Në fakt, në vend të një flake konstante ballore në zonën e djegies, formohet një valë shpërthimi, duke udhëtuar me një shpejtësi supersonike. Në një valë të tillë kompresimi, karburanti dhe oksiduesi shpërthejnë, ky proces, nga pikëpamja e termodinamikës, rrit efikasitetin e motorit me një urdhër të madhësisë, për shkak të kompaktësisë së zonës së djegies.
Interesante, përsëri në vitin 1940, fizikani sovjetik Ya.B. Zeldovich propozoi idenë e një motori shpërthimi në artikullin "Për përdorimin e energjisë të djegies së shpërthimit". Që atëherë, shumë shkencëtarë nga vende të ndryshme kanë punuar në një ide premtuese, tani Shtetet e Bashkuara, tani Gjermania, tani bashkatdhetarët tanë kanë dalë përpara.
Në verë, në gusht 2016, shkencëtarët rusë arritën të krijojnë për herë të parë në botë një motor reaktiv të lëngshëm me madhësi të plotë që vepron në parimin e djegies së karburantit me shpërthim. Vendi ynë më në fund ka vendosur një përparësi botërore në zhvillimin e teknologjisë më të fundit gjatë shumë viteve të pas-perestrojkës.
Pse motori i ri është kaq i mirë? Një motor jet përdor energjinë e lëshuar kur përzierja digjet në një presion të vazhdueshëm dhe një flakë të vazhdueshme përpara. Gjatë djegies, përzierja e gazit e karburantit dhe oksiduesit rrit ndjeshëm temperaturën dhe kolona e flakës që del nga hunda krijon një shtytje avioni.
Gjatë djegies së shpërthimit, produktet e reagimit nuk kanë kohë të dekompozohen, sepse ky proces është 100 herë më i shpejtë se deflargimi dhe presioni rritet me shpejtësi, por vëllimi mbetet i pandryshuar. Lëshimi i një sasie kaq të madhe të energjisë në të vërtetë mund të shkatërrojë motorin e një makine, kjo është arsyeja pse ky proces shpesh shoqërohet me një shpërthim.
Në fakt, në vend të një flake konstante ballore në zonën e djegies, formohet një valë shpërthimi, duke udhëtuar me një shpejtësi supersonike. Në një valë të tillë kompresimi, karburanti dhe oksiduesi shpërthejnë, ky proces, nga pikëpamja e termodinamikës rrit efikasitetin e motorit me një urdhër të madhësisë, për shkak të kompaktësisë së zonës së djegies. Prandaj, specialistët me aq zell filluan të zhvillojnë këtë ide. Në një motor rakete konvencionale me lëndë djegëse të lëngshme, e cila është, në fakt, një djegës i madh, gjëja kryesore nuk është dhoma e djegies dhe hunda, por njësia e pompës turbo të karburantit ( TNA), e cila krijon një presion të tillë që karburanti depërton në dhomë. Për shembull, në motorin raketor rus RD-170 për automjetet e lëshimit të Energia, presioni në dhomën e djegies është 250 atm dhe pompa që furnizon oksiduesin në zonën e djegies duhet të krijojë një presion prej 600 atm.
Në një motor shpërthimi, presioni krijohet nga vetë shpërthimi, i cili është një valë kompresimi udhëtuese në përzierjen e karburantit, në të cilën presioni pa asnjë TPA është tashmë 20 herë më i lartë dhe njësitë e pompës turbo janë të tepërta. Për ta bërë më të qartë, anija amerikane ka një presion të dhomës së djegies prej 200 atm, dhe një motori shpërthimi në kushte të tilla ka nevojë vetëm për 10 atm për të furnizuar përzierjen - është si një pompë biçikletash dhe HEC -i Sayano -Shushenskaya.
Në këtë rast, një motor i bazuar në shpërthim nuk është vetëm më i thjeshtë dhe më i lirë me një urdhër të madhësisë, por shumë më i fuqishëm dhe më ekonomik sesa një motor rakete konvencionale me lëndë djegëse të lëngshme. Gjatë rrugës për të zbatuar projektin e motorit shpërthyes, problemi i u përball me valën e shpërthimit. Ky fenomen nuk është vetëm një valë shpërthimi, e cila ka shpejtësinë e zërit, dhe një valë shpërthimi që përhapet me një shpejtësi prej 2500 m / s, nuk ka stabilizim të frontit të flakës në të, përzierja rinovohet për çdo pulsim dhe vala rifillon.
Më parë, inxhinierët rusë dhe francezë zhvilluan dhe ndërtuan motorë jetësh pulsues, por jo në parimin e shpërthimit, por në bazë të pulsimit të djegies konvencionale. Karakteristikat e PUVRD-ve të tilla ishin të ulëta, dhe kur ndërtuesit e motorëve zhvilluan pompa, turbina dhe kompresorë, erdhi epoka e motorëve jet dhe motorët e raketave me lëndë djegëse të lëngshme, dhe ato pulsuese mbetën në periferi të përparimit. Mendjet e ndritura të shkencës janë përpjekur të kombinojnë djegien e shpërthimit me PUVRD, por frekuenca e pulsimeve të një fronti konvencional të djegies nuk është më shumë se 250 në sekondë, dhe pjesa e përparme e shpërthimit ka një shpejtësi deri në 2500 m / s dhe frekuencën e tij të pulsimit arrin disa mijëra në sekondë. Dukej e pamundur të zbatohej në praktikë një shkallë e tillë e rinovimit të përzierjes dhe në të njëjtën kohë të fillonte shpërthimin.
Në SHBA, ishte e mundur të ndërtohej një motor i tillë pulsues shpërthyes dhe ta provonte atë në ajër, megjithatë, ai funksionoi vetëm 10 sekonda, por përparësia mbeti tek stilistët amerikanë. Por tashmë në vitet '60 të shekullit të kaluar, shkencëtari sovjetik B.V. Voitsekhovsky, dhe pothuajse në të njëjtën kohë një amerikan nga Universiteti i Miçiganit, J. Nichols, erdhi me idenë për të rrethuar një valë shpërthimi në dhomën e djegies.
Si funksionon një motor rakete shpërthimi?
Një motor i tillë rrotullues përbëhej nga një dhomë unazore e djegies me hundë të vendosura përgjatë rrezes së saj për furnizimin me karburant. Vala e shpërthimit shkon si një ketër në një rrotë rreth perimetrit, përzierja e karburantit ngjesh dhe digjet, duke i shtyrë produktet e djegies përmes hundës. Në një motor rrotullues, ne marrim një frekuencë të rrotullimit të një valë prej disa mijëra në sekondë, puna e tij është e ngjashme me procesin e punës në një motor me lëndë djegëse të lëngshme, vetëm në mënyrë më efikase për shkak të shpërthimit të përzierjes së karburantit.
Në BRSS dhe SHBA, dhe më vonë në Rusi, po punohet për të krijuar një motor shpërthimi rrotullues me një valë të vazhdueshme, për të kuptuar proceset që ndodhin brenda, për të cilat u krijua një shkencë e tërë e kinetikës fiziko -kimike. Për të llogaritur kushtet e një vale të pashuar, duheshin kompjuterë të fuqishëm, të cilët u krijuan vetëm kohët e fundit.
Në Rusi, shumë institute kërkimore dhe zyra projektimi po punojnë në projektin e një motori të tillë rrotullues, përfshirë kompaninë e ndërtimit të motorëve të industrisë hapësinore NPO Energomash. Fondi i Kërkimeve të Avancuara erdhi në ndihmë në zhvillimin e një motori të tillë, sepse financimi nga Ministria e Mbrojtjes është e pamundur të arrihet - vetëm jepni atyre një rezultat të garantuar.
Sidoqoftë, gjatë testeve në Khimki në Energomash, u regjistrua një gjendje e qëndrueshme e shpërthimit të rrotullimit të vazhdueshëm - 8 mijë rrotullime në sekondë në një përzierje oksigjeni -vajguri. Në këtë rast, valët e shpërthimit balancuan valët e dridhjeve dhe veshjet mbrojtëse nga nxehtësia i rezistuan temperaturave të larta.
Por mos e lajkatoni veten, sepse ky është vetëm një motor demonstrues që ka punuar për një kohë shumë të shkurtër dhe asgjë nuk është thënë ende për karakteristikat e tij. Por gjëja kryesore është se mundësia e krijimit të djegies së shpërthimit është vërtetuar dhe një motor rrotullues me madhësi të plotë është krijuar në Rusi, i cili do të mbetet përgjithmonë në historinë e shkencës.
Korrieri Ushtarak-Industrial ka një lajm të madh në fushën e teknologjisë së përparimit të raketave. Një motor rakete shpërthimi është testuar në Rusi, tha zëvendëskryeministri Dmitry Rogozin në faqen e tij në Facebook të Premten.
"Të ashtuquajturit motorë raketash shpërthyes, të zhvilluar në kuadër të programit të Fondit të Kërkimit të Avancuar, janë testuar me sukses," citohet të ketë thënë zëvendës-kryeministri i Interfax-AVN.
Besohet se një motor rakete shpërthimi është një nga mënyrat për të zbatuar konceptin e të ashtuquajturit hipersound motorik, domethënë krijimi i avionëve hipersonikë të aftë për të arritur një shpejtësi 4-6 Mach (Mach është shpejtësia e zërit ) për shkak të motorit të vet.
Portali russia-reborn.ru jep një intervistë të një prej specialistëve kryesorë të motorëve të specializuar në Rusi në lidhje me motorët e raketave shpërthyese.
Intervistë me Pyotr Lyovochkin, projektuesi kryesor i NPO Energomash me emrin e akademikut V.P. Glushko.
Motorët për raketat hipersonike të së ardhmes po krijohen
Testet e suksesshme të të ashtuquajturve motorë raketash shpërthyes janë kryer me rezultate shumë interesante. Puna e zhvillimit në këtë drejtim do të vazhdojë.
Shpërthimi është një shpërthim. A mund ta bëni të menaxhueshëm? A është e mundur të krijohen armë hipersonike në bazë të motorëve të tillë? Cilat motorë raketë do të lëshojnë automjete pa pilot dhe të drejtuar në hapësirë të afërt? Kjo është biseda jonë me zëvendës drejtorin e përgjithshëm - projektuesin kryesor të NPO Energomash me emrin e akademikut V.P. Glushko, Pyotr Lyovochkin.
Petr Sergeevich, cilat mundësi hapen motorët e rinj?
Petr Lyovochkin: Duke folur për të ardhmen e afërt, sot ne po punojmë në motorë për raketa të tilla si Angara A5B dhe Soyuz-5, si dhe të tjera që janë në fazën e para-projektimit dhe janë të panjohura për publikun e gjerë. Në përgjithësi, motorët tanë janë krijuar për të hequr një raketë nga sipërfaqja e një trupi qiellor. Dhe mund të jetë gjithçka - tokësore, hënore, marsiane. Pra, nëse programet hënore ose marsiane zbatohen, ne patjetër do të marrim pjesë në to.
Cila është efikasiteti i motorëve modern të raketave dhe a ka ndonjë mënyrë për t'i përmirësuar ato?
Pyotr Lyovochkin: Nëse flasim për parametrat e energjisë dhe termodinamik të motorëve, atëherë mund të themi se tonat, si dhe motorët më të mirë të raketave kimike të huaja sot, kanë arritur një nivel të caktuar përsosmërie. Për shembull, efikasiteti i djegies së karburantit arrin 98.5 përqind. Kjo do të thotë, pothuajse e gjithë energjia kimike e karburantit në motor shndërrohet në energji termike të avionit të gazit që rrjedh nga hunda.
Ju mund të përmirësoni motorët në drejtime të ndryshme. Ky është përdorimi i përbërësve më të energjisë të karburantit, futja e zgjidhjeve të reja të qarkut, një rritje e presionit në dhomën e djegies. Një drejtim tjetër është përdorimi i teknologjive të reja, përfshirë shtesat, në mënyrë që të zvogëlojë intensitetin e punës dhe, si rezultat, të zvogëlojë koston e një motori rakete. E gjithë kjo çon në një ulje të kostos së ngarkesës së prodhimit.
Sidoqoftë, pas një ekzaminimi më të afërt, bëhet e qartë se rritja e karakteristikave të energjisë të motorëve në mënyrë tradicionale është e paefektshme.
Përdorimi i një shpërthimi të kontrolluar të karburantit mund të japë një raketë tetë herë shpejtësinë e zërit
Pse?
Petr Lyovochkin: Një rritje e presionit dhe konsumit të karburantit në dhomën e djegies do të rrisë natyrshëm shtytjen e motorit. Por kjo do të kërkojë një rritje të trashësisë së mureve të dhomës dhe pompave. Si rezultat, kompleksiteti i strukturës dhe rritja e masës së saj, fitimi i energjisë rezulton të mos jetë aq i madh. Loja nuk do t’ia vlejë qiriut.
Kjo do të thotë, motorët e raketave kanë shteruar burimin e tyre të zhvillimit?
Pyotr Lyovochkin: Jo aq. Në aspektin teknik, ato mund të përmirësohen duke rritur efikasitetin e proceseve brenda-motorike. Ekzistojnë cikle të shndërrimit termodinamik të energjisë kimike në energjinë e një avioni që rrjedh, të cilat janë shumë më efikase sesa djegia klasike e karburantit të raketave. Ky është cikli i djegies së shpërthimit dhe cikli Humphrey afër tij.
Vetë efekti i shpërthimit të karburantit u zbulua nga bashkatdhetari ynë - më vonë Akademiku Yakov Borisovich Zeldovich përsëri në 1940. Zbatimi i këtij efekti në praktikë premtoi perspektiva shumë të mëdha në raketa. Nuk është për t'u habitur që gjermanët në të njëjtat vite studiuan në mënyrë aktive procesin e shpërthimit të djegies. Por ata nuk përparuan përtej eksperimenteve jo mjaft të suksesshme.
Llogaritjet teorike kanë treguar se djegia e shpërthimit është 25 përqind më efikase sesa cikli izobarik, i cili korrespondon me djegien e karburantit në presion të vazhdueshëm, i cili zbatohet në dhomat e motorëve modernë të raketave të lëngëta.
Dhe cilat janë avantazhet e djegies së shpërthimit në krahasim me djegien klasike?
Petr Lyovochkin: Procesi klasik i djegies është nën -zërit. Shpërthimi - supersonik. Shpejtësia e reagimit në një vëllim të vogël çon në një lëshim të madh të nxehtësisë - është disa mijëra herë më e lartë sesa në djegien nën -zërit, të zbatuar në motorët klasikë të raketave me të njëjtën masë të karburantit të djegur. Dhe për ne, inxhinierët e motorëve, kjo do të thotë që me një madhësi shumë më të vogël të një motori shpërthyes dhe me një masë të ulët karburanti, ju mund të merrni të njëjtën shtytje si në motorët e mëdhenj modernë të raketave me lëndë djegëse të lëngshme.
Nuk është sekret që motorët me djegie shpërthyese të karburantit po zhvillohen gjithashtu jashtë vendit. Cilat janë pozicionet tona? A jemi inferiorë, a jemi në nivelin e tyre, apo jemi në krye?
Pyotr Lyovochkin: Ne nuk e pranojmë - kjo është e sigurt. Por nuk mund të them që edhe ne jemi në krye. Tema është mbyllur mjaftueshëm. Një nga sekretet kryesore teknologjike është se si të sigurohet që karburanti dhe oksiduesi i motorit të raketës të mos digjet, por të shpërthejë, duke mos shkatërruar dhomën e djegies. Kjo është, në fakt, për të bërë një shpërthim të vërtetë të kontrolluar dhe kontrolluar. Për referencë: shpërthimi është djegia e karburantit para një valë goditëse supersonike. Dalloni midis shpërthimit të impulsit, kur vala e goditjes lëviz përgjatë boshtit të dhomës dhe njëra zëvendëson tjetrën, si dhe shpërthimi i vazhdueshëm (rrotullimi), kur valët e goditjes në dhomë lëvizin në një rreth.
Me sa dihet, studime eksperimentale të djegies së shpërthimit janë kryer me pjesëmarrjen e specialistëve tuaj. Cilat rezultate u morën?
Pyotr Lyovochkin: Puna u krye për të krijuar një dhomë model për një motor rakete shpërthimi të lëngshëm. Një bashkëpunim i madh i qendrave kryesore shkencore të Rusisë punoi në projekt nën patronazhin e Fondacionit për Studime të Avancuara. Midis tyre janë Instituti i Hidrodinamikës. M.A. Lavrentieva, MAI, "Qendra Keldysh", Instituti Qendror i Motoreve të Aviacionit me emrin P.I. Baranova, Fakulteti i Mekanikës dhe Matematikës, Universiteti Shtetëror i Moskës. Ne sugjeruam përdorimin e vajgurit si lëndë djegëse dhe oksigjenin e gaztë si agjent oksidues. Në procesin e studimeve teorike dhe eksperimentale, u konfirmua mundësia e krijimit të një motori rakete shpërthimi të bazuar në përbërës të tillë. Bazuar në të dhënat e marra, ne kemi zhvilluar, prodhuar dhe testuar me sukses një dhomë model shpërthimi me një shtytje prej 2 ton dhe një presion në dhomën e djegies prej rreth 40 atm.
Kjo detyrë u zgjidh për herë të parë jo vetëm në Rusi, por edhe në botë. Prandaj, natyrisht, kishte probleme. Së pari, e lidhur me sigurimin e shpërthimit të qëndrueshëm të oksigjenit me vajguri, dhe së dyti, me sigurimin e ftohjes së besueshme të murit të zjarrit të dhomës pa ftohjen e perdes dhe një mori problemesh të tjera, thelbi i të cilave është i qartë vetëm për specialistët.
A mund të përdoret një motor shpërthimi në raketat hipersonike?
Pyotr Lyovochkin: bothshtë e mundur dhe e nevojshme. Vetëm sepse djegia e karburantit në të është supersonik. Dhe në ata motorë në të cilët ata tani po përpiqen të krijojnë avionë hipersonikë të kontrolluar, djegia është nën -zanore. Dhe kjo krijon shumë probleme. Në fund të fundit, nëse djegia në motor është nën -zërit, dhe motori fluturon, të themi, me një shpejtësi prej pesë hapash (një goditje është e barabartë me shpejtësinë e zërit), është e nevojshme të ngadalësoni rrjedhën e ajrit që vjen për tingullin mënyra Prandaj, e gjithë energjia e këtij frenimi shndërrohet në nxehtësi, gjë që çon në mbinxehje shtesë të strukturës.
Dhe në një motor shpërthimi, procesi i djegies ndodh me një shpejtësi prej të paktën dy herë e gjysmë më të lartë se ai i shëndoshë. Dhe, në përputhje me rrethanat, ne mund të rrisim shpejtësinë e avionit me këtë sasi. Kjo do të thotë, ne tashmë nuk po flasim për pesë, por për tetë lëkundje. Kjo është shpejtësia e arritshme aktualisht e avionëve me motorë hipersonikë, të cilët do të përdorin parimin e djegies së shpërthimit.
Petr Lyovochkin: Kjo është një pyetje e vështirë. Ne sapo hapëm derën në zonën e djegies së shpërthimit. Ende ka shumë të pashkelura të mbetura jashtë kllapave të kërkimit tonë. Sot, së bashku me RSC Energia, ne po përpiqemi të përcaktojmë se si mund të duket motori në tërësi me një dhomë shpërthimi në të ardhmen siç zbatohet në fazat e sipërme.
Në cilat motorë do të fluturojë një person në planetët e largët?
Petr Lyovochkin: Sipas mendimit tim, ne do të fluturojmë me motorë tradicionalë të raketave për një kohë të gjatë për t'i përmirësuar ato. Edhe pse llojet e tjera të motorëve të raketave sigurisht që po zhvillohen, për shembull, motorët e raketave elektrike (ato janë shumë më efikase se motorët e raketave të lëngëta - impulsi i tyre specifik është 10 herë më i lartë). Mjerisht, motorët e sotëm dhe automjetet e lëshimit nuk na lejojnë të flasim për realitetin e fluturimeve masive ndërplanetare, e lëre më fluturimet ndërgalaktike. Këtu gjithçka është akoma në nivelin e fantazisë: motorët foton, teleportimi, levitimi, valët gravitacionale. Edhe pse, nga ana tjetër, vetëm pak më shumë se njëqind vjet më parë, veprat e Zhyl Verne u perceptuan si një fantazi e pastër. Ndoshta një përparim revolucionar në zonën ku ne punojmë nuk do të vonojë shumë. Përfshirë në fushën e krijimit praktik të raketave duke përdorur energjinë e shpërthimit.
Dosja "RG":
"Shoqata Shkencore dhe Prodhuese Energomash" u themelua nga Valentin Petrovich Glushko në 1929. Tani mban emrin e tij. Zhvillon dhe prodhon motorë raketë me lëndë djegëse të lëngëta për fazat I, në disa raste II të automjeteve të lëshimit. OJF-ja ka zhvilluar më shumë se 60 motorë të ndryshëm të avionëve të lëngshëm. Sateliti i parë u lëshua në motorët e Energomash, njeriu i parë fluturoi në hapësirë dhe automjeti i parë vetëlëvizës Lunokhod-1 u lëshua. Sot, më shumë se nëntëdhjetë përqind e automjeteve të lëshimit në Rusi ngrihen në motorë të zhvilluar dhe prodhuar nga NPO Energomash.
Testet e motorit shpërthyes
FPI_RUSSIA / Vimeo
Laboratori i specializuar "Motorët e raketave të shpërthimit të lëngshëm" të shoqatës kërkimore dhe prodhuese "Energomash" ka testuar demonstruesit e parë në botë me madhësi të plotë të teknologjive të motorit të raketave të shpërthimit të lëngshëm. Sipas TASS, termocentralet e reja punojnë me avull karburant oksigjen-vajguri.
Motori i ri, ndryshe nga termocentralet e tjerë që veprojnë në parimin e djegies së brendshme, funksionon për shkak të shpërthimit të karburantit. Shpërthimi është djegia supersonike e një substance, në këtë rast një përzierje karburanti. Në këtë rast, një valë goditëse përhapet përmes përzierjes, e ndjekur nga një reaksion kimik me lëshimin e një sasie të madhe të nxehtësisë.
Studimi i parimeve të funksionimit dhe zhvillimit të motorëve të shpërthimit është kryer në disa vende të botës për më shumë se 70 vjet. Punimet e para të tilla filluan në Gjermani në vitet 1940. Vërtetë, atëherë studiuesit nuk arritën të krijojnë një prototip të punës të motorit të shpërthimit, por motorët me avion pulsues u zhvilluan dhe u prodhuan në masë. Ato u vendosën në raketa V-1.
Në motorët me avion pulsues, karburanti digjej me një shpejtësi nën -zanore. Ky djegie quhet shpërthim. Motori quhet një motor pulsues sepse karburanti dhe oksiduesi furnizoheshin në dhomën e tij të djegies në pjesë të vogla në intervale të rregullta.
Harta e presionit në dhomën e djegies së një motori shpërthyes rrotullues. A - valë shpërthimi; B - buza zvarritëse e valës së goditjes; C - zona e përzierjes së produkteve të djegies së freskët dhe të vjetër; D - zona e mbushjes me një përzierje karburanti; E - zona e përzierjes së karburantit të djegur jo të shpërthyer; F - zona e zgjerimit me përzierje të karburantit të djegur të shpërthyer
Motorët shpërthyes sot ndahen në dy lloje kryesore: impuls dhe rrotullues. Këto të fundit quhen edhe rrotullim. Parimi i funksionimit të motorëve me pulsim është i ngjashëm me atë të motorëve me avion pulsues. Dallimi kryesor qëndron në djegien e shpërthimit të përzierjes së karburantit në dhomën e djegies.
Motorët e shpërthimit rrotullues përdorin një dhomë të djegies unazore në të cilën përzierja e karburantit furnizohet në seri përmes valvulave të vendosura në mënyrë radiale. Në termocentrale të tillë, shpërthimi nuk dobësohet - vala e shpërthimit "shkon" rreth dhomës së djegies unazore, përzierja e karburantit prapa saj ka kohë të rinovohet. Motori rrotullues u studiua për herë të parë në BRSS në vitet 1950.
Motorët e shpërthimit janë të aftë të veprojnë në një gamë të gjerë të shpejtësive të fluturimit - nga zero në pesë numra Mach (0-6.2 mijë kilometra në orë). Besohet se sisteme të tilla shtytëse mund të japin më shumë energji ndërsa konsumojnë më pak karburant sesa motorët e zakonshëm të avionëve. Në të njëjtën kohë, dizajni i motorëve të shpërthimit është relativisht i thjeshtë: atyre u mungon një kompresor dhe shumë pjesë lëvizëse.
Të gjithë motorët shpërthyes të testuar deri më tani janë projektuar për avionë eksperimentalë. Një termocentral i tillë, i testuar në Rusi, është i pari që është instaluar në një raketë. Çfarë lloji i motorit shpërthyes u testua nuk specifikohet.
Në fund të janarit, u raportuan përparime të reja në shkencën dhe teknologjinë ruse. Nga burimet zyrtare u bë e ditur se një nga projektet e brendshme të një motori premtues të tipit shpërthyes tashmë ka kaluar fazën e testimit. Kjo afron momentin e përfundimit të plotë të të gjithë punës së kërkuar, sipas rezultateve të së cilës raketa hapësinore ose ushtarake të modelit rus do të jenë në gjendje të marrin termocentrale të rinj me karakteristika të rritura. Për më tepër, parimet e reja të funksionimit të motorit mund të gjejnë zbatim jo vetëm në fushën e raketave, por edhe në zona të tjera.
Në fund të janarit, Zëvendëskryeministri Dmitry Rogozin i tha shtypit vendas sukseset e fundit të organizatave kërkimore. Ndër temat e tjera, ai preku procesin e krijimit të motorëve jet duke përdorur parime të reja të funksionimit. Një motor premtues me djegie shpërthyese tashmë është sjellë në testim. Sipas Zëvendëskryeministrit, zbatimi i parimeve të reja të funksionimit të termocentralit lejon një rritje të konsiderueshme të performancës. Në krahasim me strukturat e arkitekturës tradicionale, ka një rritje të shtytjes prej rreth 30%.
Diagrami i motorit të raketës së shpërthimit
Motorët modernë të raketave të klasave dhe llojeve të ndryshme, të operuar në fusha të ndryshme, përdorin të ashtuquajturin. cikli izobarik ose djegia e shpërthimit. Dhomat e tyre të djegies mbajnë një presion të vazhdueshëm në të cilin karburanti digjet ngadalë. Një motor i bazuar në parimet e deflagrimit nuk ka nevojë për njësi veçanërisht të qëndrueshme, megjithatë, është i kufizuar në performancën maksimale. Rritja e karakteristikave themelore, duke filluar nga një nivel i caktuar, rezulton të jetë e paarsyeshme e vështirë.
Një alternativë për një motor me një cikël izobarik në kontekstin e përmirësimit të performancës është një sistem me të ashtuquajturin. djegia e shpërthimit. Në këtë rast, reagimi i oksidimit të karburantit ndodh prapa valës së goditjes që lëviz me një shpejtësi të madhe përmes dhomës së djegies. Kjo vendos kërkesa të veçanta në modelin e motorit, por në të njëjtën kohë ofron avantazhe të dukshme. Për sa i përket efikasitetit të djegies së karburantit, djegia e shpërthimit është 25% më e mirë se djegia e shpërthimit. Ai gjithashtu ndryshon nga djegia me presion të vazhdueshëm nga fuqia e shtuar e lëshimit të nxehtësisë për njësinë e sipërfaqes së frontit të reagimit. Në teori, është e mundur të rritet ky parametër me tre deri në katër urdhra të madhësisë. Rrjedhimisht, shpejtësia e gazeve reaktive mund të rritet 20-25 herë.
Kështu, motori i shpërthimit, me efikasitetin e tij të rritur, është në gjendje të zhvillojë më shumë shtytje me më pak konsum të karburantit. Përparësitë e tij ndaj modeleve tradicionale janë të dukshme, por deri vonë, përparimi në këtë fushë la shumë për të dëshiruar. Parimet e një motori avioni shpërthyes u formuluan në vitin 1940 nga fizikani sovjetik Ya.B. Zeldovich, por produktet e përfunduara të këtij lloji nuk kanë arritur ende në shfrytëzim. Arsyet kryesore për mungesën e suksesit të vërtetë janë problemet me krijimin e një strukture mjaft të fortë, si dhe vështirësia e lëshimit dhe më pas mbajtjes së një valë goditëse duke përdorur karburantet ekzistuese.
Një nga projektet më të fundit vendas në fushën e motorëve të raketave shpërthyese u lançua në vitin 2014 dhe po zhvillohet në NPO Energomash me emrin Akademiku V.P. Glushko. Sipas të dhënave të disponueshme, qëllimi i projektit me kodin "Ifrit" ishte të studionte parimet themelore të teknologjisë së re me krijimin e mëvonshëm të një motori rakete me lëndë djegëse të lëngët duke përdorur vajguri dhe oksigjen të gaztë. Motori i ri, i emëruar pas demonëve të zjarrit nga folklori arab, u bazua në parimin e djegies së shpërthimit të rrotullimit. Kështu, në përputhje me idenë kryesore të projektit, vala e goditjes duhet të lëvizë vazhdimisht në një rreth brenda dhomës së djegies.
Zhvilluesi kryesor i projektit të ri ishte NPO Energomash, ose më saktë një laborator special i krijuar në bazë të tij. Përveç kësaj, disa organizata të tjera kërkimore dhe të projektimit u përfshinë në punë. Programi mori mbështetje nga Fondacioni i Kërkimeve të Avancuara. Me përpjekje të përbashkëta, të gjithë pjesëmarrësit e projektit Ifrit ishin në gjendje të formonin një pamje optimale për një motor premtues, si dhe të krijonin një dhomë model të djegies me parime të reja të funksionimit.
Për të studiuar perspektivat e të gjithë drejtimit dhe ideve të reja, një të ashtuquajtur. një dhomë model djegie shpërthyese që plotëson kërkesat e projektit. Një motor i tillë me përvojë me një konfigurim të zvogëluar supozohej të përdorte vajguri të lëngët si lëndë djegëse. Gazi i hidrogjenit u propozua si një agjent oksidues. Në gusht 2016, filloi testimi i një prototipi të kamerës. E rëndësishme, ajo për herë të parë në histori, një projekt i këtij lloji u soll në fazën e testeve të stolit... Më parë, motorët e raketave të shpërthimit vendas dhe të huaj u zhvilluan, por nuk u testuan.
Gjatë testeve të mostrës së modelit, u morën rezultate shumë interesante, që tregojnë korrektësinë e qasjeve të përdorura. Pra, për shkak të përdorimit të materialeve dhe teknologjive të duhura, doli që të sillte presionin brenda dhomës së djegies në 40 atmosfera. Shtytja e produktit eksperimental arriti në 2 tonë.
Dhoma model në një stol provë
Rezultate të caktuara u morën në kuadrin e projektit Ifrit, por motori i shpërthimit me lëndë djegëse të lëngshme vendase është ende larg zbatimit praktik të plotë. Para futjes së pajisjeve të tilla në projekte të reja të teknologjisë, projektuesit dhe shkencëtarët duhet të zgjidhin një numër problemesh më serioze. Vetëm atëherë industria e raketave dhe hapësirës ose industria e mbrojtjes do të jenë në gjendje të fillojnë të realizojnë potencialin e teknologjisë së re në praktikë.
Në mes të janarit, Rossiyskaya Gazeta publikoi një intervistë me projektuesin kryesor të NPO Energomash, Pyotr Lyovochkin, mbi gjendjen aktuale të punëve dhe perspektivat për motorët e shpërthimit. Përfaqësuesi i kompanisë zhvilluese kujtoi dispozitat kryesore të projektit, dhe gjithashtu preku temën e sukseseve të arritura. Përveç kësaj, ai foli për fushat e mundshme të aplikimit të "Ifrit" dhe strukturave të ngjashme.
Për shembull, motorët shpërthyes mund të përdoren në avionët hipersonikë... P. Lyovochkin kujtoi se motorët e propozuar tani për përdorim në pajisje të tilla përdorin djegie subonike. Me shpejtësinë hipersonike të aparatit të fluturimit, ajri që hyn në motor duhet të ngadalësohet në modalitetin e zërit. Sidoqoftë, energjia e frenimit duhet të çojë në ngarkesa shtesë termike në kornizën e ajrit. Në motorët shpërthyes, shkalla e djegies së karburantit arrin të paktën M = 2.5. Kjo bën të mundur rritjen e shpejtësisë së fluturimit të avionit. Një makinë e tillë me një motor tip shpërthimi do të jetë në gjendje të përshpejtojë me shpejtësi tetë herë shpejtësinë e zërit.
Sidoqoftë, perspektivat reale për motorët e raketave të tipit shpërthim nuk janë ende shumë të mëdha. Sipas P. Lyovochkin, ne "sapo hapëm derën në zonën e djegies së shpërthimit". Shkencëtarët dhe projektuesit do të duhet të studiojnë shumë çështje, dhe vetëm pas kësaj do të jetë e mundur të krijohen struktura me potencial praktik. Për shkak të kësaj, industria hapësinore do të duhet të përdorë motorë tradicionalë me lëndë djegëse të lëngshme për një kohë të gjatë, gjë që, megjithatë, nuk mohon mundësinë e përmirësimit të tyre të mëtejshëm.
Një fakt interesant është se parimi i shpërthimit të djegies përdoret jo vetëm në fushën e motorëve të raketave. Tashmë ekziston një projekt i brendshëm për një sistem aviacioni me një dhomë të djegies të tipit shpërthyes që funksionon në parimin e pulsit. Një prototip i këtij lloji u vu në provë, dhe në të ardhmen mund të fillojë një drejtim të ri. Motorët e rinj me djegie trokitje mund të gjejnë aplikim në një larmi të gjerë fushash dhe të zëvendësojnë pjesërisht motorët tradicionalë të turbinës me gaz ose turbojet.
Projekti i brendshëm i një motori avioni shpërthyes po zhvillohet në OKB im. JAM. Djep. Informacioni në lidhje me këtë projekt u prezantua për herë të parë në forumin ndërkombëtar ushtarak-teknik të vitit të kaluar "Ushtria-2017". Në stendën e zhvilluesit të kompanisë kishte materiale për motorë të ndryshëm, si serialë ashtu edhe ata në zhvillim. Midis këtyre të fundit ishte një mostër shpërthimi premtuese.
Thelbi i propozimit të ri është përdorimi i një dhome jo standarde të djegies të aftë për djegie të shpërthimit të karburantit në një atmosferë ajri. Në këtë rast, frekuenca e "shpërthimeve" brenda motorit duhet të arrijë 15-20 kHz. Në të ardhmen, është e mundur të rritet më tej ky parametër, si rezultat i të cilit zhurma e motorit do të shkojë përtej intervalit të perceptuar nga veshi i njeriut. Karakteristika të tilla të motorit mund të jenë me interes.
Nisja e parë e produktit eksperimental "Ifrit"
Sidoqoftë, përparësitë kryesore të termocentralit të ri lidhen me përmirësimin e performancës. Testet e stolit të prototipeve kanë treguar se ato tejkalojnë motorët tradicionalë të turbinave me gaz me rreth 30% në tregues të veçantë. Në kohën e demonstrimit të parë publik të materialeve në motorin OKB im. JAM. Djepat ishin në gjendje të merrnin karakteristika mjaft të larta të performancës. Një motor me përvojë i një lloji të ri ishte në gjendje të punonte për 10 minuta pa ndërprerje. Koha totale e funksionimit të këtij produkti në stendë në atë kohë tejkaloi 100 orë.
Përfaqësuesit e zhvilluesit treguan se tashmë është e mundur të krijohet një motor i ri shpërthimi me një shtytje prej 2-2.5 ton, i përshtatshëm për instalim në avionë të lehtë ose mjete ajrore pa pilot. Në hartimin e një motori të tillë, propozohet të përdoret i ashtuquajturi. pajisjet rezonuese përgjegjëse për rrjedhën e duhur të djegies së karburantit. Një avantazh i rëndësishëm i projektit të ri është mundësia themelore e instalimit të pajisjeve të tilla kudo në kornizën ajrore.
Ekspertët e OKB tyre. JAM. Djepat kanë punuar në motorët e avionëve me djegie të shpërthimit impuls për më shumë se tre dekada, por deri më tani projekti nuk e ka lënë fazën e kërkimit dhe nuk ka perspektivë të vërtetë. Arsyeja kryesore është mungesa e një urdhri dhe financimi i nevojshëm. Nëse projekti merr mbështetjen e nevojshme, atëherë në të ardhmen e parashikueshme mund të krijohet një motor mostër, i përshtatshëm për përdorim në pajisje të ndryshme.
Deri më sot, shkencëtarët dhe stilistët rusë kanë arritur të tregojnë rezultate shumë të jashtëzakonshme në fushën e motorëve jet duke përdorur parime të reja të funksionimit. Ka disa projekte njëherësh, të përshtatshme për përdorim në hapësirën e raketave dhe zonat hipersonike. Për më tepër, motorët e rinj mund të përdoren në aviacionin "tradicional". Disa projekte janë ende në fazat e hershme dhe nuk janë ende gati për inspektime dhe punë të tjera, ndërsa në fusha të tjera rezultatet më të shquara tashmë janë marrë.
Duke hetuar temën e motorëve të avionit me djegie shpërthyese, specialistët rusë ishin në gjendje të krijonin një model model stol të një dhome djegieje me karakteristikat e dëshiruara. Produkti eksperimental "Ifrit" tashmë ka kaluar teste, gjatë të cilave u mblodhën një sasi e madhe informacioni të ndryshëm. Me ndihmën e të dhënave të marra, zhvillimi i drejtimit do të vazhdojë.
Zotërimi i një drejtimi të ri dhe përkthimi i ideve në një formë praktikisht të zbatueshme do të marrë shumë kohë, dhe për këtë arsye, në të ardhmen e parashikueshme, raketat hapësinore dhe të ushtrisë në të ardhmen e parashikueshme do të pajisen vetëm me motorë tradicionalë me lëndë djegëse. Sidoqoftë, puna tashmë ka lënë fazën thjesht teorike, dhe tani çdo lëshim provë i një motori eksperimental afron momentin e ndërtimit të raketave të plota me termocentrale të rinj.
Bazuar në materialet nga faqet:
http://engine.space/
http://fpi.gov.ru/
https://rg.ru/
https://utro.ru/
http://tass.ru/
http://svpressa.ru/
Ndërsa i gjithë njerëzimi përparimtar nga vendet e NATO -s po përgatitet të fillojë testimin e një motori shpërthimi (testet mund të ndodhin në vitin 2019 (por më vonë)), Rusia e prapambetur njoftoi përfundimin e testeve të një motori të tillë.
Njoftimi u bë mjaft i qetë dhe pa frikësuar askënd. Por në Perëndim, siç pritej, ata u frikësuan dhe filloi një ulërimë histerike - ne do të mbetemi prapa për pjesën tjetër të jetës sonë. Puna në motorin e shpërthimit (DD) është duke u zhvilluar në Shtetet e Bashkuara, Gjermani, Francë dhe Kinë. Në përgjithësi, ka arsye të besohet se zgjidhja e problemit është me interes për Irakun dhe Korenë e Veriut - një zhvillim shumë premtues, që në fakt nënkupton një fazë të re në raketa. Dhe në përgjithësi në ndërtimin e motorit.
Ideja e një motori shpërthimi u shpall për herë të parë në 1940 nga fizikani sovjetik Ya.B. Zeldovich. Dhe krijimi i një motori të tillë premtoi përfitime të mëdha. Për një motor rakete, për shembull:
- Fuqia është 10,000 herë më e lartë se ajo e një motori rakete konvencionale. Në këtë rast, ne po flasim për fuqinë e marrë nga një njësi e vëllimit të motorit;
- 10 herë më pak karburant për njësi të energjisë;
- DD është thjesht dukshëm (disa herë) më e lirë se një motor standard raketash.
Një motor rakete me lëndë djegëse të lëngshme është një djegës kaq i madh dhe shumë i shtrenjtë. Dhe është e shtrenjtë sepse një numër i madh mekanizmash mekanikë, hidraulikë, elektronikë dhe të tjerë kërkohen për të mbajtur një djegie të qëndrueshme. Prodhim shumë kompleks. Aq e komplikuar sa Shtetet e Bashkuara nuk kanë qenë në gjendje të krijojnë motorin e tyre me lëndë djegëse të lëngshme për shumë vite dhe janë të detyruar të blejnë RD-180 nga Rusia.
Shumë shpejt Rusia do të marrë një motor rakete serik, të besueshëm dhe të lirë të lehtë. Me të gjitha pasojat që vijnë:
raketa mund të mbajë shumë herë më shumë ngarkesë - vetë motori peshon shumë më pak, karburanti nevojitet 10 herë më pak për gamën e deklaruar të fluturimit. Ose thjesht mund ta rrisni këtë diapazon me 10 herë;
kostoja e raketës zvogëlohet disa herë. Kjo është një përgjigje e mirë për ata që duan të organizojnë një garë armatimi me Rusinë.
Dhe pastaj ka hapësirë të thellë ... Thjesht hapen perspektiva fantastike për eksplorimin e tij.
Sidoqoftë, amerikanët kanë të drejtë dhe tani nuk ka kohë për hapësirë - paketat e sanksioneve tashmë janë duke u përgatitur në mënyrë që motori i shpërthimit të mos ndodhë në Rusi. Ata do të ndërhyjnë me gjithë fuqinë e tyre - shkencëtarët tanë kanë bërë një pretendim shumë serioz për udhëheqje.
07 Shkurt 2018 Etiketat: 2311Diskutim: 3 komente
* 10,000 herë më shumë fuqi sesa një motor rakete konvencional. Në këtë rast, ne po flasim për fuqinë e marrë nga një njësi e vëllimit të motorit;
10 herë më pak karburant për njësi të energjisë;
—————
disi nuk përshtatet me botimet e tjera:
"Në varësi të modelit, ai mund të tejkalojë motorin origjinal të raketës me lëndë djegëse të lëngët në aspektin e efikasitetit nga 23-27% për një dizajn tipik me një hundë zgjeruese, deri në një rritje prej 36-37% në motorin e raketës të ftohur me ajër ( motorët e raketave me pykë)
Ata janë në gjendje të ndryshojnë presionin e avionit të gazit në dalje në varësi të presionit atmosferik dhe të kursejnë deri në 8-12% të karburantit në të gjithë pjesën e strukturës që fillon (Kursimet kryesore ndodhin në lartësi të ulëta, ku arrin 25- 30%) ".