Двигационен двигател. Двигателят на детонацията е бъдещето на руския двигател. Импулсни и непрекъснати режими
В края на януари се появиха съобщения за нови успехи на руската наука и технологии. От официални източници стана известно, че един от вътрешните проекти на обещаващ реактивен двигател на типа детонация вече е преминал тестовия етап. Това води до пълно завършване на всички необходими работи, въз основа на резултатите от кои космически или военни ракети на руското развитие ще могат да получат нови електроцентрали с повишени характеристики. Освен това нови принципи на експлоатацията на двигателя могат да се използват не само в областта на ракетите, но и в други области.
В последните дни на януари вицепремиерът Дмитрий Рогозин заяви пред патриотичната преса на най-новия успех на научноизследователските организации. Сред другите, той докосна процеса на създаване jet Engines.Използване на нови принципи на работа. Вече е доведен обещаващ двигател с изгаряне на детонация. Според вицепремиера, прилагането на нови работни принципи електроцентрала Позволява ви да получите значително увеличение на характеристиките. В сравнение с конструкциите на традиционната архитектура, има увеличение на тягата от около 30%.
Модерните ракетни двигатели с различни класове и типове, работещи в различни полета, се използват от така наречените. Изобарен цикъл или изгаряне на дефлаграция. В техните горивни камери се поддържа постоянно налягане, в което възниква бавно гориво. Двигателят на принципите на дефлаграция не се нуждае от особено трайни звена, но е ограничен в максимални показатели. Увеличавайки основните характеристики, започвайки от определено ниво, то се оказва неоснователно сложно.
Алтернатива на двигателя с изобарен цикъл в контекста на подобряване на характеристиките - системата с т.нар. изгаряне на детонацията. В този случай реакцията на окисляването на горивото се появява зад ударната вълна, с висока скорост, движеща се по горивната камера. Това прави специални изисквания за дизайна на двигателя, но дава очевидни предимства. От гледна точка на ефективността на изгарянето на гориво, изгарянето на детонацията е 25% по-добро от дефлаграцията. Също се различава от изгарянето с постоянно налягане на повишена мощност на разсейването на топлината от уреда на повърхността на реакционния фронт. На теория е възможно да се увеличи този параметър с три или четири поръчки. В резултат на това скоростта на реактивните газове може да бъде увеличена с 20-25 пъти.
Така, детонационният двигател, който се различава по повишена ефективност, е в състояние да развие голяма тяга с по-малко разход на гориво. Неговите предимства пред традиционните проекти са очевидни, но доскоро напредъкът в тази област е оставен много, за да се желае. Принципите на дротационния механизъм бяха формулирани през 1940 г. от съветския физик Ya.b. Zeldovich, но готови продукти от този вид все още не са достигнали работа. Основните причини за липсата на реален успех са проблемите със създаването на достатъчно силен дизайн, както и сложността на пускането и последващата поддръжка на ударната вълна при прилагане на съществуващите горива.
Един от последните вътрешни проекти в областта на детонацията ракетни двигатели Започна през 2014 г. и се развива в НПО "Energomash". Академик v.p. Гняв. Според наличните данни целта на проекта с "Iphret" Cipher е да проучи основните принципи на нови техники, последвани от създаването на течен ракетен двигател с керосин и газов кислород. Основата на новия двигател, призован от името на огнените демони от арабския фолклор, е положен принципът на изгаряне на детонацията на спин. Така, в съответствие с основната идея на проекта, ударната вълна трябва непрекъснато да се движи в кръг в горивната камера.
Главният разработчик на новия проект е НПО ЕНЕРГМАШ, и по-точно създаден в основата си специална лаборатория. Освен това бяха привлечени няколко други научноизследователски и дизайнерски организации. Програмата подкрепи обещаващия изследователски фонд. Всички участници в проекта "iphret" успяха да формират оптималния вид на обещаващ двигател, както и да създадат модел на горивна камера с нови принципи на работа.
За да изследват перспективите за цялата посока и нови идеи преди няколко години, е построен така наречената така наречена. Образец на детонация горивна камера, съответстваща на изискванията на проекта. Такъв опитен двигател със съкратен пакет трябваше да се използва като горивен течен керосин. Като окислител се предлага газ кислород. През август 2016 г. започна тестовата камера. Важно е за първи път в историята проектът от този вид успя да донесе на етапа на проверките на плаката. Преди това бяха разработени по-рано вътрешни и чуждестранни детонационни ракети, но не са тествани.
По време на тестовете на образеца, е възможно да се получат много интересни резултати, показващи коректността на използваните подходи. Така че, чрез използването на правилните материали и технологии, той оказа налягането в горивната камера до 40 атмосфера. Тягата на опитен продукт достигна 2 тона.
В рамките на проекта "iphret" бяха получени определени резултати, но вътрешният детонационен двигател върху течното гориво все още е далеч от пълноценното практическо приложение. Преди въвеждането на такова оборудване към нови проекти, дизайнерите и учените трябва да решават редица най-сериозни задачи. Само след това ракетата-космическата индустрия или отбранителната индустрия ще могат да започнат прилагането на потенциала на нови техники на практика.
В средата на януари руския Газета публикува интервю с главния дизайнер НПО "Енергомаш" от Питър Левочин, чиято тема е сегашното състояние на делата и перспективите за детонационни двигатели. Представителят на предприятието на предприемача припомни основните разпоредби на проекта и също докосна темата за постигнатите успехи. Освен това той говореше за възможните области на използване на "ифрит" и подобни дизайни.
Например, детонационните двигатели могат да се използват при хиперзвездни самолети. P. Levochnin напомни, че сега двигателите се предлагат за използване в тази техника, използвайте подпроблемно изгаряне. Със свръхчувствителната скорост на полетния апарат, въздухът, който влиза в двигателя, трябва да бъде спрян в режим на звук. Въпреки това, спирачната енергия трябва да доведе до допълнителни топлинни натоварвания върху планера. В детонационните двигатели скоростта на горенето на горивото достига най-малко m \u003d 2.5. Поради това става възможно да се увеличи скоростта на полетната машина. Подобна машина с двигател тип детонация ще може да ускори до скоростите, осем пъти по-високи от скоростта на звука.
Въпреки това, реалните перспективи на ракетите в детонацията не са твърде големи. Според П. Левочка, ние "отворихме само вратата на зоната за изгаряне на детонацията." Учените и дизайнерите ще трябва да изучават много въпроси и само след това ще бъде възможно да се създадат структури с практически потенциал. Поради тази космическа индустрия течните двигатели на традиционния дизайн ще трябва да се използват дълго, което обаче не отменя възможностите за по-нататъшно подобрение.
Интересен е фактът, че принципът на изгаряне в детонацията намира използването не само в сферата на ракетите. Вече има вътрешен проект на авиационната система с детонационна горивна камера, работеща върху принципа на импулс. Опитната извадка от този вид бе доведена до теста, а в бъдеще може да даде нова посока. Нови двигатели за горене в детонация могат да се използват в различни сфери и частично заместват газови турбини или турбожните двигатели на традиционните проекти.
Вътрешният проект на авиационния двигател на детонацията е разработен в OKB. А.М. Люлка. Информация за този проект е представена за първи път в миналогодишния международен военен технически форум "Армия 2017". В кабината на компанията-предприемач имаше материали различни двигателикато серийно и в процес на развитие. Сред последната беше обещаваща детонационна проба.
Същността на новото предложение е да се прилага нестандартна горивна камера, способна да извършва импулсното изгаряне на горивото в атмосферата на въздушната атмосфера. В този случай честотата на "експлозиите" вътре в двигателя трябва да достигне 15-20 kHz. В бъдеще е възможно допълнително увеличение на този параметър, в резултат на което шумът на двигателя ще надхвърли обхвата, възприемана от човешкото ухо. Такива характеристики на двигателя могат да бъдат от интересни места.
Основните предимства на новата електроцентрала обаче са свързани с повишени характеристики. Изведените тестове на опитни продукти показват, че те са около 30% по-добри от традиционните газови турбини Съгласно конкретни показатели. По времето на първата публична демонстрация на материали на двигателя на OKB. А.М. Лъчките могат да получат и достатъчно високи характеристики на изпълнението. Опитен двигател на нов тип е в състояние да работи за 10 минути без почивка. Общата работа на този продукт на щанда по това време надвишава 100 часа.
Представители на предприемачеството на предприемача посочиха, че сега можете да създадете нов детонационен двигател с лента с 2-2,5 тока, подходяща за монтаж на леки самолети или безпилотни летателни апарати. При проектирането на такъв двигател се предлага да се използва така наречената. Резонаторни устройства, отговорни за правилния курс за горене на горивото. Важно предимство на новия проект е основната възможна инсталация на такива устройства навсякъде в планера.
Специалисти на OKB. А.М. Крекерите работят на самолетни двигатели с импулсна детонация, изгаряща повече от три десетилетия, но докато проектът не излиза от изследователския етап и няма реални перспективи. Основната причина е липсата на ред и необходимото финансиране. Ако проектът получи необходимата подкрепа, в обозримо бъдеще може да се създаде проба от двигателя, подходяща за използване на различни техники.
Към днешна дата руските учени и дизайнери успяха да покажат много забележителни резултати в областта на реактивните двигатели, използвайки нови принципи на работа. Има няколко проекта, подходящи за използване в ракета и пространството и хиперзвуковите зони. В допълнение, нови двигатели могат да се прилагат в "традиционната" авиация. Някои проекти са все още в ранни етапи и все още не са готови за проверки и друга работа, докато в други посоки вече са получени най-забележителните резултати.
Проучване на темата за реактивни двигатели с изгаряне на детониране, руските експерти са успели да създадат модел на изгаряне на пример с желаните характеристики. Опитният продукт "iPhret" вече е преминал теста, по време на който се събира голям брой разнообразна информация. Използвайки получените данни, развитието на посоката ще продължи.
Развитието на новата посока и превод на идеи в почти приложима форма ще отнеме много време и поради тази причина в обозримо бъдеще пространството и армейските ракети в обозримо бъдеще ще бъдат оборудвани само с традиционни течни двигатели. Въпреки това работата вече е излязла от чисто теоретичен етап и сега всяко изпитване на експериментален двигател носи момента на изграждане на пълно ракета с нови електроцентрали.
В края на януари се появиха съобщения за нови успехи на руската наука и технологии. От официални източници стана известно, че един от вътрешните проекти на обещаващ реактивен двигател на типа детонация вече е преминал тестовия етап. Това води до пълно завършване на всички необходими работи, въз основа на резултатите от кои космически или военни ракети на руското развитие ще могат да получат нови електроцентрали с повишени характеристики. Освен това нови принципи на експлоатацията на двигателя могат да се използват не само в областта на ракетите, но и в други области. В последните дни на януари вицепремиерът Дмитрий Рогозин заяви пред патриотичната преса на най-новия успех на научноизследователските организации.
Сред другите, той докосна процеса на създаване на реактивни двигатели, използвайки нови принципи на работа. Вече е доведен обещаващ двигател с изгаряне на детонация. Според вицепремиера, прилагането на нови принципи за експлоатация на електроцентралата ви позволява да постигнете значително увеличение на характеристиките. В сравнение с конструкциите на традиционната архитектура, има увеличение на тягата от около 30%.
Схема на детонационния ракетен двигател
Модерните ракетни двигатели с различни класове и типове, работещи в различни полета, се използват от така наречените. Изобарен цикъл или изгаряне на дефлаграция. В техните горивни камери се поддържа постоянно налягане, в което възниква бавно гориво. Двигателят на принципите на дефлаграция не се нуждае от особено трайни звена, но е ограничен в максимални показатели. Увеличавайки основните характеристики, започвайки от определено ниво, то се оказва неоснователно сложно.
Алтернатива на двигателя с изобарен цикъл в контекста на подобряване на характеристиките - системата с т.нар. изгаряне на детонацията. В този случай реакцията на окисляването на горивото се появява зад ударната вълна, с висока скорост, движеща се по горивната камера. Това прави специални изисквания за дизайна на двигателя, но дава очевидни предимства. От гледна точка на ефективността на изгарянето на гориво, изгарянето на детонацията е 25% по-добро от дефлаграцията. Също се различава от изгарянето с постоянно налягане на повишена мощност на разсейването на топлината от уреда на повърхността на реакционния фронт. На теория е възможно да се увеличи този параметър с три или четири поръчки. В резултат на това скоростта на реактивните газове може да бъде увеличена с 20-25 пъти.
Така, детонационният двигател, който се различава по повишена ефективност, е в състояние да развие голяма тяга с по-малко разход на гориво. Неговите предимства пред традиционните проекти са очевидни, но доскоро напредъкът в тази област е оставен много, за да се желае. Принципите на дротационния механизъм бяха формулирани през 1940 г. от съветския физик Ya.b. Zeldovich, но готови продукти от този вид все още не са достигнали работа. Основните причини за липсата на реален успех са проблемите със създаването на достатъчно силен дизайн, както и сложността на пускането и последващата поддръжка на ударната вълна при прилагане на съществуващите горива.
Един от последните вътрешни проекти в областта на детонационните ракетни двигатели започна през 2014 г. и се развива в НПО "Енергомаш". Академик v.p. Гняв. Според наличните данни целта на проекта с "Iphret" Cipher е да проучи основните принципи на нови техники, последвани от създаването на течен ракетен двигател с керосин и газов кислород. Основата на новия двигател, призован от името на огнените демони от арабския фолклор, е положен принципът на изгаряне на детонацията на спин. Така, в съответствие с основната идея на проекта, ударната вълна трябва непрекъснато да се движи в кръг в горивната камера.
Главният разработчик на новия проект е НПО ЕНЕРГМАШ, и по-точно създаден в основата си специална лаборатория. Освен това бяха привлечени няколко други научноизследователски и дизайнерски организации. Програмата подкрепи обещаващия изследователски фонд. Всички участници в проекта "iphret" успяха да формират оптималния вид на обещаващ двигател, както и да създадат модел на горивна камера с нови принципи на работа.
За да изследват перспективите за цялата посока и нови идеи преди няколко години, е построен така наречената така наречена. Образец на детонация горивна камера, съответстваща на изискванията на проекта. Такъв опитен двигател със съкратен пакет трябваше да се използва като горивен течен керосин. Като окислител се предлага газ кислород. През август 2016 г. започна тестовата камера. Важно е за първи път в историята проектът от този вид успя да донесе на етапа на проверките на плаката. Преди това бяха разработени по-рано вътрешни и чуждестранни детонационни ракети, но не са тествани.
По време на тестовете на образеца, е възможно да се получат много интересни резултати, показващи коректността на използваните подходи. Така че, чрез използването на правилните материали и технологии, той оказа налягането в горивната камера до 40 атмосфера. Тягата на опитен продукт достигна 2 тона.
Моделна камера на тестова пейка
В рамките на проекта "iphret" бяха получени определени резултати, но вътрешният детонационен двигател върху течното гориво все още е далеч от пълноценното практическо приложение. Преди въвеждането на такова оборудване към нови проекти, дизайнерите и учените трябва да решават редица най-сериозни задачи. Само след това ракетата-космическата индустрия или отбранителната индустрия ще могат да започнат прилагането на потенциала на нови техники на практика.
В средата на януари руския Газета публикува интервю с главния дизайнер НПО "Енергомаш" от Питър Левочин, чиято тема е сегашното състояние на делата и перспективите за детонационни двигатели. Представителят на предприятието на предприемача припомни основните разпоредби на проекта и също докосна темата за постигнатите успехи. Освен това той говореше за възможните области на използване на "ифрит" и подобни дизайни.
Например, детонационните двигатели могат да се използват при хиперзвездни самолети. P. Levochnin напомни, че сега двигателите се предлагат за използване в тази техника, използвайте подпроблемно изгаряне. Със свръхчувствителната скорост на полетния апарат, въздухът, който влиза в двигателя, трябва да бъде спрян в режим на звук. Въпреки това, спирачната енергия трябва да доведе до допълнителни топлинни натоварвания върху планера. В детонационните двигатели скоростта на горенето на горивото достига най-малко m \u003d 2.5. Поради това става възможно да се увеличи скоростта на полетната машина. Подобна машина с двигател тип детонация ще може да ускори до скоростите, осем пъти по-високи от скоростта на звука.
Въпреки това, реалните перспективи на ракетите в детонацията не са твърде големи. Според П. Левочка, ние "отворихме само вратата на зоната за изгаряне на детонацията." Учените и дизайнерите ще трябва да изучават много въпроси и само след това ще бъде възможно да се създадат структури с практически потенциал. Поради тази космическа индустрия течните двигатели на традиционния дизайн ще трябва да се използват дълго, което обаче не отменя възможностите за по-нататъшно подобрение.
Интересен е фактът, че принципът на изгаряне в детонацията намира използването не само в сферата на ракетите. Вече има вътрешен проект на авиационната система с детонационна горивна камера, работеща върху принципа на импулс. Опитната извадка от този вид бе доведена до теста, а в бъдеще може да даде нова посока. Нови двигатели за горене в детонация могат да се използват в различни сфери и частично заместват газови турбини или турбожните двигатели на традиционните проекти.
Вътрешният проект на авиационния двигател на детонацията е разработен в OKB. А.М. Люлка. Информация за този проект е представена за първи път в миналогодишния международен военен технически форум "Армия 2017". В кабината на компанията на разработчика бяха посещавани материали от различни двигатели, както серийно, така и в процес на развитие. Сред последната беше обещаваща детонационна проба.
Същността на новото предложение е да се прилага нестандартна горивна камера, способна да извършва импулсното изгаряне на горивото в атмосферата на въздушната атмосфера. В този случай честотата на "експлозиите" вътре в двигателя трябва да достигне 15-20 kHz. В бъдеще е възможно допълнително увеличение на този параметър, в резултат на което шумът на двигателя ще надхвърли обхвата, възприемана от човешкото ухо. Такива характеристики на двигателя могат да бъдат от интересни места.
Първо стартиране на опитен продукт "iphret"
Основните предимства на новата електроцентрала обаче са свързани с повишени характеристики. Тестовете за пеене на опитни продукти показват, че те са около 30% по-добри от традиционните газови турбини в съответствие със специфични показатели. По времето на първата публична демонстрация на материали на двигателя на OKB. А.М. Лъчките могат да получат и достатъчно висока производителност. Опитен двигател на нов тип е в състояние да работи за 10 минути без почивка. Общата работа на този продукт на щанда по това време надвишава 100 часа.
Представители на предприемачеството на предприемача посочиха, че сега можете да създадете нов детонационен двигател с лента с 2-2,5 тока, подходяща за монтаж на леки самолети или безпилотни летателни апарати. При проектирането на такъв двигател се предлага да се използва така наречената. Резонаторни устройства, отговорни за правилния курс за горене на горивото. Важно предимство на новия проект е основната възможна инсталация на такива устройства навсякъде в планера.
Специалисти на OKB. А.М. Крекерите работят на самолетни двигатели с импулсна детонация, изгаряща повече от три десетилетия, но докато проектът не излиза от изследователския етап и няма реални перспективи. Основната причина е липсата на ред и необходимото финансиране. Ако проектът получи необходимата подкрепа, в обозримо бъдеще може да се създаде проба от двигателя, подходяща за използване на различни техники.
Към днешна дата руските учени и дизайнери успяха да покажат много забележителни резултати в областта на реактивните двигатели, използвайки нови принципи на работа. Има няколко проекта, подходящи за използване в ракета и пространството и хиперзвуковите зони. В допълнение, нови двигатели могат да се прилагат в "традиционната" авиация. Някои проекти са все още в ранни етапи и все още не са готови за проверки и друга работа, докато в други посоки вече са получени най-забележителните резултати.
Проучване на темата за реактивни двигатели с изгаряне на детониране, руските експерти са успели да създадат модел на изгаряне на пример с желаните характеристики. Опитният продукт "iPhret" вече е преминал теста, по време на който се събира голям брой разнообразна информация. Използвайки получените данни, развитието на посоката ще продължи.
Развитието на новата посока и преводът на идеи в почти приложимата форма ще отнеме много време и поради тази причина в обозримо бъдеще пространството и армейските ракети в обозримо бъдеще ще бъдат оборудвани само с традиционни течни двигатели. Въпреки това работата вече е излязла от чисто теоретичен етап и сега всяко изпитване на експериментален двигател носи момента на изграждане на пълно ракета с нови електроцентрали.
Нова физическа идея е използването на изгаряне на детонация вместо обичайната, декларация - ви позволява да подобрите радикално подобрите характеристиките на реактивния двигател.
Говорейки за космическите програми, първо мислим за мощни ракети, които се изтеглят от космически кораби в орбита. Сърцето на ракетата на превозвача - създаването на двигатели реактивно желание. Ракетният двигател е най-сложното енергоформиращо устройство, в много отношения, наподобяващ жив организъм с неговия характер и поведенчески маниери, което се създава от поколения учени и инженери. Ето защо е практически невъзможно да се промени нещо в работната машина: ракетите казват: "Не пречи на колата да работи ..." такъв консерватизъм, въпреки че е многократно оправдан от практиката на стрелките, които все още се забавя ракета Космически двигател - един от най-високотехнологичните области на човешката дейност. Необходимостта от промяна е изоставена за дълго време: да се решат редица задачи, са необходими по-енергийно ефективни двигатели, отколкото тези, които се експлоатират днес и които чрез тяхното съвършенство достигат до границата.
Нуждаем се от нови идеи, нови физически принципи. По-долу той ще бъде обсъден именно за такава идея и нейното изпълнение в демонстрационната проба от нов тип ракетен двигател.
Възлагане и детонация
В повечето съществуващи ракетни двигатели химическата енергия на горивото се превръща в топлина и механична работа Благодарение на бавното (подходно) изгаряне - дефлаграция - с почти постоянно налягане: P \u003d const.. Въпреки това, освен дефлагмента, е известен друг режим на горене - детонация. По време на детонацията, реакцията на окисляване на химическата горива тече в режим на самозапалване при високи температури и стойности на налягане зад силна шокова вълна, която работи с висока свръхзвукова скорост. Ако, с делагцията на въглеводородната горива, мощността на генериране на топлина от единицата на повърхността на реакцията е ~ 1 mW / m2, след това мощността на генериране на топлина в предната част на детонацията е три до четири порядъка по-високо и може да достигне 10 000 MW / m2 (по-висока радиационна сила от повърхността на слънцето!). В допълнение, за разлика от продуктите на бавното изгаряне, продуктите за детонация имат огромна кинетична енергия: скоростта на детонационните продукти при ~ 20-25 пъти по-висока от скоростта на бавно изгарящи продукти. Възникват въпроси: Възможно ли е да се използва детонация вместо дефлариране в ракета и е възможно да се замени режима на изгаряне за подобряване на енергийната ефективност на двигателя?
Ние даваме прост пример, който илюстрира предимствата на изгарянето на детонацията в ракетния двигател над дефлаграцията. Обмислете три еднакви горивни камери (ченге) под формата на тръба с един затворен и друг отворен край, които са пълни със същата горивна смес при същите условия и се доставят със затворен край вертикално върху тестемичните скали (фиг. 1 ). Енергията на запалването ще се счита за незначителна в сравнение с химическата енергия на горивото в тръбата.
Фиг. 1. Енергийна ефективност на двигателя за детонация
Да предположим в първата тръба, запалимата смес се запалва от един източник, например, автомобилна свещНамира се близо до затворения край. След запалването нагоре тръбата ще изпълни бавния пламък, видимата скорост, чиято обикновено не надвишава 10 m / c, т.е. много по-малко скорост на звука (около 340 m / s). Това означава, че налягането в тръбата Пс. ще се различават много малко от атмосферното PA.И свидетелските тежести ще не се променят. С други думи, такава (дефлаграция) изгарянето на сместа всъщност не води до появата на свръхналягане в затворения край на тръбата и следователно допълнителната сила, действаща върху скалите. В такива случаи се казва, че полезната работа на цикъла Пс.=PA.=конст.това е нула и следователно нула термодинамичната ефективност (ефективност). Ето защо в съществуващите електроцентрали, изгарянето не е организирано в атмосферно, но при повишено налягане Пс."PA.получени с помощта на турбини. В съвременните ракетни двигатели средното налягане в полицая достига 200-300 банкомат.
Ще се опитаме да променим ситуацията, като поставим във втората тръба множество източници на запалване, което едновременно запаметява запалима смес през целия обем. В този случай налягането в тръбата Пс. Тя ще се увеличи бързо, като правило, в седем или десет пъти, и свидетелството за тежести ще се промени: върху затворения край на тръбата за известно време - времето на изтичане на горивните продукти в атмосферата - ще има доста сила, която е в състояние да направи много работа. Какво се е променило? Организацията на горивния процес в COP е променена: вместо изгаряне при постоянно налягане Пс.=конст. Организирахме горянето с постоянен обем В.=конст..
Сега нека си припомним възможността за организиране на изгарянето на детонацията на нашата смес и в третата тръба вместо различни разпределени слабо инсталиране на запалването, както в първата тръба, един източник на запалване от затворен край на тръбата, но не слаб, но силен, който ще доведе до пламък и детонационна вълна. Пристигане, детонационната вълна ще покачи тръбата с висока свръхзвукова скорост (около 2000 m / s), така че цялата смес в тръбата изгаря много бързо, а налягането средно ще се увеличи както при постоянен обем - седем или десет пъти. С по-подробно внимание се оказва, че работата, извършена в цикъла с изгаряне на детонация, ще бъде още по-висока, отколкото в цикъла В. = конст..
Така с други неща са равни, изгарянето на детонацията на горимата смес в ченгето ви позволява да получите максимума полезна работа в сравнение с изгарянето на дефлагмента, когато Пс.=конст. и В.=конст., това е, ви позволява да получите максималната термодинамична ефективност . Ако вместо съществуващите ракетни двигатели с изгаряне на деллация, използвайте двигатели с изгаряне на детонация, тогава такива двигатели могат да дадат изключително големи ползи. Този резултат бе получен за първи път от нашия велик сънародник академик Яков Борисович Зелдович през 1940 г., но все още не намери практическо приложение. Основната причина за това е сложността на организирането на управлявано детонационно изгаряне на редовни ракетни горива.
Капацитетът на генериране на топлина в предната част на детонацията е 3-4 поръчки по-високи, отколкото в предната част на обичайното изгаряне на сражението и може да надвишава радиационната енергия от повърхността на слънцето. Скоростта на детонационните продукти е 20-25 пъти по-висока от скоростта на бавните гори.
Импулсни и непрекъснати режими
Към днешна дата се предлагат много схеми за организиране на управлявано детонационно изгаряне, включително схеми с импулсно детонация и непрекъснато детонационен работен процес. Работният поток от детонация на импулса се основава на цикличното пълнене на сместа от ченгета, последвано от запалване, разпределение на детонацията и изтичането на продуктите в заобикалящото пространство (както в третата тръба в примера по-горе). Работният процес непрекъснато детонация се основава на непрекъснатото подаване на горима смес в ченгето и непрекъснатото му изгаряне в една или няколко детонационни вълни, непрекъснато циркулира в тангенциалната посока в потока.
Понятието за ченге с непрекъснато детонация бе предложено през 1959 г. от академик Богдан Вячеславович Уенч и дълго време в Института по хидродинамика SB RAS. Най-простите непрекъснато детонационен ченгер е пръстеновидник, образуван от стените на два коаксиални цилиндри (фиг. 2). Ако на дъното на пръстеновидния канал, за да поставите смесителната глава, а другият край на канала за оборудването на реактивната дюза, тогава течащ пръстен реактивен двигател ще се окаже. Внедното изгаряне в такова полицай може да бъде организирано, изгаряща горивната смес, доставяна през смесителната глава, в детонационната вълна непрекъснато циркулира над дъното. В същото време една горима смес ще бъде изгорена в детонационната вълна, въведена отново в ченгето по време на един оборот на вълната около кръга на пръстенния канал. Други предимства на такова ченге включват простота на дизайна, едно запалване, квази-стационарно изтичане на детонационни продукти, висока честота на циклите (килонерти), нисък надлъжен размер, ниско ниво на емисии вредни вещества, Нисък шум и вибрации.
Посоченият специфичен импулс в детонационния ракетен двигател се постига със значително по-малко налягане, отколкото в традиционния течен ракетен двигател. Това ще позволи в бъдеще да се променят драстично масовите котелни характеристики на ракетите
Фиг. 2. Схема на детонационния ракетен двигател
Демонстрационна проба
В рамките на проекта на Министерството на образованието, демонстрационна извадка от ракетна двигателя на непрекъснато детонация (DRD) с ченге с диаметър 100 mm и ширина на пръстена 5 mm, която се тества при работа на водород Горивни двойки - кислород, втечнен природен газ - кислород и пропан-бутан -оксиген. Изпитванията на DRD се провеждат на специално проектирана тестова пейка. Продължителността на всеки пожар тест е не повече от 2 s. През това време, с помощта на специално диагностично оборудване, в каналът на Cop Roth Rotor на детонационните вълни бяха регистрирани в канала за полиране. Когато работите DRD гориво. Водород - кислород за първи път в света експериментално доказа, че термодинамичният цикъл с детонационното гориво (цикъл Zeldovich) е 7-8% по-ефективен от термодинамичния цикъл с конвенционално изгаряне, като други неща са равни.
Проектът създаде уникален, който няма световни аналози изчислителна технология, предназначена за пълномащабно моделиране на работния процес в ДРД. Тази технология всъщност ви позволява да проектирате нов тип двигатели. При сравняване на резултатите от изчисленията с измервания, той се оказа, че изчислението точно предвижда броя на вълни в детонацията, циркулиращи в тангенциалната посока в пръстеновидната CS дрд на даден дизайн (четири, три или една вълна, фиг. 3). Изчислението с приемлива точност прогнозира работната честота на процеса, т.е. дава стойностите на детонационната скорост, близки до измереното, а жаждата всъщност е развила дрд. В допълнение, изчислението правилно предвижда тенденциите в промяната в параметрите на работния процес, като същевременно увеличава дебита на горимата смес в DRD на даден дизайн - както в експеримента, броя на детонационните вълни, скоростта на въртене на детонацията и увеличаването на тягата.
Фиг. 3. квастеристационни изчислените полета на налягане (a, b) и температура (б) при условия на три експеримента (от ляво на дясно). Както в експериментите, в изчисленията бяха получени режими с четири, три и една детонационни вълни.
ДРД срещу Едд
Основният индикатор за енергийната ефективност на ракета е специфичен импулс на тяга, равен на съотношението на тягата, разработена от двигателя, към теглото на вторичната скорост на потока на горимата смес. Специфичният импулс се измерва в секунди (в). Зависимостта на специфичния пулс на ДРД от средното налягане в полицая, получен по време на изпичане на двигателя на нов тип, е така, че специфичният импулс се увеличава с увеличаване на средното налягане в полицая. Основният целеви индикатор на проекта е специфичният импулс от 40 s в условията на морското равнище - постигнати в тестове за пожар при средно налягане в CS, равно на 32 атм. Измерената тежест дрд в същото време надвишава 3 kN.
При сравняване на специфичните характеристики на ДРД със специфични характеристики в традиционните течни ракетни двигатели (EDD) се оказва, че посоченият специфичен импулс в дрд се постига с много по-малък среден натиск, отколкото в EDD. Така, в дрд, специфичният импулс в 260 ° С се постига при налягане в ченге от само 24 атм, а специфичният импулс 263.3 С в известен вътрешен двигател на RD-107A се постига при налягане 61.2 атм, което е 2,5 пъти по-високо., Трябва да се отбележи, че двигателят RD-107A работи на горивната двойка керосин - кислород и се използва в първия етап на ракетата Soyuz-FG. Такова значително намаляване на средния натиск в ДРД ще позволи в бъдеще да се променят драстично характеристиките на ракетите на ракетите и да се намалят изискванията за турбокомпресора.
Ето нова идея и нови физически принципи.
Един от резултатите от проекта е разработена техническа задача за извършване на работа в развитието (OCD) за създаване на прототип ДРД. Основният проблем се планира да бъде решен в рамките на OCD - за да се осигури непрекъсната работа на ДРД за дълго време (десетки минути). Това изисква да се развие ефективна охлаждаща система на стените на двигателя.
Благодарение на пробивната си природа, задачата за създаване на практическа дрд несъмнено трябва да бъде един от приоритетите на местната промишленост на двигателя.
Сергей Фролов, доктор по физически и математически науки, Институт по химическа физика. Н.н. Семенова Рас, професор Ниау-Мафи
Газ вместо керосин
През 2014-2016 г. Министерството на образованието и науката на Руската федерация подкрепи проекта "Разработване на технологии за използване на втечнен природен газ (метан, пропан, бутан) като гориво за ракетна и космическа технология на ново поколение и създаването на Стандартна демонстрационна извадка от ракетния двигател. " Проектът предвижда създаването на демонстрационна проба от непрекъснат детонационен ракетен двигател (DRD), работещ върху горивната двойка "втечнен природен газ (LNG) - кислород". Проектът е център на импулсното изгаряне на Института по химическа физика на Руската академия на науките. Индустриален партньор на проекта - Turaevskaya машиностроене дизайнерско бюро "Съюз". В заявлението за проект, възможността за използване в течния ракетен двигател (EDD) на непрекъснато детониране на горенето се дължи на по-висока термодинамична ефективност в сравнение с традиционния цикъл, използващ бавно изгаряне, а целесъобразността на използването на LNG е обяснена с a Брой предимства в сравнение с керосин: повишен специфичен импулс на сцепление, наличност и ниска цена, значително по-малка насаждения по време на горене и по-високи екологични характеристики. Теоретично, подмяната на керосина върху LNG в традиционния EDR е хвърлена чрез увеличаване на специфичния импулс с 3-4%, а преходът от традиционен EDD към ДРД е 13-15%.
В края на януари се появиха съобщения за нови успехи на руската наука и технологии. От официални източници стана известно, че един от вътрешните проекти на обещаващ реактивен двигател на типа детонация вече е преминал тестовия етап. Това води до пълно завършване на всички необходими работи, въз основа на резултатите от кои космически или военни ракети на руското развитие ще могат да получат нови електроцентрали с повишени характеристики. Освен това нови принципи на експлоатацията на двигателя могат да се използват не само в областта на ракетите, но и в други области.
В последните дни на януари вицепремиерът Дмитрий Рогозин заяви пред патриотичната преса на най-новия успех на научноизследователските организации. Сред другите, той докосна процеса на създаване на реактивни двигатели, използвайки нови принципи на работа. Вече е доведен обещаващ двигател с изгаряне на детонация. Според вицепремиера, прилагането на нови принципи за експлоатация на електроцентралата ви позволява да постигнете значително увеличение на характеристиките. В сравнение с конструкциите на традиционната архитектура, има увеличение на тягата от около 30%.
Схема на детонационния ракетен двигател
Модерните ракетни двигатели с различни класове и типове, работещи в различни полета, се използват от така наречените. Изобарен цикъл или изгаряне на дефлаграция. В техните горивни камери се поддържа постоянно налягане, в което възниква бавно гориво. Двигателят на принципите на дефлаграция не се нуждае от особено трайни звена, но е ограничен в максимални показатели. Увеличавайки основните характеристики, започвайки от определено ниво, то се оказва неоснователно сложно.
Алтернатива на двигателя с изобарен цикъл в контекста на подобряване на характеристиките - системата с т.нар. изгаряне на детонацията. В този случай реакцията на окисляването на горивото се появява зад ударната вълна, с висока скорост, движеща се по горивната камера. Това прави специални изисквания за дизайна на двигателя, но дава очевидни предимства. От гледна точка на ефективността на изгарянето на гориво, изгарянето на детонацията е 25% по-добро от дефлаграцията. Също се различава от изгарянето с постоянно налягане на повишена мощност на разсейването на топлината от уреда на повърхността на реакционния фронт. На теория е възможно да се увеличи този параметър с три или четири поръчки. В резултат на това скоростта на реактивните газове може да бъде увеличена с 20-25 пъти.
Така, детонационният двигател, който се различава по повишена ефективност, е в състояние да развие голяма тяга с по-малко разход на гориво. Неговите предимства пред традиционните проекти са очевидни, но доскоро напредъкът в тази област е оставен много, за да се желае. Принципите на дротационния механизъм бяха формулирани през 1940 г. от съветския физик Ya.b. Zeldovich, но готови продукти от този вид все още не са достигнали работа. Основните причини за липсата на реален успех са проблемите със създаването на достатъчно силен дизайн, както и сложността на пускането и последващата поддръжка на ударната вълна при прилагане на съществуващите горива.
Един от последните вътрешни проекти в областта на детонационните ракетни двигатели започна през 2014 г. и се развива в НПО "Енергомаш". Академик v.p. Гняв. Според наличните данни целта на проекта с "Iphret" Cipher е да проучи основните принципи на нови техники, последвани от създаването на течен ракетен двигател с керосин и газов кислород. Основата на новия двигател, призован от името на огнените демони от арабския фолклор, е положен принципът на изгаряне на детонацията на спин. Така, в съответствие с основната идея на проекта, ударната вълна трябва непрекъснато да се движи в кръг в горивната камера.
Главният разработчик на новия проект е НПО ЕНЕРГМАШ, и по-точно създаден в основата си специална лаборатория. Освен това бяха привлечени няколко други научноизследователски и дизайнерски организации. Програмата подкрепи обещаващия изследователски фонд. Всички участници в проекта "iphret" успяха да формират оптималния вид на обещаващ двигател, както и да създадат модел на горивна камера с нови принципи на работа.
За да изследват перспективите за цялата посока и нови идеи преди няколко години, е построен така наречената така наречена. Образец на детонация горивна камера, съответстваща на изискванията на проекта. Такъв опитен двигател със съкратен пакет трябваше да се използва като горивен течен керосин. Като окислител се предлага газ кислород. През август 2016 г. започна тестовата камера. Важно е за първи път в проекта от този вид, възможно е да се донесе на етапа на проверките на плаката. Преди това бяха разработени по-рано вътрешни и чуждестранни детонационни ракети, но не са тествани.
По време на тестовете на образеца, е възможно да се получат много интересни резултати, показващи коректността на използваните подходи. Така че, чрез използването на правилните материали и технологии, той оказа налягането в горивната камера до 40 атмосфера. Тягата на опитен продукт достигна 2 тона.
Моделна камера на тестова пейка
В рамките на проекта "iphret" бяха получени определени резултати, но вътрешният детонационен двигател върху течното гориво все още е далеч от пълноценното практическо приложение. Преди въвеждането на такова оборудване към нови проекти, дизайнерите и учените трябва да решават редица най-сериозни задачи. Само след това ракетата-космическата индустрия или отбранителната индустрия ще могат да започнат прилагането на потенциала на нови техники на практика.
В средата на януари руския Газета публикува интервю с главния дизайнер НПО "Енергомаш" от Питър Левочин, чиято тема е сегашното състояние на делата и перспективите за детонационни двигатели. Представителят на предприятието на предприемача припомни основните разпоредби на проекта и също докосна темата за постигнатите успехи. Освен това той говореше за възможните области на използване на "ифрит" и подобни дизайни.
Например, детонационните двигатели могат да се използват при хиперзвездни самолети. P. Levochnin напомни, че сега двигателите се предлагат за използване в тази техника, използвайте подпроблемно изгаряне. Със свръхчувствителната скорост на полетния апарат, въздухът, който влиза в двигателя, трябва да бъде спрян в режим на звук. Въпреки това, спирачната енергия трябва да доведе до допълнителни топлинни натоварвания върху планера. В детонационните двигатели скоростта на горенето на горивото достига най-малко m \u003d 2.5. Поради това става възможно да се увеличи скоростта на полетната машина. Подобна машина с двигател тип детонация ще може да ускори до скоростите, осем пъти по-високи от скоростта на звука.
Въпреки това, реалните перспективи на ракетите в детонацията не са твърде големи. Според П. Левочка, ние "отворихме само вратата на зоната за изгаряне на детонацията." Учените и дизайнерите ще трябва да изучават много въпроси и само след това ще бъде възможно да се създадат структури с практически потенциал. Поради тази космическа индустрия течните двигатели на традиционния дизайн ще трябва да се използват дълго, което обаче не отменя възможностите за по-нататъшно подобрение.
Интересен е фактът, че принципът на изгаряне в детонацията намира използването не само в сферата на ракетите. Вече има вътрешен проект на авиационната система с детонационна горивна камера, работеща върху принципа на импулс. Опитната извадка от този вид бе доведена до теста, а в бъдеще може да даде нова посока. Нови двигатели за горене в детонация могат да се използват в различни сфери и частично заместват газови турбини или турбожните двигатели на традиционните проекти.
Вътрешният проект на авиационния двигател на детонацията е разработен в OKB. А.М. Люлка. Информация за този проект е представена за първи път в миналогодишния международен военен технически форум "Армия 2017". В кабината на компанията на разработчика бяха посещавани материали от различни двигатели, както серийно, така и в процес на развитие. Сред последната беше обещаваща детонационна проба.
Същността на новото предложение е да се прилага нестандартна горивна камера, способна да извършва импулсното изгаряне на горивото в атмосферата на въздушната атмосфера. В този случай честотата на "експлозиите" вътре в двигателя трябва да достигне 15-20 kHz. В бъдеще е възможно допълнително увеличение на този параметър, в резултат на което шумът на двигателя ще надхвърли обхвата, възприемана от човешкото ухо. Такива характеристики на двигателя могат да бъдат от интересни места.
Първо стартиране на опитен продукт "iphret"
Основните предимства на новата електроцентрала обаче са свързани с повишени характеристики. Тестовете за пеене на опитни продукти показват, че те са около 30% по-добри от традиционните газови турбини в съответствие със специфични показатели. По времето на първата публична демонстрация на материали на двигателя на OKB. А.М. Лъчките могат да получат и достатъчно висока производителност. Опитен двигател на нов тип е в състояние да работи за 10 минути без почивка. Общата работа на този продукт на щанда по това време надвишава 100 часа.
Представители на предприемачеството на предприемача посочиха, че сега можете да създадете нов детонационен двигател с лента с 2-2,5 тока, подходяща за монтаж на леки самолети или безпилотни летателни апарати. При проектирането на такъв двигател се предлага да се използва така наречената. Резонаторни устройства, отговорни за правилния курс за горене на горивото. Важно предимство на новия проект е основната възможна инсталация на такива устройства навсякъде в планера.
Специалисти на OKB. А.М. Крекерите работят на самолетни двигатели с импулсна детонация, изгаряща повече от три десетилетия, но докато проектът не излиза от изследователския етап и няма реални перспективи. Основната причина е липсата на ред и необходимото финансиране. Ако проектът получи необходимата подкрепа, в обозримо бъдеще може да се създаде проба от двигателя, подходяща за използване на различни техники.
Към днешна дата руските учени и дизайнери успяха да покажат много забележителни резултати в областта на реактивните двигатели, използвайки нови принципи на работа. Има няколко проекта, подходящи за използване в ракета и пространството и хиперзвуковите зони. В допълнение, нови двигатели могат да се прилагат в "традиционната" авиация. Някои проекти са все още в ранни етапи и все още не са готови за проверки и друга работа, докато в други посоки вече са получени най-забележителните резултати.
Проучване на темата за реактивни двигатели с изгаряне на детониране, руските експерти са успели да създадат модел на изгаряне на пример с желаните характеристики. Опитният продукт "iPhret" вече е преминал теста, по време на който се събира голям брой разнообразна информация. Използвайки получените данни, развитието на посоката ще продължи.
Развитието на новата посока и преводът на идеи в почти приложимата форма ще отнеме много време и поради тази причина в обозримо бъдеще пространството и армейските ракети в обозримо бъдеще ще бъдат оборудвани само с традиционни течни двигатели. Въпреки това работата вече е излязла от чисто теоретичен етап и сега всяко изпитване на експериментален двигател носи момента на изграждане на пълно ракета с нови електроцентрали.
Според материалите на сайтовете:
http://engine.space/
http://fpi.gov.ru/
https://rg.ru/
https://utro.ru/
http://tass.ru/
http://svpressa.ru/
