Detoneerimismootor. Venemaal testiti detoneerimismootorit kahe tonni võrra. - on suurem efektiivsus

Miks on lihtsad tavalised inimesed nagu kohutavad filmid? Tuleb välja, et see on võimalus oma hirme ellu jääda, saada enesekindlamaks ja isegi auru vabastamiseks. Ja see on tõesti nii - sa lihtsalt vaja valida põnev õudusfilm ise, mis teeb vajalikuks minna kangelasi.

Vaikne mägi

Ajalugu areneb Silent Hilli linnas. Tavalised inimesed ei tahaks teda isegi edasi anda. Aga Rose Dasilva, ema väike Sheron, lihtsalt sunnitud sinna minema. Ei ole veel üks väljapääs. Ta usub, et see aitab ainult tema tütar ja hoiab teda psühhiaatriahaiglalt. Linna nimi ei tulnud kuhugi - Sheron pidevalt kordas seda unistuses. Ja tundub, et ravi on väga lähedal, kuid teel vaikiva mäe ema ja tütar satuvad kummalise õnnetuse. Pärast ärkamist avastab roos, et Sheron kaotas. Nüüd naine peab leidma tütre Damned City, täis hirme ja õudused. Filmi haagis on vaatamiseks saadaval.

Peeglid

Endine detektiiv Ben Carson on kogenud mitte parimad ajad. Pärast juhusliku mõrva pärast eemaldatakse tema kolleeg New Yorgi politseiosakonnas töölt. Edasi oma naise ja laste lahkumist, sõltuvusest alkoholi ja nüüd Bin Bin Öö Watchdog põlenud kaubamaja, kes jäi üksi oma probleemidega. Aja jooksul annab tööteraapia oma puuviljadele, kuid kõik muudab ühe öö ümbersõidu. Peeglid hakkavad ähvardama Ben ja tema perekonda. Nende peegeldus on kummalised ja hirmutavad pildid. Et säilitada elu oma lähedastega, tuleb detektiiv mõista, mida peeglid tahavad, kuid probleem on see, et ben kunagi seisab müstikaga.

Varjupaika

Kara Harding surma tema abikaasa üksi tõstatab oma tütre. Naine läks Isa jälgedesse ja sai kuulsaks psühhiaatrist. Ta õpib inimesi jagatud isiksusega. Nende hulgas on need, kes väidavad, et need isiksused on palju muud. Kara sõnul on see ainult seeria tapjate kaas, nii et kõik tema patsiendid lähevad surmanuhtlusele. Aga ühel päeval näitab tema isa tütre Aadama patsiendi patsiendi juhtumit, kes ei ole võimalik mingeid ratsionaalseid selgitusi. Kara nõuab jätkuvalt oma teooriat ja isegi püüdes ravida Aadama, kuid aja jooksul avab ta täiesti ootamatuid fakte ...

Mike Ensliin ei usu afterlielu olemasolu. Olles kirjanik "õudus" žanr, ta kirjutab teise raamatu üleloomuliku. See on pühendatud hotellides elavatele poltergeistidele. Ühes neist Mike ja otsustab asuda. Valik kuulub Dolphini hotelli kurikuulusega 1408. Hotellide hotelli ja linna elanike omanike sõnul elab kurja, kes tapsid külalisi toas. Kuid see asjaolu ega kõrgema juht hoiatus ei hirmuta Mike. Ja vaiar ... ruumis, kirjanik peab läbima tõelise õudusunenägu, on võimalik saada välja, millest saab valida ühel viisil ...

Materjal valmistatakse IVI online kino abil.

Tehnoloogia on arenguprotsessis!

Detoneerimismootor on valmistamisel lihtsam ja odavam, suurusjärgus võimsam ja ökonoomsem kui tavaline reaktiivmootor, võrreldes sellega suurem tõhusus.

Kirjeldus:

Detoneerimismootor (impulsi, pulseeriv mootor) asendatakse tavalise reaktiivmootoriga. Detoneerimismootori olemuse mõistmiseks on vaja tavapärase reaktiivmootori lahti võtta.

Normaalne jet mootor järgmiselt.

Põlemiskambris esineb kütuse ja oksüdeeriva aine, õhku hapnikku. Sellisel juhul on põlemiskambri rõhk konstantne. Põlemisprotsess järsult suurendab temperatuuri, loob konstantse leegi ees ja konstantse reaktiivne iha, aeguge düüsist. Tavalise leegi esiküljel jaotatakse gaasikeskkonnas kiirusega 60-100 m / s. Selle tõttu ja liigub õhusõiduk . Kuid kaasaegsed jet mootorid on jõudnud teatud piiri tõhususe, võimsuse ja muud omadused, mille suurenemine on peaaegu võimatu või äärmiselt raske.

Detonatsioonis (impulsi või pulseeriv) mootori põletamine toimub plahvatusega. Detonatsioon on põlemisprotsess, kuid mis esineb sadu korda kiiremini kui tavalise kütuse põletamisega. Detonatsiooni põletamise korral moodustub detonatsioonišoki laine, mis kannab ülehesioonilise kiirusega. See on umbes 2500 m / s. Rõhk detonatsiooni põletamise tulemusena suureneb kiiresti ja põlemiskambri maht jääb samaks. Põlemissaadused tõmmatakse välja suure kiirusega läbi otsikuga. Pulkuste sagedus detonatsioonilaine jõuab mitu tuhat sekundis. Detonatsiooni laines ei ole leegi esikülje stabiliseerumist, igale ripple uuendatud kütuse segu Ja laine algab uuesti.

Rõhk detonatsioonimasootoriga luuakse detonatsiooni tõttu, mis kõrvaldab kütuse segu ja oksüdeerija kõrge rõhuga. Tavapärases reaktiivmootoril luua rõhk 200 atm., On vaja pakkuda kütuse segu surve all 500 atm. Detoneerimismootori ajal - kütuse segu rõhk on 10 atm.

Detoneerimismootori põlemiskambril on struktuurselt rõngakujuline kuju, millel on kütusevarustuse raadiusega paigutatud düüsid. Detonatsioonilaine jookseb ümber ümbermõõdu ja jälle kütuse segu pressitakse ja põletab välja, lükates põlemissaadusi läbi düüsi.

Kasu:

- Detoneerimismootor on tootmises lihtsam. Turboülelaadumisüksusi ei ole vaja kasutada,

– Tellimus on võimsam ja ökonoomsem kui tavaline reaktiivne mootor,

- on suurem tõhusus,

– tootmises odavam,

- Ei ole vaja luua kõrgsurve Pakkumise kütuse segu ja oksüdeeriv aine, kõrge rõhu tekitatakse detonatsiooni tõttu,

– Detonatsioonimootor on parem kui tavaline reaktiivmootor 10 korda võimsuse seadmest eemaldatud võimsusega, mis toob kaasa detoneerimismootori kujunduse vähenemise,

- Detonatsiooni põletamine 100 korda kiiremini kui tavaline kütuse põletamine.

Märkus: © Foto https://www.pexels.com, https://pixabay.com

Nn detonatsiooni raketi mootorite edukad testid, mis andsid väga huvitavaid tulemusi. Eksperimentaalne töö selles suunas jätkatakse.

ENERGOMASHEV mootorid, rohkem üheksakümmend protsenti vedaja raketid Venemaa võtab välja .. Foto: Olesya Kurpeva

Detonatsioon on plahvatus. Kas on võimalik seda kontrollida? Kas selliste mootorite põhjal on võimalik luua hülgavara relvi? Millised raketi mootorid mahaarvama asustamata ja mehitatud aparaadid lähedal ruumi? Sellest meie vestlus asetäitja direktori asetäitja on peamine disainer "MTÜ ENERGOMASH. Akadeemik v.p. Glehhko" Peter Levochkin.

Peter Sergeevitš, milliseid võimalusi uute mootorite avamisel on avatud?

Peter Levochkin: Kui me räägime lähimast vaatenurgast, töötame täna töötavad raketid nagu "ANGARA A5V" ja "Soyuz-5", samuti teised, kes on projektieelses etapis ja üldsusele ei ole teada. Üldiselt meie mootorid on konstrueeritud selleks, et jätta raketi taevakeha pinnalt. Ja ta võib olla mis tahes - Maine, Lunar, Marsian. Niisiis, kui kuu või Marsi programmid rakendatakse, osaleme neile kindlasti.

Mis on kaasaegsete rakendusmootorite tõhusus ja kas on olemas võimalusi nende parandamiseks?

Peter Levochkin:Kui me räägime mootorite energia- ja termodünaamilistest parameetritest, võib öelda, et meie, samuti parimad välismaised keemilised raketi mootorid jõudsid teatud täiuslikkuse juurde. Näiteks jõuab kütusepõletuse täielikkus 98,5 protsendini. See tähendab, et peaaegu kõigis mootori kütuse keemilise energia konverteeritakse gaasi aeguva joa termiliseks energiaks düüsist.

Parandage mootoreid erinevates suundades. See on energiamahukamate kütusekomponentide kasutamine uute ahelalahenduste kasutuselevõtt, põlemiskambris rõhu suurenemine. Teine piirkond on uute, sealhulgas lisaainete kasutamine, tehnoloogiate vähendamiseks tööjõu intensiivsuse vähendamiseks ja selle tulemusena vähendades raketi mootori väärtust. Kõik see põhjustab väljundkoormuse maksumuse vähenemist.

Üksikasjalikuma kaaluga selgub siiski selge, et mootorite energiaomaduste suurendamine traditsioonilisel viisil on ebaefektiivne.

Kontrollitud kütuse plahvatuse kasutamine võib anda raketi kiirusele kaheksa korda suurem kui heli kiirus

Miks?

Peter Levochkin:Rõhu- ja kütusekulu suurenemine põlemiskambris suurendab loomulikult mootori tõukejõudu. Kuid see nõuab kambri ja pumpade seina paksuse suurenemist. Selle tulemusena keerukust disain ja selle mass suureneb, energia kasum ei ole nii suur. Sheepbank ei ole seda väärt.

See tähendab, et raketi mootorid on nende arengu ressursside ammendanud?

Peter Levochkin:Mitte kindlasti sel viisil. Olen väljendatud tehnilise keelega, neid saab parandada keerukate protsesside tõhususe suurenemise kaudu. Keemilise energia termodünaamilise transformatsiooni tsükleid on aeguva jet energiasse, mis on palju tõhusamad kui raketi kütuse klassikaline põletamine. See on detonatsiooni põletamise tsükkel ja selle lähedal asuva Humphrey tsükkel.

Kütuse detonatsiooni mõju avas meie kaasmaalane - hiljem akadeemik Jaakob Borisovich Zeldovitš tagasi 1940. aastal. Selle mõju rakendamine praktikas lubas raketiga inimesed väga suured väljavaated. Ei ole üllatav, et sakslased samaaegselt on aktiivselt uurinud põletamise detonatsiooniprotsessi. Kuid mitte üldse edukad katsed Nad ei tulnud neile.

Teoreetilised arvutused on näidanud, et detonatsiooni põletamine 25 protsenti efektiivsem kui isobaric tsükkel, mis ühendab kütuse nõuetekohaselt konstantsel rõhul, mida rakendatakse kaasaegsete vedela-raketi mootorite kambritega.

Ja millised on detonatsiooni põletamise eelised võrreldes klassikalisega?

Peter Levochkin:Klassikaline põlemisprotsess on allahindlus. Detonatsioon - ülehelikiirus. Reaktsiooni kiirus väikeses mahus toob kaasa tohutu soojuse vabanemisega - see on mitu tuhat korda kõrgem kui süttimise valimisega, mis on rakendatud klassikalistes rakendusmootorites, millel on sama mass põletav kütus. Ja meie jaoks, mootorid, tähendab see, et detoneerimismootori oluliselt väiksemate mõõtmetega ja väikese kütuse massiga saate sama iha nii suurte kaasaegsete vedelate raketi mootoritena.

Ei ole saladus, et kütuse plahvatusega mootorid arenevad välismaal. Millised on meie positsioonid? Me loobume, mine oma tasandil või juhtima?

Peter Levochkin: Ära loobu - see on kindel. Kuid ka öelda, et ma ei saa juhtida. Teema on piisavalt suletud. Üks peamisi tehnoloogilisi saladusi on, kuidas tagada, et kütuse ja oksüdeeriva aine raketi mootori ei põletata, kuid plahvatas, samas ei hävitanud põlemiskambrit. See tähendab tegelikult tõelise plahvatuse kontrollitud ja juhitavaks. Viide: detonatsioon on kütuse põletamine ülehelikiiruse šoki laine esiküljel. On impulsi detonatsioon, kui lööklaine liigub mööda kambri telge ja asendab teist, samuti pidevat (spin) detonatsiooni, kui šokklained kambris liiguvad ringi.

Niipalju kui teada, osalemise oma spetsialistid eksperimentaalse uuringud plahvatuse põletamise viidi läbi. Millised tulemused saadi?

Peter Levochkin: Töötati vedeliku detonatsiooni raketi mootori mudeli kambri loomisel. Projekti üle prognoosituse raames töötanud suur koostöö juhtivate juhtivate teaduslike keskuste koostööd. Nende hulgas on nende hüdrodünaamika instituut. Ma Lavrentiev, Mai, Cendayshi keskus, Kesk-Lennuameti keskpunkt. P.i. Baranova, mehaanika ja matemaatika Moskva Riikliku Ülikooli õppejõud. Kütusena soovitasime kasutada petrooleumi ja oksüdeerivat ainet - gaasi hapnikku. Teoreetiliste ja eksperimentaalsete uuringute protsessis kinnitati selliste komponentide detonatsiooni raketi mootori loomise võimalus. Saadud andmete põhjal kujundasime välja, toodetud ja edukalt testinud detoneerimismudeli kambrit 2 tonni ja rõhku põlemiskambris umbes 40 atm.

See ülesanne lahendati esimest korda mitte ainult Venemaal, vaid ka maailmas. Seetõttu olid probleemid probleemid. Esiteks, mis on seotud hapniku säästva detonatsiooni tagamisega petrooleumiga, teiseks, tagades kambri tuleseina usaldusväärse jahutamise ilma veeni jahutamiseta ja muude probleemide massina, mille olemus on arusaadav ainult eriala asjatundjatele .

Kas hüpersonic rakettides on võimalik kasutada detonatsioonimootori?

Peter Levochkin:Ja saate ja vajate. Kui ainult sellepärast, et kütuse põletamine selles on ülehelikiirus. Ja nendes mootorites, mis püüavad nüüd luua kontrollitud ülitundlikke õhusõidukeid, põletavad alloonsed. Ja see loob palju probleeme. Lõppude lõpuks, kui mootor on mootori mootoris ja mootor sõidab, ütleme, kiirusega viie maskide (üks max on võrdne heli kiirusega), on vaja pidurdada vastassuunalise õhuvoolu Helirežiim. Seega läheb kogu selle pidurdamise energia soojuse, mis toob kaasa struktuuri täiendava ülekuumenemise.

Ja detoneerimismootoris hakkab põlemisprotsess kiirusel vähemalt kaks ja pool korda suurem heli. Ja seetõttu võime suurendada õhusõiduki kiirust selle suuruse jaoks. See tähendab, et me ei räägi umbes viis, vaid umbes kaheksa Mahas. See on tegelikult õhusõidukite kiiruse saavutamine hüpersoniliste mootoritega, milles kasutatakse detonatsioonipõletuse põhimõtet.

Peter Levochkin:See on raske küsimus. Avatud ukse ainult detonatsiooni põletuspiirkonda. Meie uuringu sulgude taga jäi väga uurimata. Täna, koos RKK "Energy", me püüame kindlaks teha, kuidas saab mootorina tervikuna detonatsioonikamber näeb välja nagu ümberkingklokid.

Millised mootorid inimesed lendavad kaugete planeetidega?

Peter Levochkin: Minu arvates lendame pikka aega traditsioonilise EDD-ga kaasates nende parandamisel. Kuigi muud tüüpi rakettmootorid on kindlasti arenevad, näiteks elektrilised paneelid (need on EDD-le palju tõhusamad - spetsiifiline impulss on 10 korda suurem). Alas, tänased mootorid ja eemaldamisvahendid ei võimalda meil rääkida massidevahelise reaalsusest ja veelgi enam nii intergalaktilistel lendudel. Ilukirjanduses on ikka veel kõik fotonimootorid, teleportatsioon, levitatsioon, gravitatsioonlained. Kuigi teisest küljest, vaid sada väikest aastat tagasi, tajuti Julesi kirjutisi puhta ilukirjandusena. Võib-olla revolutsiooniline läbimurre sfääris, kus me töötame, jääb veel kaua ootama. Sealhulgas rakettide praktilise loomise valdkonnas plahvatuse energia abil.

Toimiku rg "

"Energomashi teadus- ja tootmise assotsiatsioon" asutaks 1929. aastal Valentin Petrovich Gluthko. Nüüd kannab oma nime. Vedelad raketi mootorid I töötatakse välja ja toodetakse mõnel juhul II vedaja rakenduse etappidel. Valitsusvälistes organisatsioonides on arenenud rohkem kui 60 erinevat vedelat jet mootorit. Esimene satelliit käivitati Energomeshi mootorid, esimene inimene toimus kosmoses, käivitati esimene iseliikuv seade "LunoHoD-1". Tänapäeval välja töötatud ja toodetud mootoritel, mis on välja töötatud ja toodetud valitsusvälistes organisatsioonides "Energomas", võtab rohkem kui üheksakümmend protsenti Venemaa vedaja rakendusest.

Infograafia "RG" / Alexander Smirnov / Sergei Bliischkin

Tegelikult moodustub konstantse eesmise leegi asemel põlemisvööndis detonatsioonilaine, mis kannab ülehesioonilise kiirusega. Sellisel kokkusurumise laines detoneeritakse kütuse ja oksüdeerija, see protsess termodünaamika osas suureneb Tõhususe mootor Suuruse suurusjärku tänu põlemisvööndi kompaktsele.

Huvitav, 1940. aastal, Nõukogude füüsik Ya.B. Zeldovitš tegi ettepaneku artikli "detonatsiooni põletamise energiatarbimise eest". Sellest ajast alates on paljud teadlased töötanud paljutõotava ideega erinevad riigidAmeerika Ühendriigid, siis Saksamaa, siis avaldati meie kaasmaalased.

Suvel 2016. aasta augustis õnnestus Venemaa teadlased luua maailma esimest korda täissuuruses vedeliku jet mootori, mis tegutseb kütuse detoneerimispõhimõtte põhimõttel. Lõpuks on meie riik loonud maailma prioriteeti uusima tehnoloogia omandamisel.

Mis on nii hea uus mootor? Reaktiivses mootoris kasutatakse energiat, mis on eraldatud segu põletamisel konstantsel rõhul ja konstantse leegi ees. Kütuse ja oksüdeerija gaasisegu põletamisega suurendab järsult töö temperatuuri ja kolonni, mis laguneb düüsist, tekitab reaktiivse veojõudu.

Detonatsiooni põletamise korral ei ole reaktsioonisaadustel aega kokkuvarisemist, sest see protsess on 100 korda kiirem kui tühjendav ja rõhk samal ajal suureneb kiiresti ja maht jääb muutumatuks. Sellise suure hulga energia eraldamine võib auto mootori tõesti hävitada, nii et selline protsess on sageli seotud plahvatusega.

Tegelikult moodustub konstantse eesmise leegi asemel põlemisvööndis detonatsioonilaine, mis kannab ülehesioonilise kiirusega. Sellises tihenduslaine, kütuse ja oksüdeerija dekoneeritakse, see protsess, alates seisukohast termodünaamika, suurendab mootori efektiivsust suurusjärgus suurusjärgus, tänu põlemisvööndi kompaktsele. Seetõttu eksperdid on nii Zealo ja hakanud arendada seda ideed. Tavaline EDR, tegelikult, mis on suur põleti, peamine asi ei ole põlemis- ja otsiku kaamera, vaid kütusepumpade (TNA), mis Loob selline surve nii, et kütus tungib kambrisse. Näiteks Venemaa EDRD RD-170 puhul energiakandja rakettide puhul on 250 atm ja pumba põlemiskambris surve põlemiskambris ja põlemisvööndis oksüdeerija luua rõhk 600 atm.

Detoneerimismootoris luuakse rõhk detonatsiooni enda poolt, mis esindab jooksvat tihenduslaine kütusesegus, kus rõhk ilma mis tahes TNA-ga on juba 20 korda rohkem ja turboülelaadurid on üleliigsed. Selleks, et olla selge, surve põletuskambris 200 atm ja detoneerimismootor sellistes tingimustes on vaja ainult 10 atm segu varustamiseks - see on nagu jalgrattapump ja Sayano-Shushenskaya HPP.

Mootor, mis põhineb detonatsioonil käesoleval juhul ei ole mitte ainult lihtsam ja odav kogu järjekorras, vaid palju võimsam ja ökonoomsem kui tavaline EDD. Detoneerimismootori projekti rakendamise teedel probleemi rakendamisel detonatsioon. Seda nähtust ei ole kerge plahvatusohtlik laine, millel on heli kiirus ja detonatsioon, levik kiirusel 2500 m / s, ei ole stabiliseerumist leegi ees, segu ja laine uuendatakse iga pulsatsioon uuesti .

Varem arendasid Venemaa ja Prantsuse insenerid ja ehitatud jet pulseerivad mootorid, kuid mitte detonatsiooni põhimõttel, vaid tavalise põletamise rippimise põhjal. Selliste PUVDSi omadused olid madalad ja millal mootori insenerid töötavad välja pumbad, turbiinid ja kompressorid, jet mootorite ja EDD vanus ning pulseerivad edusammude küljele. Heledad teaduse juhid üritasid PUVD-ga plahvatuse põlemist kombineerida, kuid tavalise põletava esiosa rippide sagedus ei ole enam kui 250 sekundis, ja detonatsiooni ees on kiirus kuni 2500 m / s ja selle sagedus Ripples jõuab mitu tuhat sekundis. See tundus võimatu kehastada praktikas selline kiirus uuendamise segu ja samal ajal algatada detonatsiooni.

SSRC-s oli võimalik ehitada selline detonatsiooni pulseeriv mootor ja testida seda õhus, kuid see toimis vaid 10 sekundit, kuid prioriteet jäi Ameerika disainerite taga. Kuid juba eelmise sajandi 60ndatel aastatel Nõukogude teadlane B.v. Wojjtzkhovsky ja peaaegu samal ajal ja Ameerika ülikooli Ameerika Ühendriigid Michigan J. Nicholas tuli idee põlemiskambris palus põlemiskambris detonatsioonilaine laine.

Selline pöörleva mootoriga koosnes tsükli põlemiskambrist, mille pihustid on kütusevarustuse raadiuses asetatud. Detonatsioonilaine jookseb ümbermõõdu ratta valguna, kütuse segu pressitakse ja põleb, surudes põlemissaadusi läbi düüsi. Spin mootoris saame laine sageduse laine laine mitu tuhat sekundis, selle töö on sarnane töövoo FDMS, ainult tõhusamalt, tänu detonatsiooni kütuse segu.

NSV Liidul ja Ameerika Ühendriikides ja hiljem Venemaal on käimas töö tööde loomiseks õnnetu laine, mis on õnnetu laine, arusaam sees esinevatest protsessidest, mille jaoks loodi kogu füüsikalis-keemilise kineetika teadus. Ebaõnnestunud laine tingimuste arvutamiseks vajasime võimsaid arvuteid, mis loodud alles hiljuti.

Venemaal töötavad paljud NII ja KB sellise spin mootori projekti kallal, mille hulgas on valitsusväliste organisatsioonide kosmosetööstuse insenerifirma. Sellise mootori väljatöötamiseks antava abi saamiseks tuli paljulubava uurimise fond, sest kaitseministeeriumi rahastamist ei ole võimalik saavutada - nad esitavad ainult tagatud tulemuse.

Sellegipoolest registreeriti Khimki testidel EnerGomeshis väljakujunenud pidev spin detoneerimisrežiim - 8 tuhat pööret sekundis hapniku - petrooleumi segu sekundis. Sellisel juhul plahvatuse lained läbi vibratsioonlained ja soojuskatted koos kõrge temperatuuriga.
Aga see ei ole väärt jagamist, sest see on ainult meeleavaldaja mootor, mis on töötanud väga lühikese aja jooksul ja selle omadused ei ütle midagi. Kuid peamine asi on see, et detonatsiooni põletamise võimalus ja Venemaal luuakse täissuuruses spin-mootor, mis jääb igavesti teaduse ajaloosse.

Uus füüsiline idee on tavalise detailide asemel detonatsiooni põletamise kasutamine, mis võimaldab teil reaktiivse mootori omadusi radikaalselt parandada.

Rääkides kosmoseprogrammidest, mõtleme kõigepealt võimas raketid, mis tühistatakse ruumi laevade poolt orbiidil. Kandja raketi süda on selle mootorid reaktiivse veojõu loomisel. Rocket mootor on kõige keerulisem energia moodustav seade, paljudes aspektides meenutab elusorganismi oma iseloomu ja käitumise kombeid, mis on loodud põlvkondade teadlased ja inseneride. Seetõttu on praktiliselt võimatu muuta midagi töömasina: reketid ütlevad: "Ära takista auto töötada ..." Selline konservatiivsus, kuigi see on korduvalt õigustatud tava kosmose starterid, ikka aeglustab raketi- Kosmose mootor - üks inimtegevuse kõrgtehnoloogilisi valdkondi. Muutuste vajadus on pikka aega loobunud: mitmete ülesannete lahendamiseks on vaja rohkem energiatõhusaid mootoreid kui täna, mida täna tegutsevad ja mis nende täiuslikkuse järgi jõudsid piirini.

Me vajame uusi ideid, uusi füüsilisi põhimõtteid. Allpool seda arutatakse just sellise idee ja selle teostuse kohta uue raketi mootori demonstreerimisproovis.

Helitu ja detonatsioon

Enamikes olemasolevate raketi mootorite puhul muundatakse kütuse keemiline energia soojuseks ja mehaaniline töö Aeglase (alamoonilise) põletamise tõttu - deflagreerimine - peaaegu pideva rõhuga: P \u003d CONST.. Pealegi peale deflagreerimise, teine \u200b\u200bpõlemisrežiim on tuntud - detonatsiooni. Detonatsiooni ajal voolab keemilise kütuse oksüdeerimisreaktsiooni ise süüterežiimis kõrgetel temperatuuridel ja rõhuväärtustel suure ülehesioonilise kiirusega töötava tugeva löögilaine taga. Kui koos süsivesiniku kütuse delagratsiooniga on reaktsiooni pinna pinnaühiku soojusvõimsus ~ 1 MW / m2, siis soojustootmise võimsus detonatsiooni ees on kolm kuni neli suurusjärku kõrgem ja jõuda 10 000 MW / m2 (kõrgem kiirgusvõimsus päikese pinnast!). Lisaks erinevalt toodete aeglase põletamise, detonatsioonitoodete tohutu kineetilise energia: kiirus detonatsioonitoodete ~ 20-25 korda kõrgem kui kiirus aeglane põletamine tooteid. Küsimused tekivad: kas raketi mootor Selle asemel, et deflaring, kasutage detonatsiooni ja kas põlemisrežiimi asendamine mootori energiatõhususe parandamiseks?

Anname lihtsa näite, mis illustreerib detonatsiooni põletamise eeliseid raketi mootoris deflagratsiooni üle. Kaaluge kolme identset põlemisskambrit (COP) ühe suletud ja teise avatud otsaga toru vormis, mis on täidetud samadel tingimustel samadel tingimustel ja varustatakse suletud otsaga vertikaalselt tesimearse kaaluga (joonis 1 ). Süüteenergia loetakse tühiseks võrreldes toru keemilise energiaga.

Joonis fig. 1. Energiatõhusus detonatsiooni mootori

Oletame esimeses torus, süttiv segu süttitakse ühe allikaga, näiteks autode küünlaasub suletud otsa lähedal. Pärast süttimist toru käivitab aeglase leegi, nähtav kiirus, mis tavaliselt ei ületa 10 m / c, mis on palju vähem heli kiirust (umbes 340 m / s). See tähendab, et surve toru P. erineb atmosfäärist väga vähe PAJa kaalude tunnistused ei muutu praktiliselt. Teisisõnu, selline (deflagreerimine) segu põletamine tegelikult ei too kaasa ülerõhu välimust toru suletud otsas ja seetõttu lisav jõud, mis toimib kaaludele. Sellistel juhtudel öeldakse, et tsükli kasulikku tööd P.=PA=cONST.see on null ja seega null termodünaamiline efektiivsus (tõhusus). Seetõttu on olemasolev elektrijaamad Põlemist ei korrata atmosfääri, kuid kõrgendatud rõhul P."PAsaadud turbokursi abil. Kaasaegsetes rakendusmootorites jõuab COP-i keskmine rõhk 200-300 atm.

Püüame olukorda muuta, seadistades teises torus mitmete süüteallikate, mis samaaegselt süttivad põleva segu kogu mahus. Sel juhul surve toru P. See suureneb kiiresti, reeglina seitsme või kümneaja jooksul ja kaalude tunnistused muutuvad: toru suletud otsas mõnda aega - põlemissaaduste aegumise aeg atmosfääri - seal on a Üsna palju jõudu, mis suudab teha palju tööd. Mis on muutunud? Põlemisprotsessi korraldamine COP-s on muutunud: selle asemel, et põletamisel konstantsel rõhul P.=cONST. Me korraldasime põletamise konstantsel mahus V.=cONST..

Nüüd meenutagem võimalust korraldada detonatsiooni põlemist meie segu ja kolmanda toru asemel erinevaid hajutatud nõrk süüteallikate paigaldada, nagu esimeses toru, üks süüteallikas suletud otsast toru, kuid mitte nõrk, kuid tugev, mis toob kaasa leegi ja detonatsioonilaine. Saabumine, detonatsioonilaine käivitab toru suure ülehesioonilise kiirusega (umbes 2000 m / s), nii et kogu segu toru põleb väga kiiresti ja rõhk keskmiselt suureneb nii konstantse mahus - seitse või kümme korda. Üksikasjalikuma kaaluga selgub, et tsükliga töötamine, millel on plahvatuse põletamine, on veelgi suurem kui tsüklis V. = cONST..

Seega teiste asjadega võrdne, detonatsiooni põletamine põleva segu COP võimaldab teil saada maksimaalne kasulik töö võrreldes deflagratsiooni põletamisega, kui P.=cONST. ja V.=cONST.See tähendab, et võimaldab teil saada maksimaalne termodünaamiline efektiivsus . Kui olemasolevate rakendusmootorite asemel kasutage delarimispõletusega mootoreid plahvatuse põletamise mootorid, siis võivad sellised mootorid anda äärmiselt suure kasu. See tulemus sai esmakordselt meie suur kaasmaalane akadeemiku Yakov Borisovich Zeldovitš tagasi 1940. aastal, kuid siiski ei leidnud praktilist rakendust. Selle peamiseks põhjuseks on korrapäraste rakenduskütuste hallatava detonatsiooni detonatsiooni põletamise keerukus.

Soojustootmisvõime detonatsiooni esiküljel on 3-4 tellimuse korraldus kõrgem kui tavalise delaktsioonide põletamise esiküljel ja võib ületada päikesepinnast kiirguse võimsust. Detoneerimistoodete kiirus on 20-25 korda suurem kui aeglase põletamistoodete kiirus.

Pulse ja pideva režiimid

Praeguseks pakutakse välja paljud hallatavate detonatsiooni põletamise korralduse skeemid, sealhulgas skeemid impulsi-plahvatusega ja pidevalt detonatsiooni töövoo. Impulss-detonatsiooni töövoog põhineb COP põlemissegu tsüklilisel täitmisel, millele järgneb süüde, detonatsiooni jaotus ja toodete aegumine ümbritsevasse ruumi (nagu eespool nimetatud näites kolmandas torus). Pidev-detonatsiooni töövoog põhineb põlev segu pidev varustamine COP-s ja selle pidev põletamine ühes või mitmetes detonatsioonlaines, mis pidevalt ringlevad pidevalt tangentsiaalsetes suunas.

COP-i kontseptsiooni pideva detonatsiooni pakuti 1959. aastal akadeemiku Bogdan Vjatšeslavovichi Weacharovi ja pikka aega uuritud Hydrodynamics SB RASi Instituudis. Lihtsaim pidev-detonatsiooni COP on rõngakujuline kanal, mis on moodustatud kahe koaksiaalse silindri seinte poolt (joonis 2). Kui rõngakujulise kanali põhjas asetatakse segamispea ja teise otsa reaktiivse düüsi varustamiseks, siis voolav ringjoa mootor väljub. Detonatsiooni põlemist sellises politseinik võib korraldada, põletades segamispea kaudu kaasasoleva põleva segu, detonatsioonilaines, mis ringleb pidevalt põhja. Samal ajal põletatakse detonatsioonilaine süttiv segu, kantakse COP-sse uuesti laine ühe käive ringi kanali ringi ümber. Teised sellise politsei eelised hõlmavad disaini lihtsust, ühe süttimise, detonatsioonitoodete kvaasi-statsionaarse aegumise, tsüklite kõrge sagedusega (kiloherts), madal pikisuunaline suurus, madal heite tase kahjulikud ained, Madal müra ja vibratsioonid.

Detonatsiooni raketi mootori määratud spetsiifiline impulss saavutatakse oluliselt väiksema rõhuga kui traditsioonilise vedeliku raketi mootoriga. See võimaldab tulevikus drastiliselt muuta raketi mootorite massikatla omadusi

Joonis fig. 2. Detonatsiooni raketi mootori kava

Demonstreerimisproov

Haridusministeeriumi projekti raames demonstreerimisproovi pidev-detonatsiooni raketi mootori (DRD) abil, mille läbimõõt on 100 mm ja tsüklilaiuse laiusega 5 mm, mida testitakse vesinikuga töötamisel Kütusepaarid - hapnik, veeldatud maagaas - hapnik ja propaani-butaan -oksügen. DRD tulekahju testid viidi läbi spetsiaalselt projekteeritud katsepinkile. Iga tulekahju katse kestus ei ole üle 2 s. Selle aja jooksul registreeriti COP-helina kanalil spetsiaalsete diagnostiliste seadmete abil kümneid tuhandeid detonatsioonlainete rootorit. DRD töötamisel kütusepare. Vesinik - hapnik esmakordselt maailmas eksperimentaalselt tõestas, et termodünaamiline tsükkel detonatsiooni põletamisega (Zeldovitši tsükkel) on 7-8% efektiivsem kui termodünaamiline tsükkel tavapärase põletamisega koos teiste asjadega võrdub.

Projekt lõi ainulaadse, millel ei ole maailma analooge arvutustehnoloogiat, mis on ette nähtud DRD töövoo täisulatuslik modelleerimine. See tehnoloogia võimaldab teil kujundada uusi tüüpi mootoreid. Mõõtmistega arvutuste tulemuste võrdlemisel selgus, et arvutus ennustab täpselt arvutuslainete arvu tsirkuleerivate tangentsiaalsetes suundades antud disaini (nelja, kolme või ühe laine, joonis fig 3). Vastuvõetava täpsusega arvutus ennustab protsessi töösagedust, mis annab detonatsioonikiiruse väärtuste, mõõdetuna lähedal ja iha tegelikult välja töötatud DRD. Lisaks prognoosib arvutus õigesti töövoo parameetrite muutmise suundumusi, suurendades samal ajal põleva segu voolukiirust antud disaini DRD-s - nagu katse, detonatsioonlainete arv, pöörlemiskiirus plahvatuse ja tõukejõu tõusu.

Joonis fig. 3. Kvassitaalsed arvutatud rõhk (A, B) ja temperatuuril (b) kolme katse tingimustes (vasakult paremale). Nagu katsete puhul, saadi arvutustes nelja, kolme ja ühe detonatsioonlaine režiimid.

DRD EDD vastu

Peamine näitaja energiatõhususe raketis mootori on spetsiifiline pulss tõukejõudu võrdne suhe tõukejõu mootori poolt välja töötatud, kaalu sekundaarse voolukiirusega põleva segu. Spetsiifilist impulsi mõõdetakse sekundites (c). Sõltuvus spetsiifilise impulsi DRD tõukejõu keskmine rõhk COP saadud käivitustesti ajal uue tüüpi on selline, et konkreetne impulss suureneb suureneb keskmine rõhk COP. Projekti peamine sihtmärgi näitaja on spetsiifiline impulss 40 s merepinna tingimustes - saavutatakse tulekahju testides keskmise survega CS-is, mis võrdub 32 atm. Mõõdetud veojõudude DRD samal ajal ületas 3 kN.

DRD spetsiifiliste omaduste võrdlemisel traditsiooniliste vedelate rakendusmootorite spetsiifiliste omadustega (EDD), selgub, et määratud spetsiifiline impulss DRD saavutatakse palju väiksema keskmise rõhuga kui EDD-s. Seega saavutatakse DRD-s spetsiifiline impulss 260 ° C juures rõhul ainult 24 atmina, samas kui spetsiifiline impulss 263,3 C tuntud kodumaine RD-107a mootoris saavutatakse rõhul 61.2 ATM, mis on 2,5 korda suurem.. Tuleb märkida, et RD-107A mootor toimib keroseeni - hapniku kütusepaaris ja seda kasutatakse Sojaz-FG kandja raketi esimeses etapis. Selline oluline vähenemine DRD keskmise surve vähenemine võimaldab tulevikus järk-järgult muuta raketi mootorite massilise boari omadusi ja vähendada turboülelaadurite nõudeid.

Siin on uus idee ja uued füüsilised põhimõtted.

Projekti üks tulemusi on arenenud tehniline ülesanne arendustegevuse läbiviimiseks DRD-i prototüübi loomiseks. Peamine probleem on plaanis lahendada OCD raames - tagada DRD pidev töö pikka aega (kümneid minutit). See eeldab mootori seinte tõhusa jahutussüsteemi arendamist.

Selle läbimurde looduse tõttu peaks praktilise DRD kahtlemata loomise ülesanne olema üks kodumaise ruumi mootori tööstuse prioriteete.

Sergei Frolov, füüsilise ja matemaatikateaduste arst, keemilise füüsika instituut. N.N. Semenova RAS, professor Niauu-Mafi

Gaasi asemel petrooleumi

Aastatel 2014-2016 toetas Venemaa Föderatsiooni Haridus- ja Teadusministeerium projekti "Tehnoloogiate arendamine veeldatud maagaasi (metaani, propaan, butaan) kütusena uue põlvkonna raketi ja kosmosetehnoloogia jaoks ja a Stand demonstration proovi raketi mootori. " Projekt näeb ette kütusepaari "veeldatud maagaasi (LNG) - hapniku" veeldatud maagaasi (veeldatud maagaasi) loomise näidisproovi loomine. Projekt on Vene Teaduste Akadeemia keemilise füüsika instituudi impulss-detonatsioonipõletuse keskus. Projekti tööstuspartner - Treevskaya masinaehitusdisaini büroo "Liit". Eelnõu rakendamisel oli pideva detonatsiooni põletamise vedelas raketi mootori (EDD) kasutusvõimsus tingitud suuremast termodünaamilisest tõhususest võrreldes traditsioonilise tsükliga, kasutades aeglast põlemist ja veeldatud maagaasi kasutamise otstarbekust a Eeliste arvuga võrreldes petrooleumiga: suurenenud spetsiifiline impulss veojõudu, kättesaadavus ja odav, märkimisväärselt väiksem istandus põlemisel ja kõrgemate keskkonnaomaduste ajal. Teoreetiliselt asendamine petrooleumi LNG traditsioonilises EDR visatakse suurenenud spetsiifilise impulsi 3-4% ja üleminek traditsioonilise EDD DRD on 13-15%.