datorită compactității zonei de combustie, motorul de detonare este teoretic un ordin de mărime mai mare decât motoare rachete convenționale în termeni de putere preluată dintr-o unitate de volum.

Numai acest lucru a fost suficient pentru a atrage cea mai apropiată atenție a specialiștilor asupra acestei idei. La urma urmei, stagnarea care a apărut acum în dezvoltarea cosmonauticii mondiale, care a fost blocată pe orbita apropiată a pământului timp de o jumătate de secol, este în primul rând asociată cu criza de propulsie a rachetelor. Apropo, aviația este, de asemenea, în criză, care nu este capabilă să treacă pragul celor trei viteze ale sunetului. Această criză poate fi comparată cu situația avioanelor cu piston la sfârșitul anilor 1930. Elice și motor combustie internași-au epuizat potențialul și doar apariția motoarelor cu reacție a făcut posibilă atingerea unui nivel calitativ nou de înălțimi, viteze și autonomie de zbor.

Motor cu rachetă de detonare

Proiectele motoarelor clasice cu rachete cu propulsie lichidă au fost lustruite la perfecțiune în ultimele decenii și au ajuns practic la limita capacităților lor. Este posibil să se crească caracteristicile lor specifice în viitor numai în limite foarte nesemnificative - cu câteva procente. Prin urmare, cosmonautica mondială este forțată să urmeze o cale extinsă de dezvoltare: pentru zborurile cu echipaj către Lună, este necesar să se construiască vehicule de lansare uriașe, iar acest lucru este foarte dificil și extrem de scump, cel puțin pentru Rusia. O încercare de a depăși criza cu ajutorul motoarelor nucleare a dat peste probleme ecologice... Poate că apariția motoarelor cu rachete de detonare este prea devreme pentru a fi comparată cu tranziția aviației la propulsia jetului, dar sunt destul de capabile să accelereze procesul de explorare a spațiului. Mai mult, acest tip de motor cu reacție are un alt avantaj foarte important.

GRES în miniatură

Un motor rachetă convențional este, în principiu, un arzător mare. Pentru a crește presiunea și caracteristicile sale specifice, este necesar să creșteți presiunea în camera de ardere. În acest caz, combustibilul care este injectat în cameră prin duze trebuie să fie alimentat la o presiune mai mare decât se realizează în timpul procesului de ardere, altfel jetul de combustibil pur și simplu nu poate pătrunde în cameră. Prin urmare, cea mai complexă și mai scumpă unitate dintr-un motor cu propulsie lichidă nu este o cameră cu duză, care este la vedere, ci o unitate cu turbopompa de combustibil (TNA), ascunsă în intestinele rachetei printre complexitățile conductelor.

De exemplu, cel mai puternic motor rachetă din lume RD-170, creat pentru prima etapă a vehiculului sovietic de lansare super-grea Energia de către același NPO Energia, are o presiune a camerei de ardere de 250 de atmosfere. Asta e mult. Dar presiunea la ieșirea pompei de oxigen care pompează oxidantul în camera de ardere ajunge la 600 atm. O turbină de 189 MW este utilizată pentru a acționa această pompă! Imaginați-vă acest lucru: o roată de turbină cu un diametru de 0,4 m dezvoltă o putere de patru ori mai mare decât spargătorul de gheață atomic „Arktika” cu două reactoare nucleare! În același timp, THA este un dispozitiv mecanic complex, al cărui arbore face 230 de rotații pe secundă și trebuie să funcționeze într-un mediu de oxigen lichid, unde cel mai mic, nici măcar o scânteie, ci un bob de nisip în conductă duce la o explozie. Tehnologiile pentru crearea unui astfel de TNA sunt principalul know-how al Energomash, a cărui posesie permite Companie rusăși astăzi își vând motoarele pentru utilizare pe vehiculele de lansare americane Atlas V și Antares. În Statele Unite nu există încă o alternativă la motoarele rusești.

Pentru un motor de detonare, astfel de dificultăți nu sunt necesare, deoarece presiunea pentru o combustie mai eficientă este asigurată de detonarea însăși, care este o undă de compresie care se deplasează în amestecul de combustibil. În timpul detonării, presiunea crește cu un factor de 18-20 fără niciun TNA.

Pentru a obține condiții în camera de ardere a unui motor de detonare care sunt echivalente, de exemplu, cu condițiile din camera de ardere a unui motor cu propulsie lichidă a American Shuttle (200 atm), este suficient să se alimenteze combustibil sub o presiune de ... 10 atm. Unitatea necesară pentru aceasta, în comparație cu TNA-ul unui motor clasic cu propulsie lichidă, este ca o pompă de bicicletă lângă Sayano-Shushenskaya SDPP.

Adică, motorul de detonare nu va fi doar mai puternic și mai economic decât un motor convențional cu propulsie lichidă, ci și un ordin de mărime mai simplu și mai ieftin. Deci, de ce această simplitate nu a fost dată designerilor de 70 de ani?

Pulsul progresului

Principala problemă cu care se confruntă inginerii a fost cum să facă față valului de detonare. Scopul nu este doar de a face motorul mai puternic, astfel încât să poată rezista la sarcini crescute. Detonarea nu este doar un val de explozie, ci ceva mai viclean. Unda de explozie se propagă cu viteza sunetului, iar unda de detonare la o viteză supersonică - până la 2500 m / s. Nu formează un front de flacără stabil, astfel încât funcționarea unui astfel de motor pulsează: după fiecare detonare, este necesar să reînnoiți amestecul de combustibil și apoi să începeți o nouă undă în el.

Încercările de a crea un motor cu reacție pulsatorie au fost făcute cu mult înainte de ideea de detonare. În utilizarea motoarelor cu reacție pulsatorie, au încercat să găsească o alternativă la motoarele cu piston în anii 1930. Din nou, am fost atras de simplitate: spre deosebire de turbina aeronavei pentru un motor cu jet de aer pulsatoriu (PUVRD), nici un compresor care se rotea la o viteză de 40.000 rpm nu era necesar pentru a forța aerul în burtica nesatificabilă a camerei de ardere și nici o turbină care funcționa la o temperatură a gazului peste 1000˚C. În PUVRD, presiunea din camera de ardere a creat pulsații în arderea combustibilului.

Primele brevete pentru un motor cu reacție pulsatorie au fost obținute independent în 1865 de Charles de Louvrier (Franța) și în 1867 de Nikolai Afanasyevich Teleshov (Rusia). Primul design operațional al PUVRD a fost brevetat în 1906 de inginerul rus V.V. Karavodin, care a construit un model de instalație un an mai târziu. Datorită mai multor deficiențe, instalația Karavodin nu a găsit aplicație în practică. Primul PUVRD care a operat pe o aeronavă reală a fost germanul Argus As 014, bazat pe un brevet din 1931 al inventatorului de la München Paul Schmidt. Argus a fost creat pentru „arma represaliilor” - bomba cu aripi V-1. O dezvoltare similară a fost creată în 1942 de către designerul sovietic Vladimir Chelomey pentru prima rachetă de croazieră sovietică 10X.

Desigur, aceste motoare nu erau încă detonante, deoarece foloseau pulsațiile combustiei convenționale. Frecvența acestor pulsații a fost scăzută, ceea ce a generat un sunet caracteristic mitralierei în timpul funcționării. Caracteristicile specifice ale PuVRD datorită modul intermitent munca a fost în medie scăzută și după ce designerii de la sfârșitul anilor 1940 au făcut față complexității creării compresoarelor, pompelor și turbinelor, motoare cu turboreactor iar motoarele cu rachete cu combustibil lichid au devenit regii cerului, iar PUVRD a rămas la periferia progresului tehnologic.

Este curios că primele PUVRD au fost create de designeri germani și sovietici, independent unul de celălalt. Apropo, nu numai Zeldovici a venit cu ideea unui motor de detonare în 1940. Concomitent cu el, aceleași gânduri au fost exprimate de Von Neumann (SUA) și Werner Doering (Germania), așa că în știința internațională modelul utilizării combustiei prin detonare a fost numit ZND.

Ideea de a combina PUVRD cu combustia prin detonare a fost foarte tentantă. Dar partea din față a unei flăcări obișnuite se propagă cu o viteză de 60-100 m / s, iar frecvența pulsațiilor sale în PUVRD nu depășește 250 pe secundă. Iar frontul de detonare se mișcă la o viteză de 1500-2500 m / s, astfel frecvența de pulsație ar trebui să fie de mii pe secundă. A fost dificil de implementat o astfel de rată de reînnoire a amestecului și inițierea detonării în practică.

Cu toate acestea, au continuat încercările de a crea motoare funcționale de detonație pulsatorie. Munca specialiștilor din Forțele Aeriene SUA în această direcție a fost încununată de crearea unui motor demonstrativ, care a dus pe cer pentru prima dată pe 31 ianuarie 2008 pe un avion experimental Long-EZ. În zborul istoric, motorul a funcționat ... 10 secunde la o altitudine de 30 de metri. Cu toate acestea, prioritatea în acest caz a rămas în Statele Unite, iar avionul a ocupat pe bună dreptate un loc în Muzeul Național al Forțelor Aeriene ale SUA.

Între timp, a fost inventată de mult o altă schemă mult mai promițătoare a unui motor de detonare.

Ca o veveriță într-o roată

Ideea de a bucla o undă de detonare și de a o face să ruleze în camera de combustie ca o veveriță într-o roată a luat naștere oamenilor de știință la începutul anilor 1960. Fenomenul detonării rotative (rotative) a fost teoretic prezis de către fizicianul sovietic din Novosibirsk B.V. Voitsekhovsky în 1960. Aproape simultan cu el, în 1961, americanul J. Nicholls de la Universitatea din Michigan și-a exprimat aceeași idee.

Motorul de detonare rotativ sau rotativ este structural o cameră de ardere inelară, în care combustibilul este alimentat prin intermediul unor injectoare amplasate radial. Unda de detonare din interiorul camerei nu se mișcă în direcția axială, ca în PUVRD, ci într-un cerc, comprimând și arzând amestecul de combustibil din fața sa și împingând în cele din urmă produsele de combustie din duză în același mod ca și șurubul unui tocător de carne împinge carnea tocată afară. În loc de frecvența de pulsație, obținem frecvența de rotație a undei de detonare, care poate ajunge la câteva mii pe secundă, adică, în practică, motorul nu funcționează ca un motor pulsatoriu, ci ca un motor rachetă convențional cu propulsie lichidă cu combustie staționară, dar mult mai eficient, deoarece de fapt detonarea amestecului de combustibil are loc în el ...

În URSS, la fel ca în SUA, lucrările la un motor de detonație rotativă se desfășoară încă de la începutul anilor 1960, dar din nou, în ciuda simplității aparente a ideii, implementarea acesteia a necesitat rezolvarea unor întrebări teoretice nedumeritoare. Cum se organizează procesul, astfel încât unda să nu se ude? A fost necesar să se înțeleagă cele mai complexe procese fizice și chimice care au loc într-un mediu gazos. Aici calculul nu a mai fost efectuat la nivel molecular, ci la nivel atomic, la joncțiunea chimiei și a fizicii cuantice. Aceste procese sunt mai complexe decât cele care apar în timpul generării unui fascicul laser. De aceea, laserul funcționează de mult timp, dar motorul de detonare nu. Pentru a înțelege aceste procese, a fost necesar să se creeze o nouă știință fundamentală - cinetica fizico-chimică, care nu exista acum 50 de ani. Și pentru calcularea practică a condițiilor în care unda de detonare nu se va descompune, ci va deveni auto-susținută, au fost necesare computere puternice, care au apărut abia în ultimii ani. Aceasta a fost baza care a trebuit pusă pe baza succeselor practice în îmblânzirea detonării.

Lucrări active în această direcție se desfășoară în Statele Unite. Această cercetare este realizată de Pratt & Whitney, General Electric, NASA. De exemplu, laboratorul de cercetare al US Navy dezvoltă turbine cu gaz de detonare a spinului pentru Navy. Marina SUA folosește 430 de turbine pe gaz pe 129 de nave și consumă combustibil anual de 3 miliarde de dolari. Introducerea unor motoare cu turbină cu gaz mai detonante (GTE) va economisi sume uriașe de bani.

În Rusia, zeci de institute de cercetare și birouri de proiectare au lucrat și continuă să lucreze la motoarele de detonare. Printre acestea se numără NPO Energomash, o companie lideră în construcția de motoare din industria spațială rusă, cu multe dintre întreprinderile cărora cooperează VTB Bank. Dezvoltarea unui motor de rachetă de detonare a fost efectuată timp de mai mult de un an, dar pentru ca vârful aisbergului acestei lucrări să sclipească sub soare sub forma unui test de succes, participarea organizațională și financiară a notorii Fundații pentru cercetare avansată (FPI) a fost necesar. FPI a fost cel care a evidențiat fondurile necesare pentru crearea în 2014 a unui laborator specializat „Detonare LRE”. La urma urmei, în ciuda celor 70 de ani de cercetare, această tehnologie rămâne „prea promițătoare” în Rusia pentru a fi finanțată de clienți precum Ministerul Apărării, care, de regulă, au nevoie de un rezultat practic garantat. Și este încă foarte departe de ea.

Îmblânzirea scorpiei

Aș vrea să cred că, după tot ce s-a spus mai sus, devine clar că lucrarea titanică care apare între rândurile unui scurt raport despre testele care au avut loc la Energomash din Khimki în iulie-august 2016: valuri cu o frecvență de aproximativ 20 kHz (frecvența de rotație a undei este de 8 mii de rotații pe secundă) pe aburul de combustibil „oxigen - kerosen”. A fost posibil să se obțină mai multe unde de detonare, care să echilibreze vibrațiile și sarcinile de șoc reciproc. Acoperirile de protecție termică special dezvoltate la Centrul Keldysh au ajutat să facă față sarcinilor la temperaturi ridicate. Motorul a rezistat mai multor porniri sub sarcini extreme de vibrații și temperaturi ultra ridicate în absența răcirii stratului de perete. Un rol special în acest succes l-a avut crearea de modele matematice și injectoare de combustibil, care a făcut posibilă obținerea unui amestec al consistenței necesare apariției detonării ”.

Desigur, nu ar trebui să exagerăm importanța succesului obținut. A fost creat doar un motor demonstrativ, care a funcționat pentru o perioadă relativ scurtă de timp, și aproximativ caracteristici reale nu se raportează nimic. Potrivit NPO Energomash, un motor cu rachetă de detonare va crește forța cu 10% atunci când arde aceeași cantitate de combustibil ca în motor convențional, iar impulsul specific al forței ar trebui să crească cu 10-15%.

Crearea primului motor de rachetă cu detonare de dimensiuni complete din lume a asigurat o prioritate importantă pentru Rusia în istoria mondială a științei și tehnologiei.

Dar rezultatul principal constă în faptul că s-a confirmat practic posibilitatea organizării arderii prin detonare într-un motor rachetă cu propulsie lichidă. Cu toate acestea, mai este încă un drum lung de parcurs înainte de a utiliza această tehnologie în avioane reale. O alta aspect important este că o altă prioritate mondială în domeniu High Tech de acum încolo, este atribuit țării noastre: pentru prima dată în lume, a fost lansat în Rusia un motor de rachetă de detonare de dimensiuni complete, iar acest fapt va rămâne în istoria științei și tehnologiei.

Pentru implementarea practică a ideii unui motor de rachetă de detonare a fost nevoie de 70 de ani de muncă grea a oamenilor de știință și a proiectanților.

Foto: Fundația pentru studiu avansat

Evaluarea generală a materialului: 5

MATERIALE SIMILARE (PE ETICHETE):

Grafenul este transparent, magnetic și filtrează apa Tatăl videoclipului este Alexander Ponyatov și AMPEX

Testele motorului de detonare

Fundația de cercetare avansată

Asociația de cercetare și producție Energomash a testat o cameră model a unui motor de rachetă cu detonare cu propulsor lichid, a cărui forță a fost de două tone. Acest lucru a fost declarat într-un interviu cu Rossiyskaya Gazeta de către proiectantul-șef al Energomash Pyotr Lyovochkin. Potrivit acestuia, acest model funcționa pe gaz de kerosen și oxigen.

Detonarea este arderea unei substanțe în care frontul de ardere se propagă viteza mai mare sunet. În acest caz, o undă de șoc se propagă prin substanță, urmată de reactie chimica cu eliberarea unei cantități mari de căldură. La motoarele rachete moderne, combustia are loc la o viteză subsonică; acest proces se numește deflagrație.

Motoarele de detonare de astăzi sunt împărțite în două tipuri principale: impulsive și rotative. Acestea din urmă se mai numesc și spin. La motoarele cu impulsuri, explozii scurte apar pe măsură ce porții mici din amestecul combustibil-aer sunt arse. În arderea rotativă, amestecul arde constant, fără oprire.

În astfel de centrale, se folosește o cameră de ardere inelară, în care amestecul de combustibil este furnizat în serie prin supape amplasate radial. În astfel de centrale electrice, detonarea nu se umple - unda de detonare „rulează în jurul” camerei de ardere inelare, amestecul de combustibil din spatele ei are timp să se reînnoiască. Motorul rotativ a fost studiat pentru prima dată în URSS în anii 1950.

Motoarele de detonare sunt capabile să funcționeze într-o gamă largă de viteze de zbor - de la zero la cinci numere Mach (0-6,2 mii kilometri pe oră). Se crede că astfel de centrale pot produce putere mare consumând mai puțin combustibil decât motoarele cu reacție convenționale. În același timp, proiectarea motoarelor de detonare este relativ simplă: le lipsește un compresor și multe piese mobile.

Noul motor rusesc de detonare cu combustibil lichid este dezvoltat în comun de mai multe institute, inclusiv Institutul de Aviație din Moscova, Institutul de Hidrodinamică Lavrentiev, Centrul Keldysh, Institutul Central Aviation Motors numit după Baranov și Facultatea de Mecanică și Matematică a Universității de Stat din Moscova. Dezvoltarea este supravegheată de Advanced Research Foundation.

Potrivit lui Lyovochkin, în timpul testelor, presiunea în camera de ardere a motorului de detonare a fost de 40 de atmosfere. În același timp, unitatea funcționează în mod fiabil, fără sisteme complexe de răcire. Una dintre sarcinile testelor a fost confirmarea posibilității de ardere prin detonare a unui amestec combustibil oxigen-kerosen. Anterior, sa raportat că frecvența de detonare a noului motor rus este de 20 kilohertz.

Primele teste ale unui motor de rachetă cu detonare cu combustibil lichid în vara anului 2016. Nu se știe dacă motorul a fost testat din nou de atunci.

La sfârșitul lunii decembrie 2016 Companie americană Aerojet Rocketdyne Contractul Laboratorului Național de Tehnologie Energetică din SUA pentru dezvoltarea unei noi centrale electrice cu turbină pe gaz bazată pe un motor cu detonare rotativă. Lucrare care va avea ca rezultat un prototip instalare nouă, programată pentru finalizare până la jumătatea anului 2019.

Conform estimărilor preliminare, motor cu turbină pe gaz noul tip va avea cel puțin cinci procente cea mai buna performanta decât astfel de instalații convenționale. În același timp, instalațiile în sine pot fi făcute mai compacte.

Vasily Sychev

Explorarea spațială este asociată fără să vrea nave spațiale... Inima oricărui vehicul de lansare este motorul său. Trebuie să dezvolte prima viteză spațială - aproximativ 7,9 km / s, pentru a livra astronauții pe orbită și a doua viteză spațială, pentru a depăși câmpul gravitațional al planetei.

Acest lucru nu este ușor de realizat, dar oamenii de știință caută constant noi modalități de a rezolva această problemă. Designerii din Rusia au mers chiar mai departe și au reușit să dezvolte un motor de rachetă detonant, ale cărui teste s-au încheiat cu succes. Această realizare poate fi numită o adevărată descoperire în domeniul ingineriei spațiale.

Noi oportunitati

De ce sunt atribuite motoarele de detonare așteptări mari? Potrivit calculelor oamenilor de știință, puterea lor va fi de 10 mii de ori mai mare decât puterea motoarelor rachete existente. Mai mult, vor consuma mult mai puțin combustibil, iar producția lor se va distinge prin costuri reduse și rentabilitate. Care este motivul pentru aceasta?

Este vorba despre reacția de oxidare a combustibilului. Dacă rachetele moderne folosesc procesul de deflagrație - arderea lentă (subsonică) a combustibilului la presiune constantă, atunci motorul rachetei de detonare funcționează datorită unei explozii, detonării unui amestec combustibil. Arde la viteză supersonică odată cu eliberarea unei cantități uriașe de energie termică simultan cu propagarea undei de șoc.

Dezvoltarea și testarea versiunii rusești a motorului de detonare a fost efectuată de laboratorul specializat „Detonare LRE” ca parte a complexului de producție „Energomash”.

Superioritatea motoarelor noi

Oamenii de știință din lume studiază și dezvoltă motoare de detonare de 70 de ani. Motivul principal care împiedică crearea acestui tip de motor este arderea spontană necontrolată a combustibilului. În plus, pe ordinea de zi se aflau sarcinile de amestecare eficientă a combustibilului și oxidantului, precum și integrarea duzei și a admisiei de aer.

După rezolvarea acestor probleme, va fi posibil să se creeze un motor rachetă de detonare, care va depăși timpul în caracteristicile sale tehnice. În același timp, oamenii de știință numesc aceste avantaje:

1. Abilitatea de a dezvolta viteze în intervale subsonice și hipersonice.
2. Eliminarea multor piese mobile din proiectare.
3. Greutate și cost mai mici ale centralei electrice.
4. Eficiență termodinamică ridicată.

Serial tip dat motorul nu a fost produs. A fost testat pentru prima oară pe avioane cu zbor redus în 2008. Motorul de detonare pentru vehiculele de lansare a fost testat pentru prima dată de oamenii de știință ruși. De aceea acest eveniment are o importanță atât de mare.

Principiul de funcționare: puls și continuu

În prezent, oamenii de știință dezvoltă instalații cu un proces de lucru pulsat și continuu. Principiul de funcționare al unui motor de rachetă cu detonare cu schemă de funcționare pulsată se bazează pe umplerea ciclică a camerei de ardere cu un amestec combustibil, aprinderea secvențială a acestuia și eliberarea produselor de ardere în mediu.

În consecință, într-o operație continuă, combustibilul este furnizat în camera de ardere continuu, combustibilul arde într-una sau mai multe unde de detonare care circulă continuu pe flux. Avantajele acestor motoare sunt:

1. Aprinderea unică a combustibilului.
2. Construcție relativ simplă.
3. Dimensiuni mici și greutatea instalațiilor.
4. Mai mult utilizare eficientă amestec combustibil.
5. Zgomot redus, vibrații și emisii.

Pe termen lung, folosind aceste avantaje, un motor de rachetă cu propulsie lichidă de detonare în funcțiune continuă va înlocui toate instalații existente datorită greutății, dimensiunilor și caracteristicilor sale de cost.

Testele motorului de detonare

Primele teste ale unei unități de detonare internă au fost efectuate în cadrul unui proiect stabilit de Ministerul Educației și Științei. A fost prezentat un prototip motor mic cu o cameră de ardere cu diametrul de 100 mm și lățimea canalului inelar de 5 mm. Testele au fost efectuate pe un stand special, indicatorii au fost înregistrați când s-au lucrat la diferite tipuri de amestecuri combustibile - hidrogen-oxigen, gaz natural-oxigen, propan-butan-oxigen.

Testele unui motor rachetă de detonare care funcționează cu combustibil oxigen-hidrogen au dovedit că ciclul termodinamic al acestor instalații este cu 7% mai eficient decât cel al altor instalații. În plus, s-a confirmat experimental că, odată cu creșterea cantității de combustibil furnizat, crește și impulsul, precum și numărul undelor de detonare și viteza de rotație.

Analogi în alte țări

Oamenii de știință din țările de frunte ale lumii sunt angajați în dezvoltarea motoarelor de detonare. Cele mai mari succeseîn această direcție au ajuns la designerii din Statele Unite. În modelele lor, au implementat un mod continuu de lucru sau rotativ. Armata SUA intenționează să utilizeze aceste instalații pentru echiparea navelor de suprafață. Datorită greutății lor mai mici și a dimensiunilor mici, cu o putere mare de ieșire, vor contribui la creșterea eficienței bărcilor de luptă.

Un amestec stoichiometric de hidrogen și oxigen este folosit pentru lucrările sale de către un motor de rachetă american de detonare. Avantajele unei astfel de surse de energie sunt în primul rând economice - arde doar atât oxigen cât este necesar pentru oxidarea hidrogenului. Acum, guvernul SUA cheltuie câteva miliarde de dolari pentru a furniza navelor de război combustibil carbon. Combustibilul stoichiometric va reduce costurile de mai multe ori.

Alte direcții de dezvoltare și perspective

Noile date obținute ca urmare a testelor motoarelor de detonare au determinat utilizarea unor metode fundamental noi pentru construirea unei scheme de funcționare pe combustibil lichid. Dar pentru funcționare, astfel de motoare trebuie să aibă o rezistență ridicată la căldură datorită cantității mari de energie termică degajată. În prezent, se dezvoltă o acoperire specială, care va asigura operabilitatea camerei de ardere sub expunere la temperaturi ridicate.

Un loc special în cercetările ulterioare îl ocupă crearea de capete de amestecare, cu ajutorul cărora va fi posibil să se obțină picături de material combustibil cu o dimensiune, concentrație și compoziție date. Pentru a rezolva aceste probleme, va fi creat un nou motor de rachetă cu propulsie lichidă de detonare, care va deveni baza pentru o nouă clasă de vehicule de lansare.