Motori i raketave të shpërthimit: Testimi, parimi i funksionimit, përfitimet. Shkurtimisht për pyetjen e motorëve të shpërthimit (3 video)

Problemi i zhvillimit të impulsit motorët e shpërthimit. Listuar Basic qendra shkencore, Hulumtime kryesore mbi motorët e gjeneratës së re. Konsiderohen drejtimet dhe tendencat kryesore në zhvillimin e dizajnit të motorëve të shpërthimit. Llojet kryesore të motorëve të tillë janë paraqitur: një puls, multi-tub puls, i pulsuar me një rezonator me frekuencë të lartë. Dallimi është treguar në metodën e krijimit të shtytjes në krahasim me motorin e avionit klasik të pajisur me një hundë bojlerësh. Koncepti i murit të tërheqjes dhe modulit të tërheqjes është përshkruar. Është treguar se motorët e shpërthimit impuls janë përmirësuar në drejtim të rritjes së frekuencës së impulseve, dhe ky drejtim ka të drejtën e saj për jetë në fushën e automjeteve ajrore të pa pilot, si dhe në zhvillimin e amplifikatorëve të ndryshëm të nxjerrjes së nxjerrjes . Vështirësitë kryesore të një natyre themelore në modelimin e rrjedhës së trazuar të shpërthimit duke përdorur paketat informatike bazuar në përdorimin e modeleve të turbulencës diferenciale dhe mesatarisht ekuacionet e navier-stokes në kohë janë paraqitur.

motor detonimi

pulse Detonation Engine

1. Bulat p.v., zasukhin o.n., shitur n.v. Historia e hulumtimit eksperimental të presionit të poshtëm // Hulumtime themelore. - 2011. - № 12 (3). - P. 670-674.

2. Bulat p.v., zasukhin o.n., shitur n.v. Luhatjet e presionit të poshtëm // studime themelore. - 2012. - № 3. - P. 204-207.

. - 2012. - № 1. - P. 20-23.

4. Bulat p.v., zasukhin o.n., USKOV v.n. Në klasifikimin e mënyrave të rrjedhës në një kanal me një zgjerim të papritur // fizikë termike dhe aeromekanikë. - 2012. - № 2. - P. 209-222.

5. Bulat p.v., shitur n.v. Në luhatjet e shpenzimeve të frekuencave të ulëta të presionit të poshtëm // studime themelore. - 2013. - № 4 (3). - P. 545-549.

6. Larionov S.Yu., Nechaev, Yu.n., Mokhov A.A. Hulumtimi dhe analiza e defektit "të ftohtë" të modulit tërheqës të një frekuencë të lartë pulsues detonation Motor // buletin mai. - T.14. - № 4 - m.: Shtëpia botuese Mai Print, 2007. - P. 36-42.

7. Tarasov a.i., Plidikov v.a. Perspektivat për përdorimin e teknologjive të shpërthimit pulsues në motorët turboje. OJSC NPO Saturn NTC. A. Lulllek, Moskë, Rusi. Instituti i Aviacionit të Moskës (GTU). - Moska, Rusi. ISSN 1727-7337. Aviacionit dhe teknologjisë dhe teknologjisë së hapësirës, \u200b\u200b2011. - № 9 (86).

Ndjehen projektet e djegies së shpërthimit në Shtetet e Bashkuara janë të përfshira në programin e zhvillimit motorët perspektivë Ihpet. Bashkëpunimi përfshin pothuajse gjithçka qendrat e KërkimitInxhinieri që vepron. Vetëm në NASA, këto qëllime qëndrojnë në 130 milionë dollarë në vit. Kjo dëshmon rëndësinë e hulumtimit në këtë drejtim.

Shqyrtimi i punës në fushën e motorëve të shpërthimit

Strategjia e tregut e prodhuesve kryesorë të botës është e drejtuar jo vetëm për zhvillimin e motorëve të ri të shpërthimit reaktiv, por edhe në modernizimin e atyre ekzistuese duke zëvendësuar Dhomën tradicionale të djegies për shpërthim. Përveç kësaj, motorët e shpërthimit mund të jenë një element integral i instalimeve të kombinuara. tipe te ndryshme, Për shembull, për t'u përdorur si një dhomë e zjarrtë TRDD, si ngritje e motorëve të nxjerrjes në SVPP (shembull në Fig. 1 - Projekti i transportit SVPP të firmës "Boeing").

Në SHBA, zhvillimi i motorëve të shpërthimit udhëheq shumë qendra shkencore dhe universitete: ASI, NPS, NRL, Apri, MURI, Stanford, USAF RL, NASA Glenn, DARPA-GE C & RD, DYPACTION Dinamika Ltd, institucionet e kërkimit të mbrojtjes, Mbajnë Dhe Valcartier, Uniysersite de Poitiers, Universiteti i Teksasit në Arlington, Universitet Universite, Universiteti McGill, Universiteti Shtetëror i Pensilvanisë, Universiteti Princeton.

Pozicionet kryesore për zhvillimin e motorëve të shpërthimit zë një qendër të specializuar të Qendrës së Aerosciences seattle (SAC), të shpenguar në vitin 2001 nga kompania Pratt dhe Whitney në sistemet ADROIT. Pjesa më e madhe e punës së Qendrës financohet nga Forca Ajrore dhe NASA nga buxheti i Programit të Teknologjisë së Propulsionit të Rocket të Integruar të Lartë (IHPRPTP), që synon krijimin e teknologjive të reja për motorët e avionëve të llojeve të ndryshme.

Fik. 1. Patent US 6,793,174 B2 i Boeing, 2004

Në total, që nga viti 1992, më shumë se 500 teste të qëndrimit të mostrave eksperimentale u kryen nga specialistët e Qendrës SAC. Punon në motorët e shpërthimit të pulsimimit (PDE) me konsum atmosferik të oksigjenit Qendra SAC çon në Marinën e SHBA. Duke pasur parasysh kompleksitetin e programit, specialistët e Marinës tërhoqën pothuajse të gjitha organizatat e përfshira në motorët e shpërthimit për ta zbatuar atë. Përveç kompanisë Pratt dhe Whitney, veprat e Qendrës Kërkimore të Teknologjive të Bashkuara (UTRC) dhe kompania Boeing Phantom punimet janë të përfshira.

Aktualisht, universitetet dhe institutet e mëposhtme të Akademisë Ruse të Shkencave (RAS) po punojnë në vendin tonë mbi këtë problem të ditës në planin teorik: Instituti i Fizikës Kimike RAS (IFF), Instituti i Shkencave të Makinerisë RAS, Instituti temperatura të larta Ras (Istan), Instituti i Hiddodinamikës Novosibirsk. Lavrentiev (ISIL), Instituti i mekanikës teorike dhe të aplikuar. Christianovich (ITMP), Instituti fiziko-teknik. IOffe, Universiteti Shtetëror i Moskës (Universiteti Shtetëror i Moskës), Instituti i Aviacionit Shtetëror i Moskës (MAI), Universiteti Shtetëror i Novosibirskut, Universiteti Shtetëror i Saratovit, Universiteti Shtetëror Saratov etj.

Drejtimet e punës në motorët e shpërthimit të impulsit

Drejtimi nr. 1 është një motor klasik i detonimit të pulsit (IDD). Dhoma e djegies së një motori tipik të avionit përbëhet nga nozzles për përzierjen e karburantit me një agjent oksidues, pajisje të përzierjes së karburantit dhe një tub ngrohjes në të vërtetë, në të cilën vijnë reaksione të reduktuara (djegie). Tubi i kokës përfundon me një hundë. Si rregull, është një hundë bojler, e cila ka një pjesë të ngushtuar, një seksion minimal kritik, në të cilin shpejtësia e produkteve të djegies është e barabartë me shpejtësinë e zërit lokal, duke zgjeruar pjesën në të cilën presioni statik i produkteve të djegies është reduktuar presion mjedis, sa më shumë që të jetë e mundur. Shumë i vrazhdë mund të vlerësohet nga futja e motorit si zona e seksionit kritik të hundës, shumëzuar me ndryshimin e presionit në dhomën e djegies dhe mjedisin. Prandaj, futja është më e lartë se sa më e lartë presioni në dhomën e djegies.

Motori i shpërthimit të impulsit përcaktohet nga faktorë të tjerë - transmetimi i pulsit të valës së shpërthimit të murit të tërheqjes. Hundë në këtë rast nuk është aspak e nevojshme. Motorët e shpërthimit të pulsit kanë avionët e tyre të lirë dhe të disponueshëm. Në këtë vend, ata zhvillohen me sukses në drejtim të rritjes së frekuencës së pulses.

Pamja klasike e CDD është një dhomë me djegie cilindrike, e cila ka një mur të sheshtë ose të integruar posaçërisht, i quajtur "Muri i tërheqjes" (Fig. 2). Thjeshtësia e pajisjes së IDD është e pamohueshme dinjiteti i saj. Ndërsa analiza e botimeve në dispozicion tregon, pavarësisht nga diversiteti i skemave të propozuara të IDD-së, të gjitha ato karakterizohen nga përdorimi i gjatësisë së konsiderueshme dhe përdorimi i valvulave që sigurojnë ushqimin periodik të lëngjeve të punës si pajisje rezonante të tubave të shpërthimit.

Duhet të theksohet se IDD-ja e krijuar në bazë të tubave tradicionale të shpërthimit, pavarësisht efikasitetit të lartë termodinamik në valëzime të vetme, disavantazhe të natyrshme karakteristike të motorëve të pulsuar të ajrit pulsues, domethënë:

Frekuencë të ulët (deri në 10 Hz) pulsations, e cila përcakton nivelin relativisht të ulët të efikasitetit të mesëm traktiv;

Ngarkesa të larta termike dhe vibratore.

Fik. 2. Diagrami i qarkut të një motori të shpërthimit të puls (IDD)

Numri i drejtimit 2 është një IDD me shumë tub. Trendi kryesor në zhvillimin e IDD është kalimi në një skemë me shumë tub (Fig. 3). Në motorë të tillë, frekuenca e tubit individual mbetet e ulët, por duke alternuar pulses në tuba të ndryshme, zhvilluesit shpresojnë të marrin karakteristika të pranueshme specifike. Një skemë e tillë duket të jetë mjaft efikase nëse zgjidh problemin e dridhjeve dhe asimetrisë së tërheqjes, si dhe problemin e presionit të poshtëm, në veçanti, luhatjet e mundshme të frekuencave të ulëta në zonën e poshtme midis tubave.

Fik. 3. Motori i Pulse-Detonimi (IDD) i skemës tradicionale me tubacionet e shpërthimit si rezonator

Drejtimi nr. 3 - idd me një rezonator me frekuencë të lartë. Ekziston një drejtim alternativ - skema e reklamuar gjerësisht me module tërheqëse (Fig. 4), të cilat kanë një rezonator të veçantë me frekuencë të lartë. Punimet në këtë drejtim zhvillohen në NTC. A. Lulleka dhe Mai. Skema dallon nga mungesa e ndonjë valvola mekanike dhe pajisjet e liga të përhershme.

Moduli i tërheqjes IDD i skemës së propozuar përbëhet nga një reaktori dhe një rezonator. Reaktori përdoret për të përgatitur përzierjen e karburantit dhe ajrit për të zbuluar djegien, molekulat e dekompozuara përzierje e djegshme në komponentët kimikisht aktivë. Diagrami skematik i një cikli të një motori të tillë është i përfaqësuar qartë në Fig. Pesë.

Ndërveprimi me sipërfaqen e poshtme të resonatorit si një pengesë, vala e shpërthimit në procesin e përplasjes e transmeton atë me një impuls nga forcat e mbingarkesës.

Shto me rezonatorë me frekuencë të lartë kanë të drejtën e suksesit. Në veçanti, ata mund të aplikojnë për përmirësimin e Forples dhe përsosjen e Trends të thjeshtë, të projektuar përsëri për BPL të lirë. Si shembull, përpjekjet mund të jenë përpjekje nga Mai dhe Camis për të modernizuar TRD MD-120 duke zëvendësuar dhomën e djegies me reaktorin e aktivizimit të karburantit dhe instalimin e moduleve të tërheqjes me rezonatorë me frekuencë të lartë. Ndërsa dizajni i zbatueshëm nuk arriti të krijonte, sepse Kur profilizohen rezonatorët, autorët përdorin një teori lineare të valëve të compression, i.E. Llogaritjet zhvillohen në përafrimin akustik. Dinamika e valëve të njëjta të shpërthimit dhe valëve të ngjeshjes janë përshkruar nga një aparat krejtësisht i ndryshëm matematikor. Përdorimi i paketave numerike standarde për llogaritjen e rezonatorëve me frekuencë të lartë ka një kufi të natyrës themelore. Çdo gjë modele moderne Turbulenca bazohet në mesatarisht ekuacionet e Navier-Stokes (ekuacionet themelore të dinamikës së gazit) në kohë. Përveç kësaj, supozimi i Boussinesca është futur se tensori i stresit të turbullt është proporcional me gradientin e shpejtësisë. Të dy supozimet nuk kryhen në flukse të turbullta me valë shoku, nëse frekuencat karakteristike janë të krahasueshme me frekuencën e trazuar të valëzimit. Për fat të keq, kemi të bëjmë me një rast të tillë, kështu që është e nevojshme që të ndërtojmë një model të nivelit më të lartë, ose simulim numerik të drejtpërdrejtë bazuar në ekuacionet e plotë të Navier-Stokes pa përdorur modele turbulence (detyrë, përtej fazës aktuale).

Fik. 4. Skema e IDD me rezonator me frekuencë të lartë

Fik. 5. Skema e IDD me një rezonator me frekuencë të lartë: CZP - JET SUPERSONIC; WC - Vala Shock; F - fokusi i rezonatorit; Vala e detonimit DV; BP - Vala e derdhjes; OUW - vala e reflektuar

IDD është përmirësuar në drejtim të rritjes së frekuencës së impulseve. Ky drejtim ka të drejtën e saj për jetë në fushën e avionit të dritës dhe të lirë pa pilot, si dhe në zhvillimin e amplifikatorëve të ndryshëm të nxjerrjes.

USKOV V.N., Dr. N., Profesor i Departamentit të Hydrahearomekanikës të Universitetit Shtetëror të Shën Petersburgut, matematikës dhe fakultetit mekanik, Shën Petersburg;

Emelyanov v.n., d.t.n., profesor, kreu i Departamentit të Plasmogazinamikës dhe inxhinierisë së nxehtësisë, BSTU "Miramekh". D.f. Ustinova, Shën Petersburg.

Puna shkoi në redaktimin më 10/14/2013.

Referenca bibliografike

Problemi i zhvillimit të motorëve të shpërthimit të rrotullimit është konsideruar. Llojet kryesore të motorëve të tillë janë paraqitur: motori Rotary Detonation of Nichols, motor Wojjetzkhovsky. Konsiderohen drejtimet dhe tendencat kryesore në zhvillimin e dizajnit të motorëve të shpërthimit. Është treguar se konceptet moderne të motorit të detonimit rrotullues nuk mund të çojnë në krijimin e një dizajni të zbatueshëm, superior në karakteristikat e tyre ajrore ekzistuese motorë jet. Arsyeja është dëshira e projektuesve për të kombinuar në një mekanizëm gjenerimin e valës, djegien e karburantit dhe nxjerrjen e agjentit të karburantit dhe oksidimit. Si rezultat i vetë-organizimit të strukturave të valës së shokut, djegia e shpërthimit kryhet në minimum, dhe jo volumin maksimal. Rezultati në të vërtetë i arritur sot është një djegie e shpërthimit në një vëllim që nuk kalon 15% të dhomës së djegies. Produkti shihet në një qasje tjetër - së pari është krijuar konfigurimi optimal i valëve të shokut, dhe pastaj komponentët e karburantit janë furnizuar në këtë sistem dhe djegia optimale e shpërthimit është e organizuar në një vëllim të madh.

motor detonimi

engine Rotary Detonation

motor wojcachovsky

shpërthim rrethor

shpërthim spin

pulse Detonation Engine

1. Voitsekovsky B.V., Mitrofanov V.v, Topchiyan M.E., struktura e frontit të shpërthimit në gazra. - Novosibirsk: Shtëpia botuese e Akademisë së Shkencave të BRSS, 1963.

2. USKOV V.N., Bulat p.v. Në detyrën e hartimit të një diffuser ideal për ngjeshjen e një rrjedhje supersonike // studime themelore. - 2012. - № 6 (Pjesa 1). - P. 178-184.

3. USKOV V.N., Bulat P.V., shitur n.v. Historia e studimit të reflektimit të parregullt të hedhjes së vulës nga boshti i simetrisë së avionit supersonik me formimin e studimeve themelore të MAHA //. - 2012. - № 9 (Pjesa 2). - P. 414-420.

4. USKOV V.N., Bulat p.v, shitur n.v. Arsyetimi i aplikimit të modelit të konfigurimit të stacional Mach për të llogaritur diskun Mach në një Studim Supersonik Jet // Studime themelore. - 2012. - № 11 (Pjesa 1). - P. 168-175.

5. Schelkin k.i. Paqëndrueshmëria e djegies dhe shpërthimit të gazrave // \u200b\u200bsukseset e shkencave fizike. - 1965. - T. 87, Çështja. 2.- f. 273-302.

6. Nichols J.A., Wilkmson H.R., Morrison R.B. Detonimi i përhershëm si një mekanizëm për prodhimin e besimit // Jet shtytëse. - 1957. - № 21. - P. 534-541.

Motorët e Detonimit Rotary

Të gjitha llojet e motorëve të daljes së rrotullimit (RDE) janë të lidhura me faktin se sistemi i furnizimit me karburant është i kombinuar me sistemin e djegies së karburantit në valën e shpërthimit, por pastaj çdo gjë punon, si në motorin e zakonshëm të avionit - tubin e nxehtësisë dhe hundën. Është ky fakt që është iniciuar nga një aktivitet i tillë në fushën e modernizimit të motorëve të turbinës së gazit (GTD). Duket të jetë tërheqëse për të zëvendësuar në GTD vetëm kokën e përzierjes dhe sistemin e ndezjes së përzierjes. Për ta bërë këtë, është e nevojshme të sigurohet vazhdimësia e djegies së shpërthimit, për shembull, drejtimin e valës së shpërthimit në një rreth. Një nga skemën e parë të tillë u ofrua Nikols në vitin 1957, dhe pastaj e zhvilloi atë dhe në mesin e viteve 1960 zhvilloi një sërë eksperimentesh me një valë të rradhës të shpërthimit (Fig. 1).

Rregullimi i diametrit të dhomës dhe trashësia e hendekut të unazës, për çdo lloj përzierjeje të karburantit, ju mund të merrni një gjeometri të tillë që shpërthimi do të jetë i qëndrueshëm. Në praktikë, raporti i madhësisë së hendekut dhe diametrit të motorit merret i papranueshëm dhe rregullimi i shpejtësisë së përhapjes së valës është e nevojshme, duke kontrolluar furnizimin me karburant, siç përshkruhet më poshtë.

Ashtu si në motorët e shpërthimit të impulseve, vala e shpërthimit qarkor është e aftë të nxjerrë agjentin oksidues, i cili lejon përdorimin e RDE me shpejtësi zero. Ky fakt çoi në një stuhi të studimeve eksperimentale dhe të llogaritura të RDE me një dhomë të djegies unazore dhe nxjerrjen spontane të përzierjes së karburantit dhe ajrit, të listuara këtu që nuk ka kuptim. Të gjithë ata janë ndërtuar me rreth një diagram (Fig. 2), që i ngjan skemës së motorit të Nichols (Fig. 1).

Fik. 1. Skema e organizimit të shpërthimit të vazhdueshëm rrethor në hendekun e unazës: 1 - Vala e shpërthimit; 2 - Shtresa e përzierjes së karburantit "të freskët"; 3 - Hendeku i kontaktit; 4 - Zgjerimi i kërcimit të vulës në drejtim të rrymës; D - Drejtimi i lëvizjes së valës së shpërthimit

Fik. 2. Skemë tipike RDE: V është shpejtësia e rrjedhjes hyrëse; V4 është shkalla e rrjedhës në daljen e hundës; A - TV të freskëta, b - para të valës së shpërthimit; C është një kërcim i bashkangjitur i zhdrejtë; D - Produkte të djegies; P (r) - Shpërndarja e presionit në presionin e kanalit

Skema e arsyeshme alternative e Nichols mund të jetë instalimi i një plurali të karburantit dhe nozzles oksidative, të cilat do të lindin ajër të karburantit për t'u kryer në rajon menjëherë para valës së shpërthimit sipas një ligji të caktuar me një presion të caktuar (Fig. 3 ). Rregullimi i normës së presionit dhe ushqimit të karburantit në zonën e djegies për valën e shpërthimit, mund të ndikohet nga shpejtësia e përhapjes së saj në rrjedhën e sipërme. Ky drejtim është premtues, por problemi kryesor në hartimin e RDE të ngjashme është se modeli i thjeshtuar i përdorur universalisht i rrjedhës në pjesën e përparme të djegies së shpërthimit është plotësisht jashtë realitetit.

Fik. 3. RDE me furnizim të rregullueshëm të karburantit në zonën e djegies. Motori rrotullues Voketzkhovsky

Shpresat kryesore në botë janë të lidhur me motorët e shpërthimit duke punuar sipas skemës së motorit rrotullues Wojjetzkhovsky. Në vitin 1963 B.V. Vojucchovsky, me analogji me spin shpërthim, ka zhvilluar një skemë për djegien e vazhdueshme të gazit pas konfigurimit të trefishtë të valëve të shokut që qarkullojnë në kanalin kannor (Fig. 4).

Fik. 4. Skema e djegies së vazhdueshme të gazit Vozkhovsky të gazit pas konfigurimit të trefishtë të valëve të shokut që qarkullojnë në kanalin unazor: 1 - përzierje e freskët; 2 - përzierje dy herë e ngjeshur pas konfigurimit të trefishtë të valëve të shokut, zonës së shpërthimit

Në këtë rast, procesi hidrodinamik stacionar me gaz djegie prapa valës së shokut ndryshon nga skema e shpërthimit të Chepman-Zhuh dhe Zeldovich-Neuman. Një proces i tillë është mjaft i qëndrueshëm, kohëzgjatja e saj përcaktohet nga rezerva e përzierjes së karburantit dhe në eksperimentet e njohura janë disa dhjetëra sekonda.

Diagrami i Detonimit Engine Vojkachovsky shërbeu si një prototip i hulumtimeve të shumta dhe të spin motorët e shpërthimit̆, iniciuar në 5 vitet e fundit. Kjo skemë përbën më shumë se 85% të të gjitha hulumtimeve. Të gjithë ata janë të natyrshëm në një pengesë organike - zona e shpërthimit merr shumë pak pjesë të zonës totale të djegies, zakonisht jo më shumë se 15%. Si rezultat, treguesit e veçantë të motorit janë më të këqija se motorët e dizajnit tradicional.

Në shkaqet e dështimeve me zbatimin e skemës së Woj Motoshovskit

Pjesa më e madhe e punës në motorët me shpërthim të vazhdueshëm shoqërohet me zhvillimin e konceptit të Woj Mojsench. Pavarësisht se më shumë se 40 vjet kërkime, rezultatet në të vërtetë mbetën në vitin 1964. Përqindja e djegies së shpërthimit nuk kalon 15% të vëllimit të dhomës së djegies. Pjesa tjetër është djegie e ngadaltë në kushte që janë larg optimale.

Një nga arsyet për një gjendje të tillë është mungesa e një metode të zbatueshme të llogaritjes. Meqenëse rrjedha është tre-dimensionale, dhe kur llogaritet vetëm ligjet e ruajtjes së sasisë së lëvizjes në valën e goditjes merren parasysh në drejtimin pingul me frontin e modelit, rezultatet e llogaritjes së animit të valëve të shokut në rrjedhën e produkteve të djegies ndryshojnë nga vërejtja eksperimentale nga më shumë se 30%. Pasoja është se, pavarësisht nga studimet afatgjata të sistemeve të ndryshme të furnizimit me karburant dhe eksperimente për të ndryshuar raportin e komponentëve të karburantit, gjithçka që arriti të bëjë është të krijojë modele në të cilat ndodhin djegia e shpërthimit dhe mbështetet për 10-15 sekonda. Jo për rritjen e efikasitetit, as për përfitimet në krahasim me fjalimin ekzistues të EDD dhe GTD nuk shkon.

Analiza e skemave të RDE të kryera nga autorët e projektit tregoi se të gjitha skemat e RDE të ofruara sot janë në parim. Detyrimi i shpërthimit ndodh dhe mbështetur me sukses, por vetëm në vëllim të kufizuar. Përndryshe, kemi të bëjmë me djegie të ngadaltë konvencionale, dhe për sistemin jo optimal të valëve të shokut, gjë që çon në humbje të konsiderueshme të presionit të plotë. Përveç kësaj, presioni është gjithashtu më i ulët se i nevojshëm për të kushtet ideale Djegija në raportin stoichiometric të komponentëve të përzierjes së karburantit. Si rezultat, konsumi specifik i karburantit për njësi të shtytjes rezulton të jetë 30-40% më i lartë se motorët e skemave tradicionale.

Por problemi më i rëndësishëm është parimi i organizimit të shpërthimit të vazhdueshëm. Siç tregohet nga studimi i shpërthimit të vazhdueshëm rrethor, të bëra në vitet '60, në frontin e djegies së shpërthimit është një strukturë komplekse e valës së përbërë nga të paktën dy konfigurime të trefishta (rreth konfigurimit të trefishtë të valëve të shokut. Një strukturë e tillë me një zonë të bashkangjitur të detonimit , si çdo sistem termodinamik me reagimlënë vetëm, kërkon të marrë një pozicion që korrespondon nivel minimal Energji. Si rezultat, konfigurimet e trefishta dhe rajoni i djegies së shpërthimit janë përshtatur me njëri-tjetrin në mënyrë që përpara dalja është duke lëvizur përgjatë hendekut të unazës me minimumin e mundshëm për këtë vëllim të djegies së shpërthimit. Kjo është pikërisht e kundërta e qëllimit që dizajnerët e motorit janë vënë para se të digjet e shpërthimit.

Për krijimin motor efikas RDE është e nevojshme për të zgjidhur problemin e krijimit të konfigurimit optimal të trefishtë të valëve shoku dhe organizatës në të zonën e djegies së shpërthimit. Strukturat optimale të valës duhet të jenë në gjendje të krijojnë në të ndryshme pajisjet teknike, për shembull, në diffusers optimale të marrjes së ajrit supersonik. Detyra kryesore është rritja maksimale e mundshme në përqindjen e djegies së shpërthimit në volumin e dhomës së djegies me 15% të papranueshme të sotme në të paktën 85%. Projektet ekzistuese të motorrit të bazuar në skemat e Nichols dhe Vojucchovsky nuk mund të sigurojnë që kjo detyrë të përmbushet.

USKOV V.N., Dr. N., Profesor i Departamentit të Hydrahearomekanikës të Universitetit Shtetëror të Shën Petersburgut, matematikës dhe fakultetit mekanik, Shën Petersburg;

Emelyanov v.n., d.t.n., profesor, kreu i Departamentit të Plasmogazinamikës dhe inxhinierisë së nxehtësisë, BSTU "Miramekh". D.f. Ustinova, Shën Petersburg.

Puna shkoi në redaktimin më 10/14/2013.

Referenca bibliografike

Çfarë keni vërtet mesazhe për motorin e parë të dixhonimit në botë të testuar në Rusi?

Në fund të gushtit të vitit 2016, agjencitë e lajmeve botërore kishin lajme: në një nga qëndrimet e OJQ-së Energomash në botë në botë, u fitua motori i parë i raketa me madhësi të plotë në botë (EDRD) duke përdorur djegien e lëndës djegëse. Për këtë ngjarje, shkenca dhe teknologjia e brendshme shkuan në 70 vjet. Ideja e motorit të shpërthimit u propozua nga fizikanti sovjetik Ya. B. Zeldovich në artikullin "On përdorimi i energjisë detyrimi i djegies", Botuar në" Gazisjen e Fizikës Teknike "në vitin 1940. Që atëherë, në të gjithë botën është studiuar dhe eksperimente për zbatimin praktik teknologjia perspektive. Në këtë garë të mendjes, Gjermania u thye përpara, pastaj SHBA, pastaj BRSS. Dhe këtu është një prioritet i rëndësishëm në historinë globale të teknologjisë, Rusia ka konsoliduar. Në vitet e fundit, diçka e tillë e vendit tonë nuk menaxhohet shpesh.

Në kreshtën e një valë

Testimi i motorit të mbeturinave të lëngshme të shpërthimit

Cilat janë avantazhet e motorit të shpërthimit? Në EDR-të tradicionale, siç, megjithatë, në motorët konvencionalë të pistoni ose turbojet, një energji që lëshohet gjatë djegies së karburantit është përdorur. Në dhomën e djegies së Edd, është formuar fronti i palëvizshëm i flakës, djegia në të cilën ndodh në presion të vazhdueshëm. Ky proces konvencional i djegies quhet deflagrim. Si rezultat i ndërveprimit të temperaturës së karburantit dhe oksidantit përzierje gazi Rritja rrënjësisht dhe postimi i zjarrit të produkteve të djegies është prishur nga hunda, cila formë dëshira reaktive.

Detonimi po digjet gjithashtu, por ndodh 100 herë më shpejt se me djegien e zakonshme të karburantit. Ky proces shkon kaq shpejt se shpërthimi shpesh është i hutuar me një shpërthim, veçanërisht pasi që kaq shumë energji dallon që, për shembull, motor makine Nëse ky fenomen ndodh në cilindra dhe mund të rrëzohet me të vërtetë. Megjithatë, shpërthimi nuk është një shpërthim, por lloji i djegies është kaq i shpejtë saqë produktet e reagimit as nuk kanë kohë për të zgjeruar, prandaj ky proces, në dallim nga deflagration, është nën volum të vazhdueshëm dhe presion në rritje të ndjeshme.

Në praktikë, duket kështu: në vend të frontit të palëvizshëm të flakës në përzierjen e karburantit brenda dhomës së djegies, formohet një valë detonimi, e cila lëviz me shpejtësi supersonike. Në këtë valë compression dhe shpërthimi i një përzierje të djegshme dhe të oksiduar ndodh, dhe ky proces nga një pikëpamje termodinamike është shumë më efikase se djegia e zakonshme e karburantit. Efikasiteti i djegies së shpërthimit është 25-30% më shumë, domethënë, kur djegia e njëjtë e karburantit, është marrë më shumë tërheqje, dhe në sajë të kompaktësisë së zonës së djegies, motori i shpërthimit për pushtetin e larguar nga njësia e volumit, Teorikisht, një rend i madhësisë tejkalon EDD të zakonshëm.

Tashmë një gjë ishte e mjaftueshme për të tërhequr vëmendjen më të afërt të specialistëve për këtë ide. Në fund të fundit, se stanjacioni, i cili tani ka dalë në zhvillimin e kozmonautikës botërore, në gjysmë shekulli, të mbërthyer në orbitën e tokës pranë tokës, është kryesisht i lidhur me krizën e ndërtesës së motorit të raketave. Në krizë, nga rruga, aviacioni nuk është në gjendje të hapë pragun e tre shpejtësive të zërit. Kjo krizë mund të krahasohet me situatën në avionë pistoni në fund të viteve 1930. Vidhos dhe motor djegie e brendshme Ata e shtuan potencialin e tyre dhe vetëm pamja e motorëve të avionit e bëri të mundur arritjen e një niveli cilësor të ri të lartësive, shpejtësive dhe gamës së fluturimeve.

Detonimi i motorit raketë

Hartat e LDD-së klasike gjatë dekadave të fundit u thyen në përsosmëri dhe praktikisht iu afruan kufirin e aftësive të tyre. Rritja e karakteristikave specifike të tyre në të ardhmen është e mundur vetëm në kufizime shumë të vogla - me interes. Prandaj, Cosmonautics World janë të detyruar të ndjekin një rrugë të gjerë të zhvillimit: për fluturimet e drejtuar në hënë, raketa gjigante zgarë duhet të ndërtohen, dhe kjo është shumë e vështirë dhe e shtrenjtë, në çdo rast për Rusinë. Përpjekje për të kapërcyer krizën me motorët bërthamorë erdhi në të gjithë problemet ekologjike. Shfaqja e zhvendosjeve të shpërthimit, ndoshta, dhe është shumë herët për t'u krahasuar me kalimin e aviacionit në tërheqjen reaktive, por ato janë plotësisht të afta për të përshpejtuar. Sidomos pasi që ky lloj i motorëve jet ka një avantazh shumë të rëndësishëm.

Grees në miniaturë

EDD e zakonshme është, në parim, një ndezës i madh. Për të rritur goditjen e saj dhe karakteristikat specifike, është e nevojshme për të ngritur presion në dhomën e djegies. Në këtë rast, karburantit, i cili është injektuar në dhomën përmes nozzles, duhet të furnizohet me presion më të madh, i cili realizohet gjatë procesit të djegies, përndryshe rrjedha e karburantit thjesht nuk është në gjendje të depërtojë në dhomën. Prandaj, njësia më e vështirë dhe më e shtrenjtë në EDD nuk është në të gjitha kamera me një hundë, e cila është në sy, dhe njësia e pompimit të karburantit (TNA), e fshehur në thellësitë e raketës në mesin e hektarit të tubacioneve.

Për shembull, në RD-170 më të fuqishme në botë, të krijuar për fazën e parë të superheavit sovjetik të raketës së energjisë, të njëjtën OJQ "energji", presioni në dhomën e djegies është 250 atmosfera. Kjo është shumë. Por presioni në prizën e pompës së oksigjenit që swings agjent oksidues në dhomën e djegies arrin vlerën e 600 ATM. Për të përzënë këtë pompë, përdoret një turbinë 189 MW! Vetëm imagjinoni këtë: një rrotë turbinë me një diametër prej 0.4 m zhvillon fuqinë, katër herë më të madhe se një akullore atomike "Arktik" me dy reaktorë bërthamorë! Në të njëjtën kohë, TNA është një pajisje mekanike komplekse, boshti i të cilit bën 230 revolucione për sekondë, dhe është e nevojshme të punohet në një mjedis të lëngshëm të oksigjenit, ku më i vogli nuk është një shkëndijë madje, dhe rërë në tubacion çon në një shpërthim. Teknologjitë për krijimin e një TNA të tillë dhe ka njohuritë kryesore "Energoman", e cila ka posedimin e të cilit lejon kompania ruse Dhe sot shesin motorët tuaj për instalim në raketat amerikane atlas v dhe antares. Nuk ka alternativa për motorët rusë në SHBA.

Për motorin e shpërthimit, vështirësi të tilla nuk janë të nevojshme, pasi presioni për djegie më efikase siguron vetë detonimin, i cili është një valë compression që funksionon në përzierjen e karburantit. Gjatë shpërthimit, presioni rritet 18-20 herë pa ndonjë TNA.

Për të hyrë në dhomën e djegies së kushteve të motorit të shpërthimit ekuivalent, për shembull, kushtet në dhomën e djegies së "anijes" amerikane (200 ATM), mjafton të furnizojë karburant nën presion ... 10 ATM. Njësia e nevojshme për këtë, krahasuar me TNA e EDR-së klasike, është si një pompë biçikletë pranë Sayano-Shushenskaya Gres.

Kjo është, motori i shpërthimit do të jetë jo vetëm më i fuqishëm dhe më ekonomik se EDD i zakonshëm, por edhe një rend i madhësisë më të lehtë dhe më të lirë. Pra, pse është kjo thjeshtësi për 70 vjet që nuk është dhënë në duart e projektuesve?

Progresi i impulsit

Problemi kryesor që u ngrit para inxhinierëve është se si të përballen me valën e shpërthimit. Çështja nuk është vetëm për ta bërë motorin më të fortë në mënyrë që të rezistojë ngarkesa të rritura. Detonimi nuk është vetëm një valë shpërthyese, por diçka në kalimin. Vala shpërthyese propagandon me shpejtësinë e zërit, dhe shpërthimi me shpejtësi supersonike është deri në 2500 m / s. Kjo nuk formon një front të qëndrueshëm të flakës, kështu që operacioni i një motori të tillë është pulsues në natyrë: pas çdo shpërthimi, është e nevojshme për të përditësuar përzierjen e karburantit, pas së cilës është e nevojshme të filloni një valë të re në të.

Përpjekjet për të krijuar një motor pulsating jet bërë shumë kohë para se ideja me shpërthim. Ishte në përdorimin e motorëve të pulsuar të avionit që u përpoqën të gjenin një alternativë për motorët pistoni në vitet 1930. Tërhequr përsëri thjeshtësi: ndryshe nga turbinë e aviacionit Për një motor ajror pulsues (PUVD), ajo nuk është rradhës me një shpejtësi prej 40,000 revolucionesh në minutë një kompresor për injektimin e ajrit në një bark të pangopur të dhomës së djegies, as që vepron në një temperaturë të gazit mbi turbinë 1000 ° C. Në paudh, presioni në dhomën e djegies krijoi pulsations në djegie të karburantit.

Patentat e para në motorin e pulsuar të ajrit u morën në mënyrë të pavarur nga njëri-tjetri në 1865 nga Charlem de lumyury (Francë) dhe në 1867 nga Nikolai Afanasyevich Tempeskov (Rusi). Dizajni i parë i praktikueshëm i Puvds patentuar në vitin 1906 inxhinier rus V.V. Kararandin, një vit më vonë ndërtoi një instalim model. Instalimi i Cararandina për shkak të një numri të mangësive nuk ka gjetur aplikime në praktikë. PUVD i parë i cili ka punuar në një avion të vërtetë ishte Argus gjerman si 014, bazuar në patentën e vitit 1931 të shpikësit të Mynihut Paul Schmidt. Argus u krijua për "armë të ndëshkimit" - bombë me krahë "FOW-1". Një zhvillim i ngjashëm u krijua në vitin 1942 nga projektuesi sovjetik Vladimir njeri për raketën e parë sovjetike me krahë 10x.

Natyrisht, këta motorë ende nuk kanë qenë shpërthime, pasi ata përdorën ripples e djegies së zakonshme. Frekuenca e këtyre ripples ishte e vogël, e cila shkaktoi një tingull karakteristik të makinës kur punonte. Karakteristikat specifike të mosudhave për shkak të regjim ndërprerë Mesatarja ishte e ulët dhe pasi projektuesit deri në fund të viteve 1940 u përballën me vështirësitë e krijimit të kompresorëve, pompave dhe turbinave, motorët turbash Dhe LDD u bë mbretërit e qiellit, dhe Pavda mbeti në periferi të përparimit teknik.

Është kureshtare që dizajnerët e parë gjermanë dhe sovjetikë të Pavdi krijuan në mënyrë të pavarur nga njëri-tjetri. Nga rruga, ideja e motorit të shpërthimit në vitin 1940 erdhi në mendje jo vetëm Zeldovich. Në të njëjtën kohë, të njëjtat mendime shprehën von Neuman (SHBA) dhe Werner Dering (Gjermani), kështu që në shkencën ndërkombëtare, modeli i përdorimit të djegies së shpërthimit u quajt ZND.

Ideja e bashkimit të Pavdës me djegie të shpërthimit ishte shumë joshëse. Por pjesa e përparme e flakës së zakonshme është përhapur me një shpejtësi prej 60-100 m / s dhe frekuenca e ripples e saj në Pavdards nuk kalon 250 për sekondë. Dhe përpara shpërthen në një shpejtësi prej 1500-2500 m / s, kështu që frekuenca e ripples duhet të jetë mijëra për sekondë. Ishte e vështirë të zbatohej një shpejtësi e tillë e rinovimit të përzierjes dhe fillimit të shpërthimit në praktikë.

Sidoqoftë, përpjekjet për të krijuar motorë të shpërthimit të punueshme vazhdoi. Puna e ekspertëve të Forcave Ajrore të SHBA në këtë drejtim u kurorëzua me krijimin e një motori demonstrues, i cili më 31 janar 2008, për herë të parë u ngjit në qiell në avionë eksperimentale të gjatë. Në fluturimin historik, motori ka punuar ... 10 sekonda në një lartësi prej 30 metrash. Megjithatë, prioritet në këtë rast mbeti prapa Shteteve të Bashkuara, dhe avioni me të drejtë mori një vend në Muzeun Kombëtar të Forcës Ajrore të Shteteve të Bashkuara.

Ndërkohë, një tjetër u shpik një tjetër, një skemë shumë më premtuese e motorit të shpërthimit.

Si ketri në timon

Ideja për të shtyrë valën e shpërthimit dhe për ta drejtuar atë në dhomën e djegies si një ketër në timon ka lindur nga shkencëtarët në fillim të viteve 1960. Fenomeni i shpërthimit të spin (rrotullimit) u parashikua teorikisht nga fizikanti sovjetik nga Novosibirsk B. V. Wojtskehovsky në vitin 1960. Pothuajse në të njëjtën kohë me të, në vitin 1961, e njëjta ide u shpreh nga American J. Nikalls nga Universiteti Michigan.

Rotari, ose spin, motori i shpërthimit është strukturalisht një dhomë me djegie të unazave, karburantit në të cilin furnizohet me injektues të vendosur në mënyrë radiale. Vala e shpërthimit brenda dhomës nuk po lëviz në drejtimin aksial, si në PUVD, dhe në një rreth, duke shtypur dhe djegur përzierjen e karburantit para tyre dhe në fund, duke shtyrë produktet e djegies nga hunda në të njëjtën mënyrë Ndërsa vija e magazinimit shtyn nga jashtë. Në vend të frekuencës së ripples, ne marrim frekuencën e rrotullimit të valës së shpërthimit, të cilat mund të arrijnë disa mijëra për sekondë, domethënë pothuajse motori nuk punon si një pulsues, por si LDD i zakonshëm me djegie të zakonshme, por shumë më efikase , sepse në fakt është shpërthimi i përzierjes së karburantit.

Në SHBA, si në SHBA, puna në motorin e shpërthimit të rrotullimit ishte duke ecur që nga fillimi i viteve 1960, por përsëri, me thjeshtësinë e dukshme të idesë, zbatimi i saj kërkoi zgjidhje për çështje teorike të çuditshme. Si ta organizoni procesin në mënyrë që vala të mos zbehet? Ishte e nevojshme të kuptoheshin proceset më të komplikuara fizika që ndodhin në mjedisin e gazit. Kjo llogaritje nuk ishte tashmë në molekulare, por në nivelin atomik, në kryqëzimin e kimisë dhe fizikës kuantike. Këto procese janë më komplekse se ato që ndodhin kur gjenerohet rreze lazer. Kjo është arsyeja pse lazeri ka punuar prej kohësh, dhe motori i shpërthimit nuk është. Për të kuptuar këto procese është e nevojshme për të krijuar një shkencë të re themelore - kinetikë fiziko-kimike, e cila 50 vjet më parë nuk ka ekzistuar ende. Dhe për llogaritjen praktike të kushteve nën të cilat vala e shpërthimit nuk do të zbehet, por do të bëhet vetë-mbështetëse, kompjuterat e fuqishëm janë kërkuar, të cilat u shfaq vetëm në vitet e fundit. Ky themel ishte i domosdoshëm për të vënë në bazë të suksesit praktik në zbutjen e shpërthimit.

Punimet aktive në këtë drejtim zhvillohen në Shtetet e Bashkuara. Këto studime janë të angazhuara në Pratt & Whitney, General Electric., NASA. Për shembull, në Laboratorin e Kërkimeve të Marinës së SHBA, janë zhvilluar bimë të turbinës së gazit të spinit për flotën. Marina e SHBA përdor 430 mjedise turbine me gaz për 129 anije, në një vit ata konsumojnë karburante për tre miliardë dollarë. Futja e motorëve më të shquar të gazit të shpërthimit ekonomik (GTD) do të lejojë ruajtjen e agjentëve gjigante.

Në Rusi, dhjetra Instituti i Kërkimeve dhe KB punojnë në motorët e shpërthimit. Midis tyre, OJQ-të Energomash është kompania kryesore inxhinierike e industrisë së hapësirës ruse, me shumë ndërmarrje të cilat BTB Bank po bashkëpunon. Zhvillimi i një EDD detonimi u krye më shumë se një vit, por në mënyrë që kulmi i ajsbergut të kësaj pune, nën diell në formën e një prove të suksesshme, pjesëmarrjen organizative dhe financiare të fondit më të turpëruar të premtimit Kërkohet kërkime (FPI). Fpi alokuar fondet e kërkuara Për të krijuar në vitin 2014 laboratorin e specializuar "EDD shpërthimi". Në fund të fundit, pavarësisht 70 viteve të hulumtimit, kjo teknologji është ende në Rusi "shumë premtuese" në mënyrë që të financohet nga konsumatorët si Ministria e Mbrojtjes, e cila është e nevojshme, si rregull, një rezultat praktik i garantuar. Dhe para tij është ende shumë larg.

Taming e Shrew

Unë do të doja të besoja se pas të gjitha sa më sipër, puna Titanike bëhet e qartë në mes të linjave të një raporti të shkurtër mbi testet që kanë kaluar në "Energomash" në Khimki në korrik - gusht 2016: "Për herë të parë në botë, Regjimi i vendosur i shpërthimit të vazhdueshëm të spinit të shpërthimit tërthor u regjistrua me një frekuencë prej rreth 20 kHz (frekuenca e valës - 8 mijë revolucione për sekondë) në çiftin e karburantit "oksigjen - vajguri". Ishte e mundur të merrnim disa valë të shpërthimit, balancimin e dridhjeve dhe ngarkesave shokuese të njëri-tjetrit. Projektuar posaçërisht në qendër të emëruar pas M. V. Keldysh Veshje termike ndihmuan për të përballuar ngarkesat e temperaturës së lartë. Motori ka qëndruar në disa fillesa nën dridhje ekstremale dhe temperatura ultra të larta në mungesë të ftohjes së shtresës së mbyllur. Një rol të veçantë në këtë sukses u luajt nga krijimi i modeleve matematikore dhe injectors karburantitlejohet të marrë një përzierje të nevojshme për shpërthimin e qëndrueshmërisë ".

Natyrisht, nuk duhet të ekzagjeroni vlerën e suksesit të arritur. Vetëm një motor demonstrues, i cili ka punuar për një kohë të gjatë dhe për të tij karakteristika reale Asgjë nuk është raportuar. Sipas OJF-së "Energomash", Detonimi EDR do të bëjë të mundur ngritjen e mallit me 10% kur djegia e njëjtë e karburantit si në nga motori i zakonshëm, Dhe impulsin specifik të tërheqjes duhet të rritet me 10-15%.

Krijimi i zhvendosjes së parë të shpërthimit të plotë në botë që ushqehet me Rusinë një prioritet të rëndësishëm në historinë botërore të shkencës dhe teknologjisë.

Por rezultati kryesor Është se mundësia e organizimit të djegies së shpërthimit në EDD është praktikisht i konfirmuar. Megjithatë, rruga për përdorimin e kësaj teknologjie si pjesë e avionëve të vërtetë është ende e gjatë. Tjetri aspekt i rëndësishëm qëndron në faktin se një tjetër botë prioritet në këtë fushë teknologjitë e larta Që tani e tutje, është fiksuar për vendin tonë: për herë të parë në botë, EDD-ja e plotë e detonimit të fituar në Rusi dhe ky fakt do të mbetet në historinë e shkencës dhe teknologjisë.

Për zbatimin praktik të idesë së EDD-së të shpërthimit, 70 vjet të punës intensive të shkencëtarëve dhe projektuesve u zhvilluan.

Foto: Fondacioni për kërkime premtuese

Vlerësimi total i materialit: 5

Materiale të ngjashme (me etiketa):

Grafen transparente, magnetike dhe të filtrimit të ujit Babai Video Alexander e kuptoi dhe ampex

Testimi i motorit të shpërthimit

Fondacioni për kërkime premtuese

Shoqata shkencore dhe prodhuese "Energomash" zhvilloi testet e dhomës së modelit të motorit të raketave të shpërthimit të lëngët, shtytja e të cilave ishte dy ton. Kjo u njoftua në intervistën "Gazeta ruse" me projektuesin kryesor "Energomash" Peter Levochkin. Sipas tij, ky model ka punuar në vajguri dhe oksigjen të gaztë.

Shpërthimi është djegja e çdo substance në të cilën shpërndahet përpara shpejtësi më e shpejtë Tingull. Në të njëjtën kohë, vala e ndikimit shpërndahet nga substanca, e ndjekur nga reaksion kimik Me ndarjen e një sasi të madhe të nxehtësisë. Në motorët me raketa moderne, djegia e karburantit ndodh me shpejtësi nëntokësore; Ky proces quhet deflagrim.

Motorët e shpërthimit sot ndahen në dy lloje kryesore: impuls dhe rrotullues. Këto të fundit quhen edhe spin. Në motorët impuls, shpërthimet e shkurtra ndodhin si pjesë të vogla të përzierjes së karburantit janë djegie. Në djegie rrotulluese, përzierja është vazhdimisht pa u ndalur.

Në instalimet e tilla të energjisë, përdoret një dhomë e djegies së njënforme, në të cilën përzierja e karburantit furnizohet në mënyrë sekuenciale përmes valvulave radiale të vendosura. Në termocentralet e tilla, shpërthimi nuk zbehet - vala e shpërthimit "shkurton" Dhomën e unazave të djegies, përzierja e karburantit ka kohë për të përmirësuar. Motori rrotullues filloi të studionte në BRSS në vitet 1950.

Motorët e shpërthimit janë të afta të punojnë në një gamë të gjerë të normave të fluturimit - nga zero në pesë numra maha (0-6.2 mijë kilometra në orë). Besohet se termocentralet e tilla mund të prodhojnë fuqi e madhe, duke konsumuar karburantin më pak se motorët e zakonshëm të avionit. Në të njëjtën kohë, dizajni i motorëve të shpërthimit është relativisht i thjeshtë: nuk ka kompresor dhe shumë pjesë lëvizëse.

Një motor i ri i shpërthimit të lëngut rus është zhvilluar bashkërisht nga disa institucione, duke përfshirë Mai, Institutin e Hydrodinamics të quajtur pas Lavrentiev, Celedish Center, Instituti Qendror Baranov Inxhinieri Aviacionit dhe Mekanikë dhe Matematikë Fakulteti i Universitetit Shtetëror të Moskës. Zhvillimi mbikëqyr fondin e kërkimit të perspektivës.

Sipas Levochka, gjatë testimit të presionit në dhomën e djegies së motorit të shpërthimit arriti në 40 atmosfera. Në të njëjtën kohë, instalimi ka punuar në mënyrë të besueshme pa sisteme komplekse të ftohjes. Një nga detyrat e testeve u konfirmua nga mundësia e djegies së shpërthimit të përzierjes së karburantit të oksigjenit. Më herët është raportuar se frekuenca e shpërthimit në motorin e ri rus është 20 kilohertz.

Testet e para të motorit me raketa të shpërthimit të lëngët në verën e vitit 2016. Nëse motori është testuar edhe një herë, nuk dihet.

Në fund të dhjetorit 2016 kompania Amerikane Aerojet RocketDyne kontratë e laboratorit kombëtar të teknologjive energjetike amerikane për të zhvilluar një instalim të ri të energjisë me gaz të gazit të bazuar në një motor të shpërthimit rotary. Punojnë, sipas rezultateve të të cilave do të krijohet prototipi instalim i riËshtë planifikuar të përfundojë deri në mes të vitit 2019.

Sipas vlerësimit paraprak, motor turbinë me gaz Lloji i ri do të ketë të paktën pesë për qind karakteristikat më të mirasesa instalime të zakonshme të tilla. Në të njëjtën kohë, vetë instalimet mund të bëhen kompakte.

Vasily Sarçev

Zhvillimi i hapësirës së jashtme është e lidhur me padurim anije kozmike. Zemra e çdo raketa bartëse është motori i tij. Duhet të zhvillojë shpejtësinë e hapësirës së parë - rreth 7.9 km / s për të ofruar astronautë në orbitë, dhe kozmikun e dytë për të kapërcyer fushën e planetit.

Nuk është e lehtë për të arritur këtë, por shkencëtarët janë vazhdimisht në kërkim të mënyrave të reja për të zgjidhur këtë detyrë. Dizajnerët nga Rusia u larguan edhe më tej dhe arritën të zhvillonin një motor me raketa të shpërthimit, testet e të cilave përfunduan me sukses. Ky arritje mund të quhet një zbulim i vërtetë në fushën e inxhinierisë së hapësirës.

Mundësi të reja

Pse motorët e shpërthimit pin pritjet e mëdha? Sipas llogaritjeve të shkencëtarëve, kapaciteti i tyre do të jetë 10 mijë herë më i madh se fuqia e motorëve me raketa ekzistuese. Në të njëjtën kohë ata do të konsumojnë shumë karburantDhe prodhimi i tyre do të dallojë koston e ulët dhe rentabilitetin. Çfarë është e lidhur?

Bëhet fjalë për karburantin e reagimit të oksidimit. Nëse dizajni i deflagrimit është përdorur në raketa moderne - djegia e ngadaltë (substoniale) e karburantit në presion të vazhdueshëm, atëherë motori i raketës së shpërthimit funksionon për shkak të shpërthimit, shpërthimit të përzierjes së djegshme. Ajo djeg me shpejtësi supersonike me ndarjen e një sasi të madhe të energjisë termike në të njëjtën kohë me përhapjen e valës së shokut.

Laboratori i specializuar i Detonimit EDRS ishte angazhuar në zhvillimin dhe testimin e versionit rus të motorit të shpërthimit si pjesë e kompleksit të prodhimit Energomash.

Superioritetin e motorëve të rinj

Studimi dhe zhvillimi i motorëve të shpërthimit janë të angazhuar në shkencëtarët kryesorë botërorë për 70 vjet. Arsyeja kryesore që parandalon krijimin e këtij lloji të motorëve është karburanti i pakontrolluar vetë-djegie. Përveç kësaj, ka pasur sfida në axhendën për të përzier në mënyrë efektive karburantin dhe oksidantin, si dhe integrimin e hundës dhe marrjen e ajrit.

Vendosja e këtyre detyrave, do të jetë e mundur të krijohet një motor raketë detonimi, i cili në aspektin e karakteristikave teknike të saj do të arrijë kohën. Në të njëjtën kohë, shkencëtarët i quajnë këto avantazhe:

1. Aftësia për të zhvilluar shpejtësi në thirrjen dhe vargjet hipersonike.
2. Përjashtim nga dizajni i shumë pjesëve lëvizëse.
3. Masën më të ulët dhe koston e instalimit të energjisë.
4. Efikasitet të lartë termodinamik.

Serial ky lloj Motori nuk u prodhua. Për herë të parë u testua në aeroplanët me yndyrë të ulët në vitin 2008. Motori i shpërthimit për automjetet e nisjes u testuan së pari nga shkencëtarët rusë. Kjo është arsyeja pse kjo ngjarje është dhënë kaq e rëndësishme.

Parimi i funksionimit: Pulse dhe e vazhdueshme

Aktualisht, shkencëtarët po zhvillojnë instalime me një rrjedhë të pulsuar dhe të vazhdueshme të punës. Parimi i funksionimit të motorit të raketës së shpërthimit me një skemë të pultit të punës bazohet në mbushjen ciklike të dhomës së djegies së përzierjes së djegshme, ndezjes sekuenciale dhe emisioneve të produkteve të djegies në mjedis.

Prandaj, me një proces të vazhdueshëm të punës, lëndë djegëse furnizohet vazhdimisht në dhomën e djegies, djegien e karburantit në një ose më shumë valë të shpërthimit, të cilat vazhdimisht qarkullojnë në të gjithë rrjedhën. Avantazhet e motorëve të tillë janë:

1. Karburant i ndezjes së vetme.
2. Dizajn relativisht të thjeshtë.
3. Dimensione të vogla dhe masa e instalimeve.
4. Më shumë përdorim efektiv përzierje e djegshme.
5. Niveli i ulët i zhurmës, dridhjes dhe emisioneve të dëmshme.

Në të ardhmen, duke përdorur këto avantazhe, detonimi i motorit të lëngshëm të raketës së skemës së operimit të vazhdueshëm do të zhvendosë të gjithë instalimet ekzistuese Falë karakteristikave masive dhe të kostos.

Testimi i motorit të shpërthimit

Testet e para të instalimit të brendshëm të shpërthimit u mbajtën në kuadër të projektit të përcaktuar nga Ministria e Arsimit dhe Shkencës. Si një mostër me përvojë u prezantua motor Me një dhomë të djegies me një diametër prej 100 mm dhe një gjerësi të një kanali unazor në 5 mm. Testet u kryen në një stol të veçantë, treguesit u regjistruan kur punonin në lloje të ndryshme të përzierje të djegshme - hidrogjen-oksigjen, oksigjen natyror të oksigjenit, oksigjen propan-butane.

Testet e motorit të raketave të shpërthimit në lëndën djegëse të oksigjenit-hidrogjenit dëshmuan se cikli termodinamik i këtyre cilësimeve është 7% më efikas se kur operon instalime të tjera. Përveç kësaj, ajo ishte konfirmuar eksperimentalisht se me një rritje të sasisë së karburantit të furnizuar, shtytjen, si dhe numrin e valëve të shpërthimit dhe shpejtësinë e rritjes së rrotullimit.

Analogues në vende të tjera

Zhvillimi i motorëve të shpërthimit janë të angazhuar në shkencëtarë nga vendet udhëheqëse të botës. Suksesi më i madh Në këtë drejtim arritën designers nga Shtetet e Bashkuara. Në modelet e tyre, ata zbatuan një mënyrë të vazhdueshme të punës, ose rrotulluese. Plani ushtarak amerikan për të përdorur këto të dhëna të instalimit për pajisjen e anijeve sipërfaqësore. Për shkak të masës më të vogël dhe madhësive të vogla në fuqi të lartë të prodhimit, ata do të ndihmojnë në rritjen e efikasitetit të anijeve luftarake.

Një përzierje stoichiometrike e hidrogjenit dhe oksigjenit përdor motorin e raketës së shpërthimit amerikan për punën e saj. Avantazhet e një burimi të tillë të energjisë kryesisht nga ekonomia - oksigjen djegin saktësisht sa më shumë që kërkohet për oksidimin e hidrogjenit. Tani, për të siguruar luftëra nga karburantet e karbonit, qeveria amerikane shpenzon disa miliardë dollarë. Karburanti stoichiometric do të zvogëlojë shpenzimet disa herë.

Zhvillim dhe perspektiva të mëtejshme

Të dhënat e reja të marra si rezultat i testimit të motorëve të shpërthimit përcaktojnë përdorimin e metodave krejtësisht të reja për ndërtimin e një skeme të punës në lëndë djegëse të lëngshme. Por për funksionimin, motorët e tillë duhet të kenë rezistencë të lartë të ngrohjes për shkak të sasisë së madhe të nxehtësisë së gjeneruar. Për momentin, po zhvillohet një shtresë e veçantë, e cila do të sigurojë efikasitetin e dhomës së djegies nën efektin e temperaturës së lartë.

Një vend i veçantë në hulumtime të mëtejshme zë krijimin e kokat e përzierjes, me të cilat do të jetë e mundur të merret një pikë e materialit të djegshëm të madhësisë së specifikuar, përqendrimit dhe përbërjes. Me vendim të këtyre çështjeve, do të krijohet një motor me raketa të lëngshme të shpërthimit, i cili do të jetë baza e një klase të re transportuese.