La sfârșitul lunii ianuarie, au existat rapoarte despre noi progrese în știința și tehnologia rusă. Din surse oficiale a devenit cunoscut faptul că unul dintre proiectele interne ale unui motor cu reacție promițător de tip detonare a trecut deja de etapa de testare. Acest lucru aduce mai aproape momentul finalizării complete a tuturor lucrărilor necesare, în funcție de rezultatele cărora rachetele spațiale sau militare de design rusesc vor putea obține noi centrale electrice cu caracteristici sporite. Mai mult, noile principii de funcționare a motorului își pot găsi aplicație nu numai în domeniul rachetelor, ci și în alte domenii.
La sfârșitul lunii ianuarie, viceprim-ministrul Dmitri Rogozin a spus presei interne despre cele mai recente succese ale organizațiilor de cercetare. Printre alte subiecte, a atins procesul de creare a motoarelor cu reacție folosind noi principii de funcționare. Un motor promițător cu ardere prin detonare a fost deja testat. Potrivit viceprim-ministrului, utilizarea noilor principii de funcționare a centralei permite o creștere semnificativă a performanței. În comparație cu structurile de arhitectură tradițională, se observă o creștere a tracțiunii de aproximativ 30%.
Diagrama motorului rachetei de detonare
Motoarele rachete moderne de diferite clase și tipuri, operate în diverse domenii, folosesc așa-numitele. ciclu izobaric sau ardere prin deflagrație. Camerele lor de ardere mențin o presiune constantă la care combustibilul arde lent. Un motor bazat pe principiile deflagrației nu are nevoie de unități deosebit de durabile, cu toate acestea, este limitat în performanță maximă. Creșterea caracteristicilor de bază, începând de la un anumit nivel, se dovedește a fi nerezonabil de dificilă.
O alternativă la un motor cu ciclu izobaric în contextul îmbunătățirii performanței este un sistem cu așa-numitul. ardere prin detonare. În acest caz, reacția de oxidare a combustibilului are loc în spatele undei de șoc care se deplasează cu viteză mare prin camera de ardere. Acest lucru impune cerințe speciale asupra designului motorului, dar oferă în același timp avantaje evidente. În ceea ce privește eficiența arderii combustibilului, arderea prin detonare este cu 25% mai bună decât deflagrația. De asemenea, diferă de arderea cu presiune constantă prin puterea crescută de eliberare a căldurii pe unitatea de suprafață a frontului de reacție. În teorie, este posibil să se mărească acest parametru cu trei până la patru ordine de mărime. În consecință, viteza gazelor reactive poate fi mărită de 20-25 de ori.
Astfel, motorul cu detonație, cu randamentul său crescut, este capabil să dezvolte mai multă forță cu un consum mai mic de combustibil. Avantajele sale față de modelele tradiționale sunt evidente, dar până de curând, progresul în acest domeniu a lăsat mult de dorit. Principiile unui motor cu reacție cu detonare au fost formulate încă din 1940 de către fizicianul sovietic Ya.B. Zeldovich, dar produsele finite de acest fel nu au ajuns încă în exploatare. Principalele motive ale lipsei de succes real sunt problemele legate de crearea unei structuri suficient de puternice, precum și dificultatea lansării și apoi menținerii unei unde de șoc folosind combustibilii existenți.
Unul dintre cele mai recente proiecte interne în domeniul motoarelor de rachete cu detonare a fost lansat în 2014 și este în curs de dezvoltare la NPO Energomash, numit după Academician V.P. Glushko. Conform datelor disponibile, scopul proiectului cu codul „Ifrit” a fost de a studia principiile de bază ale noii tehnologii cu crearea ulterioară a unui motor de rachetă cu propulsie lichidă, folosind kerosen și oxigen gazos. Noul motor, numit după demonii de foc din folclorul arab, s-a bazat pe principiul arderii cu detonare prin rotație. Astfel, în conformitate cu ideea principală a proiectului, unda de șoc trebuie să se miște continuu într-un cerc în interiorul camerei de ardere.
Dezvoltatorul șef al noului proiect a fost NPO Energomash, sau mai degrabă un laborator special creat pe baza acestuia. În plus, în lucrare au fost implicate câteva alte organizații de cercetare și proiectare. Programul a primit sprijin din partea Fundației pentru Cercetare Avansată. Prin eforturi comune, toți participanții la proiectul Ifrit au reușit să formeze un aspect optim pentru un motor promițător, precum și să creeze un model de cameră de ardere cu noi principii de funcționare.
Pentru a studia perspectivele întregii direcții și idei noi, așa-numitele. un model de cameră de ardere de detonare care îndeplinește cerințele proiectului. Un astfel de motor cu experiență, cu o configurație redusă, trebuia să folosească kerosen lichid ca combustibil. Oxigenul gazos a fost sugerat ca agent oxidant. În august 2016, a început testarea unui prototip de cameră. Important este ca pentru prima dată într-un proiect de acest gen să se poată aduce în stadiul de probe pe banc. Anterior, au fost dezvoltate motoare de rachete cu detonare interne și străine, dar nu au fost testate.
În timpul testărilor eșantionului model s-au obținut rezultate foarte interesante, arătând corectitudinea abordărilor utilizate. Deci, datorită utilizării materialelor și tehnologiilor potrivite, s-a dovedit a aduce presiunea din interiorul camerei de ardere la 40 de atmosfere. Forța produsului experimental a ajuns la 2 tone.
Model de cameră pe un banc de testare
Anumite rezultate au fost obținute în cadrul proiectului Ifrit, dar motorul autohton de detonare alimentat cu combustibil lichid este încă departe de a fi aplicat în practică cu drepturi depline. Înainte de introducerea unor astfel de echipamente în noi proiecte de tehnologie, designerii și oamenii de știință trebuie să rezolve o serie dintre cele mai grave probleme. Abia atunci industria de rachete și spațială sau industria de apărare va putea începe să realizeze potențialul noii tehnologii în practică.
La mijlocul lunii ianuarie, Rossiyskaya Gazeta a publicat un interviu cu proiectantul șef al NPO Energomash, Pyotr Lyovochkin, despre starea actuală și perspectivele pentru motoarele cu detonare. Reprezentantul companiei dezvoltatoare a reamintit principalele prevederi ale proiectului și a atins și subiectul succeselor obținute. În plus, a vorbit despre posibilele domenii de aplicare ale „Ifrit” și structuri similare.
De exemplu, motoarele de detonare pot fi utilizate în aeronavele hipersonice. P. Lyovochkin a reamintit că motoarele propuse acum pentru utilizare pe astfel de echipamente folosesc arderea subsonică. La viteza hipersonică a aparatului de zbor, aerul care intră în motor trebuie să fie decelerat la modul de sunet. Cu toate acestea, energia de frânare trebuie să conducă la încărcări termice suplimentare asupra corpului aeronavei. La motoarele cu detonare, viteza de ardere a combustibilului atinge cel puțin M = 2,5. Acest lucru face posibilă creșterea vitezei de zbor a aeronavei. O astfel de mașină cu un motor de tip detonație va putea accelera la viteze de opt ori mai mari decât viteza sunetului.
Cu toate acestea, perspectivele reale pentru motoarele de rachetă de tip detonare nu sunt încă foarte mari. Potrivit lui P. Lyovochkin, „tocmai am deschis ușa către zona de ardere a detonării”. Oamenii de știință și designerii vor trebui să studieze multe probleme și numai după aceea va fi posibil să se creeze structuri cu potențial practic. Din această cauză, industria spațială va trebui să folosească motoarele tradiționale cu propulsie lichidă pentru o lungă perioadă de timp, ceea ce, totuși, nu anulează posibilitatea îmbunătățirii ulterioare a acestora.
Un fapt interesant este că principiul detonării arderii este utilizat nu numai în domeniul motoarelor rachete. Există deja un proiect intern pentru un sistem de aviație cu o cameră de combustie de tip detonare care funcționează pe principiul impulsului. Un prototip de acest gen a fost adus la încercare, iar pe viitor poate da un început unei noi direcții. Motoarele noi cu ardere prin detonare pot găsi aplicații într-o mare varietate de domenii și pot înlocui parțial motoarele tradiționale cu turbine cu gaz sau turboreacție.
Proiectul intern al unui motor de avion cu detonare este în curs de dezvoltare la OKB im. A.M. Leagăn. Informațiile despre acest proiect au fost prezentate pentru prima dată la forumul internațional militar-tehnic de anul trecut „Armata-2017”. La standul companiei-dezvoltator au fost materiale pe diverse motoare, atât de serie, cât și în curs de dezvoltare. Printre acestea din urmă a fost o probă promițătoare de detonare.
Esența noii propuneri este utilizarea unei camere de ardere non-standard, capabilă să combuste cu detonare în impulsuri a combustibilului într-o atmosferă de aer. În acest caz, frecvența „exploziilor” din interiorul motorului trebuie să ajungă la 15-20 kHz. În viitor, este posibil să creșteți și mai mult acest parametru, drept urmare zgomotul motorului va depăși intervalul perceput de urechea umană. Astfel de caracteristici ale motorului pot prezenta un anumit interes.
Prima lansare a produsului experimental „Ifrit”
Cu toate acestea, principalele avantaje ale noii centrale electrice sunt asociate cu o performanță îmbunătățită. Testele pe bancă ale prototipurilor au arătat că acestea depășesc motoarele tradiționale cu turbină cu gaz cu aproximativ 30% în indicatorii specifici. Până la prima demonstrație publică a materialelor pe motorul OKB im. A.M. Leagănele au reușit să obțină caracteristici de performanță destul de ridicate. Un motor experimentat de un tip nou a putut funcționa timp de 10 minute fără întrerupere. Timpul total de funcționare al acestui produs la stand la acel moment a depășit 100 de ore.
Reprezentanții dezvoltatorului au indicat că este deja posibil să se creeze un nou motor de detonare cu o tracțiune de 2-2,5 tone, potrivit pentru instalarea pe aeronave ușoare sau vehicule aeriene fără pilot. În proiectarea unui astfel de motor, se propune utilizarea așa-numitului. dispozitive rezonatoare responsabile de cursul corect al arderii combustibilului. Un avantaj important al noului proiect este posibilitatea fundamentală de a instala astfel de dispozitive oriunde în cadrul avionului.
Experții din OKB ei. A.M. Leagănele lucrează de mai bine de trei decenii la motoare de aeronave cu ardere cu detonare impuls, dar până acum proiectul nu a părăsit stadiul cercetării și nu are perspective reale. Motivul principal este lipsa unei comenzi și a finanțării necesare. Dacă proiectul primește sprijinul necesar, atunci în viitorul previzibil poate fi creat un motor de probă, potrivit pentru utilizare pe diverse echipamente.
Până în prezent, oamenii de știință și designerii ruși au reușit să arate rezultate foarte remarcabile în domeniul motoarelor cu reacție folosind noi principii de funcționare. Există mai multe proiecte simultan, potrivite pentru utilizare în spațiale rachete și zonele hipersonice. În plus, noile motoare pot fi folosite în aviația „tradițională”. Unele proiecte sunt încă în faze incipiente și nu sunt încă pregătite pentru inspecții și alte lucrări, în timp ce în alte domenii au fost deja obținute cele mai remarcabile rezultate.
Investigand subiectul motoarelor cu reacție cu ardere cu detonare, specialiștii ruși au reușit să creeze un model de banc al unei camere de ardere cu caracteristicile dorite. Produsul experimental „Ifrit” a trecut deja teste, în timpul cărora au fost colectate o cantitate mare de informații diverse. Cu ajutorul datelor obținute se va continua dezvoltarea direcției.
Stăpânirea unei noi direcții și traducerea ideilor într-o formă aplicabilă practic va dura mult timp și, din acest motiv, în viitorul previzibil, rachetele spațiale și ale armatei în viitorul previzibil vor fi echipate doar cu motoare tradiționale cu propulsie lichidă. Cu toate acestea, lucrarea a părăsit deja stadiul pur teoretic, iar acum fiecare lansare de probă a unui motor experimental aduce mai aproape momentul construirii de rachete cu drepturi depline cu noi centrale electrice.
Pe baza materialelor de pe site-uri:
http://engine.space/
http://fpi.gov.ru/
https://rg.ru/
https://utro.ru/
http://tass.ru/
http://svpressa.ru/
SRL „Analog” a fost organizat în 2010 pentru producția și operarea proiectării pulverizatoarelor pentru câmpuri pe care le-am inventat, ideea cărora a fost consacrată în brevetul RF pentru modelul de utilitate nr. 67402 în 2007.
Acum, am dezvoltat, de asemenea, conceptul de motor rotativ cu ardere internă, în care este posibil să se organizeze arderea prin detonare (explozivă) a combustibilului care intră cu o eliberare crescută (de aproximativ 2 ori) a energiei de presiune și temperatură a gazelor de eșapament. menținând în același timp performanța motorului. În consecință, cu o creștere de aproximativ 2 ori, eficiența motorului termic, adică. până la aproximativ 70%. Implementarea acestui proiect necesită costuri financiare mari pentru proiectarea sa, selecția materialelor și producerea unui prototip. Și în ceea ce privește caracteristicile și aplicabilitatea, acesta este un motor, mai ales, aviație și, de asemenea, destul de aplicabil pentru mașini, vehicule autopropulsate etc. este necesar în stadiul actual de dezvoltare a tehnologiei și a cerințelor de mediu.
Principalele sale avantaje vor fi simplitatea designului, eficiența, respectarea mediului înconjurător, cuplul ridicat, compactitatea, nivelul scăzut de zgomot chiar și fără utilizarea unei amortizoare. Fabricabilitatea sa ridicată și materialele speciale vor fi protecție împotriva copierii.
Simplitatea designului este asigurată de designul rotorului său, în care toate piesele motorului efectuează o mișcare simplă de rotație.
Protecția mediului și eficiența sunt asigurate de arderea 100% instantanee a combustibilului într-o cameră de ardere separată, durabilă, la temperatură înaltă (aproximativ 2000 ° C), nerăcită, închisă pentru această dată de supape. Răcirea unui astfel de motor este asigurată din interior (răcirea fluidului de lucru) cu orice porțiuni necesare de apă care intră în secțiunea de lucru înainte de a arde următoarele porțiuni ale fluidului de lucru (gaze de ardere) din camera de ardere, obținându-se astfel o presiune suplimentară de vapori de apă și lucrări utile la arborele de lucru.
Un cuplu ridicat, chiar și la turații mici, este furnizat (în comparație cu un motor cu ardere internă cu piston), o dimensiune mare și constantă a umărului impactului fluidului de lucru pe paleta rotorului. Acest factor va face posibil ca orice transport terestru să se facă fără o transmisie complexă și costisitoare sau, cel puțin, să o simplifice semnificativ.
Câteva cuvinte despre designul și funcționarea sa.
Motorul cu ardere internă are o formă cilindrică cu două secțiuni rotor-lame, dintre care una servește pentru admisia și comprimarea preliminară a amestecului combustibil-aer și este o secțiune cunoscută și funcțională a unui compresor rotativ convențional; celălalt, cel de lucru, este motorul rotativ cu abur modernizat al lui Marcinevsky; iar între ele există o serie statică de material rezistent la căldură durabil, în care o cameră de ardere separată, blocabilă pe durata arderii, este realizată cu trei supape nerotative, dintre care 2 libere, de tip petală și unul controlat pentru a reduce presiunea înainte de intrarea următoarei porțiuni a ansamblurilor de combustibil.
Când motorul funcționează, arborele de lucru cu rotoare și palete se rotește. În secțiunea de admisie, lama aspiră și comprimă ansamblul de combustibil și, atunci când presiunea crește peste presiunea camerei de ardere (după ce presiunea este eliberată din aceasta), amestecul de lucru este condus într-un mediu fierbinte (aproximativ 2000 ° C). ), aprinsă de o scânteie și explodează instantaneu. În același timp, supapa de admisie se închide, supapa de evacuare se deschide și înainte de a se deschide, cantitatea necesară de apă este injectată în secțiunea de lucru. Se dovedește că gazele super-fierbinte sunt arse în secțiunea de lucru sub presiune ridicată și există o porțiune de apă care se transformă în abur, iar amestecul de vapori-gaz rotește rotorul motorului, răcindu-l simultan. Conform informațiilor disponibile, există deja material care poate rezista la temperaturi de până la 10.000 de grade C pentru o perioadă lungă de timp, din care trebuie să faceți o cameră de ardere.
În mai 2018, a fost depusă o cerere de invenție. Cererea este acum examinată pe fond.
Această cerere de investiții este depusă pentru a oferi finanțare pentru cercetare și dezvoltare, crearea unui prototip, reglarea fină și reglarea acestuia până la obținerea unui eșantion de lucru al acestui motor. În timp, acest proces poate dura un an sau doi. Opțiunile de finanțare pentru dezvoltarea ulterioară a modificărilor motorului pentru diferite echipamente pot și ar trebui dezvoltate separat pentru mostrele sale specifice.
Informații suplimentare
Implementarea acestui proiect este un test al invenției în practică. Obținerea unui prototip funcțional. Materialul obtinut poate fi oferit intregii industrii interne de inginerie pentru dezvoltarea de modele de vehicule cu motor eficient cu ardere interna pe baza de contracte cu dezvoltatorul si plata comisioanelor.
Puteți alege propria direcție, cea mai promițătoare pentru proiectarea unui motor cu ardere internă, de exemplu, construcția unui motor de avion pentru un vehicul ultraușor și să oferiți un motor fabricat, precum și să instalați acest motor cu ardere internă pe propria dezvoltare a unui vehicul ultraușor, al cărui prototip este în curs de asamblare.
De remarcat că piața avioanelor private din lume abia a început să se dezvolte, dar în țara noastră este la început. Și, incl. și anume, lipsa unui motor adecvat cu ardere internă împiedică dezvoltarea acestuia. Și în țara noastră, cu întinderile sale nesfârșite, astfel de aeronave vor fi la cerere.
Analiza pieței
Implementarea proiectului este primirea unui motor cu ardere internă fundamental nou și extrem de promițător.
Acum se pune accent pe ecologie, iar un motor electric este propus ca alternativă la un motor cu ardere internă cu piston, dar această energie necesară pentru el trebuie să fie generată undeva, acumulată pentru el. Cea mai mare parte a energiei electrice este generată de centralele termice, care sunt departe de a fi ecologice, ceea ce va duce la o poluare semnificativă în locațiile lor. Și durata de viață a dispozitivelor de stocare a energiei nu depășește 2 ani, unde să depozitați acest gunoi dăunător? Rezultatul proiectului propus este un motor eficient și inofensiv și, nu mai puțin important, un motor cu ardere internă convenabil și familiar. Trebuie doar să umpleți rezervorul cu combustibil de calitate scăzută.
Rezultatul proiectului este perspectiva de a înlocui toate motoarele cu piston din lume doar cu acesta. Aceasta este perspectiva folosirii energiei puternice a exploziei în scopuri pașnice și este propusă pentru prima dată o soluție constructivă pentru acest proces în motorul cu ardere internă. În plus, este relativ ieftin.
Unicitatea proiectului
Aceasta este o invenție. Este propus pentru prima dată un design care să permită utilizarea detonării într-un motor cu ardere internă.
În orice moment, una dintre sarcinile principale ale proiectării unui motor cu ardere internă a fost abordarea condițiilor de ardere prin detonare, dar să nu permită apariția acestuia.
Canale de generare de bani
Vanzarea licentelor de productie.
Explorarea spațiului este asociată fără să vrea cu navele spațiale. Inima oricărui vehicul de lansare este motorul acestuia. Trebuie să dezvolte prima viteză spațială - aproximativ 7,9 km/s, pentru a trimite astronauții pe orbită, iar 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 și mai departe și au reușit să dezvolte un motor de rachetă cu detonare, ale cărui teste s-au încheiat cu succes. Această realizare poate fi numită o adevărată descoperire în domeniul ingineriei spațiale.
Noi oportunitati
De ce există mari speranțe pentru motoarele de detonare? Conform calculelor oamenilor de știință, puterea lor va fi de 10 mii de ori mai mare decât puterea motoarelor rachete existente. În același timp, vor consuma mult mai puțin combustibil, iar producția lor se va distinge prin costuri reduse și rentabilitate. Care este motivul pentru aceasta?
Totul ține de 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 din cauza unei explozii, a detonării unui amestec combustibil. Arde la viteză supersonică cu eliberarea unei cantități uriașe de energie termică simultan cu propagarea undei de șoc.
Dezvoltarea și testarea versiunii ruse a motorului de detonare a fost efectuată de laboratorul specializat „Detonation LRE” ca parte a complexului de producție „Energomash”.
Superioritatea motoarelor noi
Cei mai mari oameni de știință din lume studiază și dezvoltă motoare de detonare de 70 de ani. Principalul motiv care împiedică crearea acestui tip de motor este arderea spontană necontrolată a combustibilului. În plus, pe ordinea de zi au fost 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 de rachetă cu detonare, care va depăși timpul în caracteristicile sale tehnice. În același timp, oamenii de știință numesc aceste avantaje:
- Abilitatea de a dezvolta viteze în intervale subsonice și hipersonice.
- Eliminarea multor piese mobile din proiectare.
- Greutate și cost mai mici ale centralei electrice.
- Eficiență termodinamică ridicată.
În serie, acest tip de motor nu a fost produs. A fost testat pentru prima dată pe aeronave cu zboruri joase în 2008. Motorul de detonare pentru vehiculele de lansare a fost testat pentru prima dată de oamenii de știință ruși. De aceea, acest eveniment este de o importanță atât de mare.
Principiu de funcționare: puls și continuu
În prezent, oamenii de știință dezvoltă instalații cu un proces de lucru pulsat și continuu. Principiul de funcționare a unui motor de rachetă cu detonare cu o schemă de funcționare în impulsuri se bazează pe umplerea ciclică a camerei de ardere cu un amestec combustibil, aprinderea sa secvențială și eliberarea produselor de ardere în mediu.
În consecință, într-o funcționare continuă, combustibilul este alimentat în camera de ardere în mod continuu, combustibilul arde în una sau mai multe valuri de detonare care circulă continuu prin flux. Avantajele unor astfel de motoare sunt:
- Unică aprindere a combustibilului.
- Construcție relativ simplă.
- Dimensiuni mici si greutatea instalatiilor.
- Utilizarea mai eficientă a amestecului combustibil.
- Zgomot, vibrații și emisii reduse.
Pe viitor, folosind aceste avantaje, un motor rachetă cu detonare cu propulsie lichidă, cu funcționare continuă, va înlocui toate instalațiile existente datorită caracteristicilor sale dimensionale și de cost.
Testele motoarelor de detonare
Primele teste ale unei unități de detonare autohtone au fost efectuate în cadrul unui proiect stabilit de Ministerul Educației și Științei. Un motor mic cu o cameră de ardere de 100 mm în diametru și o lățime a canalului inelar de 5 mm a fost prezentat ca prototip. Testele au fost efectuate pe un stand special, indicatorii au fost înregistrați la lucrul pe diferite tipuri de amestecuri combustibile - hidrogen-oxigen, gaz natural-oxigen, propan-butan-oxigen.
Testele unui motor de rachetă cu 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 forța, precum și numărul de unde de detonare și viteza de rotație.
Analogi în alte țări
Oamenii de știință din țările de vârf ale lumii sunt implicați în dezvoltarea motoarelor de detonare. Cel mai mare succes în această direcție a fost obținut de designeri din Statele Unite. În modelele lor, au implementat un mod continuu de lucru, sau rotativ. Armata SUA intenționează să folosească aceste instalații pentru echiparea navelor de suprafață. Datorită greutății lor mai ușoare și dimensiunilor reduse cu putere mare de ieșire, vor ajuta la creșterea eficienței bărcilor de luptă.
Un amestec stoichiometric de hidrogen și oxigen este folosit pentru lucrul său de către un motor american de rachetă cu detonare. Avantajele unei astfel de surse de energie sunt în primul rând economice - doar atât de mult oxigen arde cât este necesar pentru oxidarea hidrogenului. Acum, guvernul SUA cheltuiește câteva miliarde de dolari pentru a furniza navelor de război combustibil cu carbon. Combustibilul stoichiometric va reduce costurile de câteva ori.
Direcții ulterioare 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 eliberată. În acest moment, se dezvoltă o acoperire specială, care va asigura funcționarea camerei de ardere la expunere la temperaturi ridicate.
Un loc special în cercetările ulterioare îl ocupă crearea capetelor de amestecare, cu ajutorul cărora se vor putea obține picături de material combustibil de o anumită dimensiune, concentrație și compoziție. Pentru a rezolva aceste probleme, va fi creat un nou motor de rachetă cu detonare cu propulsie lichidă, care va deveni baza unei noi clase de vehicule de lansare.
Testele motoarelor de detonare
Fundația de Cercetare Avansată
Asociația de Cercetare și Producție Energomash a testat un model de cameră a unui motor de rachetă cu detonare cu propulsie lichidă, a cărui forță era de două tone. Pyotr Lyovochkin, designer-șef al Energomash, a spus acest lucru într-un interviu pentru Rossiyskaya Gazeta. Potrivit acestuia, acest model funcționa pe bază de kerosen și oxigen gazos.
Detonația este o ardere a unei substanțe în care frontul de ardere se propagă mai repede decât viteza sunetului. În acest caz, o undă de șoc se propagă prin substanță, urmată de o reacție chimică cu eliberarea unei cantități mari de căldură. În motoarele de rachetă moderne, arderea combustibilului are loc la o viteză subsonică; acest proces se numește deflagrație.
Motoarele de detonare astăzi sunt împărțite în două tipuri principale: impuls și rotative. Acestea din urmă sunt numite și spin. La motoarele cu impuls, apar explozii scurte, pe măsură ce mici porțiuni din amestecul combustibil-aer sunt arse. În arderea rotativă, amestecul arde constant fără oprire.
În astfel de centrale electrice, se utilizează o cameră de ardere inelară în care amestecul de combustibil este alimentat în serie prin supape amplasate radial. În astfel de centrale electrice, detonația nu se atenuează - unda de detonare „curge în jurul” camerei de ardere inelară, 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 de kilometri pe oră). Se crede că astfel de sisteme de propulsie pot furniza mai multă putere în timp ce consumă 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 lichidă este dezvoltat în comun de mai multe institute, inclusiv Institutul de Aviație din Moscova, Institutul de Hidrodinamică Lavrentyev, Centrul Keldysh, Institutul Central Baranov de Motoare Aviației și Facultatea de Mecanică și Matematică a Universității de Stat din Moscova. Dezvoltarea este supravegheată de Fundația de Cercetare Avansată.
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 a funcționat în mod fiabil, fără sisteme complexe de răcire. Una dintre sarcinile testelor a fost de a confirma posibilitatea arderii prin detonare a unui amestec de combustibil oxigen-kerosen. Anterior, a fost raportat că frecvența detonației în noul motor rusesc este de 20 kiloherți.
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, compania americană Aerojet Rocketdyne a semnat un contract cu Laboratorul Național de Tehnologie Energetică din SUA pentru dezvoltarea unei noi centrale electrice cu turbină cu gaz bazată pe un motor cu detonare rotativă. Lucrarea, care va avea ca rezultat realizarea unui prototip al noii instalații, este programată să fie finalizată până la jumătatea anului 2019.
Potrivit estimărilor preliminare, noul tip de motor cu turbină cu gaz va avea performanțe cu cel puțin cinci procente mai bune decât unitățile de acest gen convenționale. În același timp, instalațiile în sine pot fi făcute mai compacte.
Vasily Sychev