Motorul de detonare. În Rusia, motorul detonare a fost testat de două tone. - are o eficiență mai mare

De ce sunt oameni obișnuiți simplu ca filmele teribile? Se pare că este o oportunitate de a vă supraviețui temerilor, să devenim mai încrezători și chiar să eliberați aburul. Și într-adevăr este așa - trebuie doar să alegeți un film de groază interesant pentru dvs., ceea ce va face necesar să mergeți la eroi.

Dealul tăcut

Istoria se dezvoltă în orașul Silent Hill. Oamenii obișnuiți nu ar vrea să treacă chiar lângă el. Dar Rosilva Dasilva, micul Sheron al mamei, tocmai forțat să meargă acolo. Nu au altă cale. Ea crede că va ajuta doar fiica sa și o va ține de la un spital de psihiatrie. Numele orașului nu a venit de nicăieri - Sheron a repetat în mod constant într-un vis. Și se pare că vindecarea este foarte apropiată, dar pe drumul spre mama și fiica de la dealul tăcut intră într-un accident ciudat. După trezire, Rose descoperă că Sheron a dispărut. Acum, o femeie trebuie să găsească o fiică în orașul blestemat, plin de temeri și orori. Trailerul de film este disponibil pentru vizualizare.

Oglinzi

Fostul detectiv Ben Carson se confruntă cu nu cele mai bune momente. După o crimă aleatorie, colegul său este eliminat de la locul de muncă în Departamentul de Poliție din New York. În continuare plecarea soției și a copiilor, dependența de alcool, iar acum Bin Night Watchdog de la magazinul de la Burnt, care a rămas singur cu problemele sale. În timp, terapia de lucru dă fructele, dar totul schimbă o by-pass de noapte. Oglinzile încep să amenințe Ben și familia sa. În reflecția lor există imagini ciudate și înfricoșătoare. Pentru a păstra viața cu cei dragi, detectivul trebuie să înțeleagă ce înseamnă oglinzile, dar problema este că Ben nu sa confruntat cu misticism.

Refugiu

Kara Harding moartea soțului ei ridică fiica ei. Femeia a mers pe pașii tatălui și a devenit un psihiatru celebru. Ea studiază oameni cu o personalitate divizată. Printre ei sunt cei care susțin că aceste personalități sunt mult mai mult. Potrivit lui Kara, este doar coperta ucigașilor în serie, astfel încât toți pacienții ei merg la pedeapsa cu moartea. Dar într-o zi, tatăl său arată cazul fiicei pacientului pacientului lui Adam, care nu este supus unor explicații raționale. Kara continuă să insiste pe teoria sa și chiar să încerce să vindece Adam, dar în timp ea deschide complet fapte neașteptate ...

Mike Enslin nu crede în existența vieții de apoi. Fiind un scriitor în genul "groază", scrie o altă carte despre supranatural. Este dedicat poltergeiștilor care trăiesc în hoteluri. Într-unul dintre ei Mike și decide să se stabilească. Alegerea intră în numărul infamului 1408 al hotelurilor Dolphin. Potrivit proprietarilor hotelului și locuitorilor orașului, răul care ucide oaspeții locuiește în cameră. Dar nici acest fapt, nici avertismentul managerului senior nu-i sperie pe Mike. Și în zadar ... În cameră, scriitorul va trebui să treacă printr-un coșmar real, este posibil să ieșiți din care poate fi selectat într-un fel ...

Materialul este pregătit utilizând un cinematograf online IVI.

Tehnologia este în procesul de dezvoltare!

Motorul de detonare este mai ușor și mai ieftin în fabricație, un ordin de mărime mai puternic și mai economic decât un motor cu reacție convențional, comparativ cu ea are o eficiență mai mare.

Descriere:

Motorul de detonare (puls, motor pulsator) este înlocuit cu un motor cu reacție convențional. Pentru a înțelege esența motorului detonare, este necesar să dezasamblați motorul cu reacție obișnuită.

Normal motor turboreactor aranjate după cum urmează.

În camera de combustie, are loc un agent de combustibil și oxidare, oxigenul din aer efectuează. În acest caz, presiunea din camera de combustie este în mod constant. Procesul de combustie mărește brusc temperatura, creează o față de flacără constantă și o constantă pofta reactivă, expiră din duză. Partea din față a flacării obișnuite este distribuită într-un mediu de gaz la o viteză de 60-100 m / s. Datorită acestui lucru și se mișcă aeronavă . Cu toate acestea, motoarele cu reacție moderne au atins o anumită limită de eficiență, putere și alte caracteristici, creșterea căreia este aproape imposibilă sau extrem de dificilă.

În detonarea (pulsul sau pulsarea) combustia motorului are loc prin detonare. Detonarea este un proces de combustie, dar care are loc de sute de ori mai repede decât cu arderea obișnuită a combustibilului. Cu arderea detonare, se formează un val de șoc de detonare, purtând cu viteze supersonice. Este de aproximativ 2500 m / s. Presiunea ca rezultat a arderii de detonare crește rapid, iar volumul camerei de combustie rămâne neschimbat. Produsele de combustie sunt scoase cu o viteză uriașă prin duză. Frecvența pulsațiilor valului de detonare ajunge la câteva mii pe secundă. În valul de detonare nu există o stabilizare a frontului flacării, pe fiecare Ripple este actualizată amestec de combustibil Iar valul începe din nou.

Presiunea din motorul detonare este creată datorită detonării în sine, care elimină alimentarea amestecului de combustibil și a oxidantului la presiune ridicată. Într-un motor cu jet convențional pentru a crea o presiune de 200 atm., Este necesar să se furnizeze amestecul de combustibil sub o presiune de 500 ATM. În timp ce în motorul detonare - presiunea amestecului de combustibil este de 10 atm.

Camera de combustie a motorului detonare are structurală o formă inelară cu duze plasate de raza sa pentru alimentarea cu combustibil. Valul de detonare rulează din nou circumferința din nou și din nou, amestecul de combustibil este comprimat și arde, împingând produsele de combustie prin duza.

Beneficii:

- Motorul de detonare este mai simplu în fabricație. Nu este nevoie să utilizați unitățile de turbocompresoare,

– Ordinul este mai puternic și mai economic decât motorul obișnuit reactiv,

- are o eficiență mai mare,

– mai ieftin în fabricație,

- Nu este nevoie să creați presiune ridicata alimentarea amestecului de combustibil și agent de oxidare, presiunea ridicată este creată datorită detonării în sine,

– Motorul de detonare este superior unui motor cu jet convențional de 10 ori după o putere scoasă din unitatea de volum, ceea ce duce la o scădere a designului motorului detonare,

- arderea detonare de 100 de ori mai rapidă decât arderea obișnuită a combustibilului.

Notă: © Photo https://www.pexels.com, https://pixabay.com

Teste de succes ale așa-numitelor motoare cu rachete detonare, care au dat rezultate foarte interesante. Lucrările experimentale în această direcție vor fi continuate.

Pe motoarele Energomashev, mai mult nouăzeci la sută din rachetele transportatorului din Rusia decolează .. Foto: Olesya Kurpeeva.

Detonarea este o explozie. Este posibil să fie controlată? Este posibil să se creeze arme hipersonice pe baza unor astfel de motoare? Ce motoare cu rachete vor deduce aparate nelocuite și echipate în spațiul apropiat? Despre asta, conversația noastră cu directorul general adjunct este designerul șef "ONG Energomash. Academician V.P. GLUSHKO" Peter Levochkin.

Peter Sergeevich, ce oportunități se deschid motoarele noi?

Peter Levochkin: Dacă vorbim despre cea mai apropiată perspectivă, astăzi lucrăm la motoare pentru rachete, cum ar fi "Angara A5V" și "SOYUZ-5", precum și alții care se află în stadiul pre-proiect și sunt necunoscuți publicului larg. În general, motoarele noastre sunt concepute pentru a părăsi racheta de pe suprafața corpului ceresc. Și poate fi oricând - pământească, lunar, marțian. Deci, dacă sunt implementate programe moon sau marțian, vom participa cu siguranță în ele.

Care este eficacitatea motoarelor moderne de rachete și există vreo modalitate de a le îmbunătăți?

Peter Levochkin:Dacă vorbim despre parametrii energetici și termodinamici ai motoarelor, se poate spune că noi, precum și cele mai bune motoare chimice chimice străine au ajuns astăzi la o anumită perfecțiune. De exemplu, plinătatea combustibilului combustibilului atinge 98,5%. Adică, aproape toată energia chimică a combustibilului din motor este transformată în energia termică a jetului de expirare a gazului din duza.

Îmbunătățiți motoarele în diferite direcții. Aceasta este utilizarea mai multor componente de combustibil intensive, introducerea unor noi soluții de circuit, o creștere a presiunii în camera de combustie. O altă zonă este utilizarea de noi, inclusiv aditivi, tehnologii pentru a reduce intensitatea muncii și, ca rezultat, reducând valoarea motorului de rachete. Toate acestea conduc la o scădere a costului încărcăturii de ieșire.

Cu toate acestea, cu o considerație mai detaliată, devine clar că creșterea caracteristicilor energetice ale motoarelor din modul tradițional este ineficientă.

Utilizarea unei explozii controlate de combustibil poate da vitezei de rachetă de opt ori mai mare decât viteza sonoră

De ce?

Peter Levochkin:O creștere a presiunii și a consumului de combustibil în camera de combustie va crește în mod natural împingerea motorului. Dar va necesita o creștere a grosimii peretelui camerei și a pompelor. Ca urmare, complexitatea designului și creșterea masei sale, câștigul de energie nu este atât de mare. Sheepbank nu merită.

Adică, motoarele cu rachete și-au epuizat resursa de dezvoltare?

Peter Levochkin:Nu cu siguranță în acest fel. Sunt exprimat de limba tehnică, ele pot fi îmbunătățite printr-o creștere a eficienței proceselor complicate. Există cicluri de transformare termodinamică a energiei chimice în energia jetului expirat, care sunt mult mai eficiente decât arderea clasică a combustibilului cu rachete. Acesta este un ciclu de combustie detonare și un ciclu de Humphrey aproape de el.

Efectul detonării combustibilului în sine a deschis compatriotul nostru - după aceea academicianul Jacob Borisovich Zeldovich înapoi în 1940. Implementarea acestui efect în practică a promis perspective foarte mari în domeniul rachetelor. Nu este surprinzător faptul că germanii din aceiași ani au investigat în mod activ procesul de detonare de ardere. Dar deloc experimente de succes Nu au venit la ei.

Calculele teoretice au arătat că arderea detonare cu 25% mai eficientă decât un ciclu izobaric, combinând în mod corespunzător combustibilul la o presiune constantă, care este implementat în camerele motoarelor moderne de rachete.

Și care sunt avantajele de detonare în comparație cu clasicul?

Peter Levochkin:Procesul de combustie clasic este subsonic. Detonare - supersonic. Viteza reacției într-un volum mic duce la o eliberare uriașă de căldură - este de câteva mii de ori mai mare decât cu combustia de apelare, implementată în motoarele clasice de rachete cu aceeași masă de combustibil de ardere. Și pentru noi, motoarele, acest lucru înseamnă că, cu o dimensiune semnificativ mai mică a motorului detonare și cu o mică masă a combustibilului, puteți obține aceeași poftă ca și în motoarele de rachete de lichide uriașe.

Nu este un secret că motoarele cu arderea detonării de combustibil se dezvoltă în străinătate. Care sunt pozițiile noastre? Noi renunțăm, mergem la nivelul sau conducerea lor?

Peter Levochkin: Nu renunta - asta e sigur. Dar, de asemenea, să spun că nu pot conduce. Subiectul este suficient de închis. Unul dintre principalele secrete tehnologice este cum să se asigure că agentul de combustibil și oxidare al motorului de rachete nu este ars, dar a explodat, fără a distruge camera de combustie. Aceasta este, de fapt, face o explozie reală controlată și ușor de gestionat. Pentru referință: detonarea este arderea combustibilului în fața valului de șoc superonic. Există o detonare a pulsului atunci când undă de șoc se mișcă de-a lungul axei camerei și se înlocuiește pe celălalt, precum și detonarea continuă (spin), când undele de șoc din cameră se mișcă într-un cerc.

În măsura în care se știe, au fost efectuate participarea specialiștilor dvs., au fost efectuate studii experimentale privind arderea detonării. Ce rezultate au fost primite?

Peter Levochkin: Munca a fost efectuată pe crearea unei camere de model a motorului cu rachetă de detonare lichidă. Deasupra proiectului, sub patronajul Fondului de cercetare promițător, a lucrat o mare cooperare a principalelor centre științifice ale Rusiei. Printre acestea, Institutul de HidrodyMics le. Ma. Lavrentiev, Mai, Centrul Celdysh, Institutul Central de Automotole Aviation. P.I. Baranova, Mecanica și Facultatea de Matematică din Universitatea de Stat din Moscova. Ca combustibil, am sugerat folosind kerosen și agent de oxidare - oxigen gaz. În procesul de studii teoretice și experimentale, a fost confirmată posibilitatea creării unui motor de detonare a rachetelor pe astfel de componente. Pe baza datelor obținute, am dezvoltat, fabricate și testate cu succes camera modelului de detonare cu 2 tone și presiune în camera de combustie de aproximativ 40 atm.

Această sarcină a fost rezolvată pentru prima dată nu numai în Rusia, ci și în lume. Prin urmare, desigur, problemele au fost. În primul rând, asociat cu asigurarea detonării durabile a oxigenului cu kerosen, în al doilea rând, cu asigurând răcirea fiabilă a peretelui de incendiu al camerei, fără răcirea venei și o masă a altor probleme, a căror esență este de înțeles numai pentru specialiștii în domeniu .

Este posibil să folosiți un motor de detonare în rachete hipersonice?

Peter Levochkin:Și tu poți, și ai nevoie. Dacă numai pentru că arderea combustibilului în el este supersonic. Și în acele motoare care încearcă acum să creeze avioane hipersonice controlate, arderea subsonică. Și creează o mulțime de probleme. La urma urmei, dacă motorul este în motor la motor, iar motorul zboară, să spunem, cu o viteză de cinci măști (o max este egală cu viteza sunetului), este necesar să frâneze fluxul de aer care se apropie modul sunet. În consecință, toată energia acestei frânări merge în căldură, ceea ce duce la supraîncălzirea suplimentară a structurii.

Și în motorul detonare, procesul de combustie merge la o viteză de cel puțin două ori mai mare decât un sunet mai mare. Și, în consecință, putem crește viteza aeronavei pentru această amploare. Adică, nu vorbim despre cinci, ci aproximativ opt Mahas. Aceasta realizează, de fapt, viteza aeronavei cu motoare hipersonice, în care va fi utilizată principiul arderii detonare.

Peter Levochkin:Aceasta este o întrebare dificilă. Am deschis ușa numai în zona de ardere a detonării. Un foarte neexplorat a rămas în spatele parantezelor studiului nostru. Astăzi, împreună cu "energia" RKK, încercăm să determinăm cum poate motorul în ansamblu cu o cameră de detonare să pară un bloc de depășire.

Ce motoare fac oamenii zboară spre planetele îndepărtate?

Peter Levochkin: În opinia mea, de mult timp vom zbura pe tradiționalul EDD care se angajează să le îmbunătățim. Deși alte tipuri de motoare cu rachete se dezvoltă, de exemplu, panourile electrice (acestea sunt mult mai eficiente pentru EDD - impulsul specific este de 10 ori mai mare). Din păcate, motoarele de astăzi și mijloacele de îndepărtare nu ne permit să vorbim despre realitatea interplanetară de masă și chiar mai multe zboruri intergalactice. Există încă la nivelul ficțiunii: motoare fotonice, teleportare, levitație, valuri gravitaționale. Deși, pe de altă parte, doar o sută de câțiva ani în urmă, scrierile lui Jules au fost percepute ca ficțiune pură. Poate că o descoperire revoluționară în sfera în care lucrăm, rămâne să așteptați deloc. Inclusiv în domeniul creării practice a rachetelor care utilizează o energie de explozie.

Dosarul "RG"

"Asociația Energomash Științifică și Producție" este fondată de Valentin Petrovich Glushko în 1929. Acum își poartă numele. Motoarele cu rachete lichide pentru I sunt dezvoltate și produse, în unele cazuri II etapele rachetelor transportatorului. În ONG-uri au dezvoltat mai mult de 60 de motoare cu jet de lichide diferite. Primul satelit a fost lansat pe motoarele Energomash, prima persoană a fost ținută în spațiu, a fost lansată primul aparat autopropulsat "Lunohod-1". Astăzi, pe motoarele dezvoltate și fabricate în ONG "Energomash", mai mult de nouăzeci la sută din rachetele transportatorului din Rusia decolează.

Infographics "RG" / Alexander Smirnov / Sergey Bischkin

De fapt, în loc de o flacără frontală constantă în zona de combustie, se formează un val de detonare, purtând cu viteze supersonice. Într-un astfel de val de comprimare, combustibilul și oxidantul sunt detonate, acest proces, în ceea ce privește termodinamica crește Eficiența motorului O ordine de mărime, datorită compactei zonei de ardere.

Interesant, în 1940, fizicianul sovietic Ya.b. Zeldovich a propus ideea unui motor detonare în articolul "privind utilizarea energetică a arderii detonării". De atunci, mulți oameni de știință au lucrat la o idee promițătoare tari diferiteStatele Unite, apoi, Germania, apoi au fost publicate compatrioții noștri.

În vara, în august 2016, oamenii de știință din Rusia au reușit să creeze pentru prima dată un motor cu jet de lichid de dimensiuni mari în lume, care operează pe principiul arderii detonării combustibilului. Țara noastră a stabilit în cele din urmă prioritatea mondială în mastering cea mai recentă tehnologie.

Ceea ce este atât de bun motor nou? În motorul reactiv, se utilizează energia, izolată atunci când arde amestecul la o presiune constantă și o față de flacără constantă. Un amestec de gaz de combustibil și oxidant cu combustie mărește brusc temperatura și coloana unei flacării care izbucnesc din duză creează o tracțiune reactivă.

Cu arderea detonare, produsele de reacție nu au timp să se prăbușească, deoarece acest proces este de 100 de ori mai rapid decât deflatarea și presiunea în același timp crește rapid, iar volumul rămâne neschimbat. Alocarea unei astfel de cantități mari de energie poate distruge cu adevărat motorul mașinii, astfel încât un astfel de proces este adesea asociat cu o explozie.

De fapt, în loc de o flacără frontală constantă în zona de combustie, se formează un val de detonare, purtând cu viteze supersonice. Într-un astfel de val de compresie, combustibilul și oxidatorul sunt detonate, acest proces, din punctul de vedere al termodinamicii, mărește eficiența motorului printr-o ordine de mărime, datorită compactei zonei de ardere. Prin urmare, experții sunt atât de zelo și au început să dezvolte această idee. În EDR obișnuit, de fapt, care este un arzător mare, principalul lucru nu este camera de combustie și duză, ci unitatea de pompare a combustibilului (TNA), care creează o astfel de presiune, astfel încât combustibilul să pătrundă în cameră. De exemplu, în RODRD RD-170 pentru rachetele purtător de energie, presiunea din camera de combustie de 250 ATM și pompa pe care oxidantul din zona de combustie trebuie să creeze o presiune de 600 ATM.

În motorul detonare, presiunea este creată de detonarea însăși, reprezentând un val de compresie de funcționare într-un amestec de combustibil, în care presiunea fără TNA este deja de 20 de ori mai multe și unitățile de turbocare sunt inutile. Pentru a fi clar, presiunea americană "de transfer" în camera de combustie 200 atm, și motorul de detonare în astfel de condiții este necesar doar 10 atm pentru alimentarea unui amestec - este ca o pompă de bicicletă și Sayano-Shushenskaya HPP.

Motorul bazat pe detonare în acest caz nu este doar mai simplu și ieftin la întreaga comandă, ci mult mai puternic și mai economic decât cel obișnuit EDD. Pe calea implementării proiectului de motor detonare, problema concomiterii cu un val de detonaţie. Acest fenomen nu este ușor de exploziv, care are viteza de sunet și detonarea, răspândirea la o viteză de 2500 m / s, nu există o stabilizare a frontului de flacără, amestecul și valul este actualizat pentru fiecare Ripple din nou .

Anterior, inginerii ruși și francezi au dezvoltat și au construit motoarele pulsante cu jet, dar nu pe principiul detonării, ci pe baza ripplei arderii obișnuite. Caracteristicile acestor PUV-uri au fost scăzute și când inginerii motorului au dezvoltat pompe, turbine și compresoare, vârsta motoarelor cu jet și EDD și pulsarea a rămas pe partea progresului. Șefii strălucitori ai științei au încercat să combine combustia detonare cu PUVD, dar frecvența valurilor de ardere obișnuite nu depășește 250 pe secundă, iar frontul detonare are o viteză de până la 2500 m / s și frecvența sa Ripurile atinge câteva mii pe secundă. Părea imposibil să încorporeze în practică o astfel de viteză de reînnoire a amestecului și, în același timp, inițiază detonarea.

În SSRC, a fost posibil să se construiască un astfel de motor pulsatoriu detonare și să-l testeze în aer, totuși, a funcționat doar 10 secunde, dar prioritatea a rămas în spatele designerilor americani. Dar deja în anii 60 ai secolului trecut, omul de știință sovietic b.v. Wojjtzkhovsky și aproape în același timp și americanii de la Universitatea din Michigan J. Nicholas a venit ideea de a impune în camera de combustie de către valul detonării.

Un astfel de motor rotativ a constat dintr-o cameră de combustie a inelului cu duze plasate pe raza sa pentru alimentarea cu combustibil. Valul de detonare rulează ca o proteină în roată în circumferință, amestecul de combustibil este comprimat și arde, împingând produsele de combustie prin duza. În motorul de spin obținem frecvența rotației valului Câteva mii pe secundă, lucrarea sa este similară cu fluxul de lucru din FDMS, mai eficient, datorită detonării amestecului de combustibil.

În URSS și în Statele Unite și mai târziu în Rusia, lucrarea este în curs de desfășurare pentru a crea un motor detonare rotativ cu un val nefericit, o înțelegere a proceselor care apar în interior, pentru care a fost creată o întreagă știință a cineticii fizico-chimice. Pentru a calcula condițiile valului nereușit, am avut nevoie de computere puternice care au creat doar recent.

În Rusia, multe NII și KB lucrează la proiectul unui astfel de motor de spin, printre care compania de inginerie a industriei spațiale a ONG Energomash. Pentru a dezvolta un astfel de motor, a venit un fond de cercetare promițătoare, deoarece finanțarea de la Ministerul Apărării nu poate fi realizată - prezintă doar un rezultat garantat.

Cu toate acestea, pe testele din Khimki la Energomash, regimul de detonare continuă a spinului stabilit a fost înregistrat - 8 mii de rotații pe secundă la amestecul de oxigen - kerosen. În acest caz, valurile de detonare a bătut unde de vibrații, iar acoperirile de căldură au rezistat la temperaturi ridicate.
Dar nu merită împărtășită, pentru că acesta este doar un motor demonstrator, care a lucrat foarte scurt și caracteristicile lui nu mai spune nimic. Dar principalul lucru este că este creată posibilitatea de a crea arderea detonării, iar în Rusia este creată un motor de spin de dimensiuni mari, ceea ce va rămâne în istoria științei pentru totdeauna.

O nouă idee fizică este utilizarea detonării arzând în loc de Declarația obișnuită, vă permite să îmbunătățiți radical caracteristicile motorului reactiv.

Vorbind despre programele spațiale, ne gândim mai întâi la rachete puternice care sunt retrase de nave spațiale pe orbită. Inima rachetei purtătoare este motoarele sale care creează tracțiune reactivă. Motorul de rachete este cel mai complicat dispozitiv de formare a energiei, în multe privințe asemănătoare cu un organism viu cu caracterul său de caracter și comportament, care este creat de generații de oameni de știință și de ingineri. Prin urmare, este practic imposibil să se schimbe ceva în mașina de lucru: rachetele spun: "Nu împiedicați mașina să lucreze ..." Un astfel de conservatorism, deși este justificat în mod repetat de practica starterilor de spațiu, încă încetinește racheta Motorul spațial - unul dintre zonele cele mai ridicate ale activității umane. Nevoia de schimbare a fost abandonată pentru o lungă perioadă de timp: pentru a rezolva o serie de sarcini, sunt necesare mai multe motoare eficiente din punct de vedere energetic decât cele care sunt operate astăzi și care prin perfecțiunea lor au atins limita.

Avem nevoie de idei noi, noi principii fizice. Mai jos se va discuta exact despre o astfel de idee și în realizarea sa în eșantionul demonstrativ al unui nou motor cu rachete de tip.

Detașabilă și detonare

În majoritatea motoarelor cu rachete existente, energia chimică a combustibilului este convertită în căldură și munca mecanica Datorită combustibilului lent (subsonic) - deflagrație - cu o presiune aproape constantă: P \u003d const.. Cu toate acestea, în afară de deflagrație, este cunoscut un alt regim de combustie - detonare. În timpul detonării, reacția chimică de oxidare a combustibilului curge în modul de auto-aprindere la temperaturi ridicate și valori de presiune în spatele unui val puternic de șoc care rulează cu o viteză supersonică ridicată. Dacă, cu delagrarea combustibilului de hidrocarburi, puterea de producere a căldurii din unitatea din față a frontului de reacție este de ~ 1 MW / M2, apoi puterea de generare a căldurii în partea de detonare este de trei până la patru ordine de mărime mai mare și poate ajunge 10.000 MW / M2 (putere de radiație mai mare de la suprafața soarelui!). În plus, spre deosebire de produsele de ardere lentă, produsele de detonare au o energie kinetică imensă: viteza produselor de detonare la ~ 20-25 ori mai mare decât viteza de produse de ardere lentă. Întrebările apar: dacă rocket motor. În loc de defilare, utilizați detonarea și va înlocui regimul de combustie pentru a îmbunătăți eficiența energetică a motorului?

Dăm un exemplu simplu, care ilustrează avantajele arderii detonării în motorul de rachetă asupra deflagrației. Luați în considerare trei camere de combustie identice (COP) sub formă de țeavă cu un singur capăt deschis, care sunt umplute cu același amestec combustibil în aceleași condiții și sunt furnizate cu un capăt închis vertical pe scalele tezimare (figura 1 ). Energia de aprindere va fi considerată neglijabilă în comparație cu energia chimică a combustibilului în țeavă.

Smochin. 1. Eficiența energetică a motorului detonare

Să presupunem că în prima țeavă, amestecul combustibil este aprins de o singură sursă, de exemplu, candle de automobilesituat în apropierea capătului închis. După aprinderea în sus, conducta va rula flacăra lentă, viteza vizibilă, de obicei nu depășește 10 m / c, care este, o viteză mai mică de sunet (aproximativ 340 m / s). Aceasta înseamnă că presiunea din țeavă P. va diferi foarte puțin din atmosferă Pa.Și mărturia greutăților va nu se schimba practic. Cu alte cuvinte, o astfel de combustie (de deflagrație) a amestecului nu duce la apariția suprapresiunii la capătul închis al țevii și, prin urmare, forța suplimentară care acționează asupra scalelor. În astfel de cazuri, se spune că lucrarea utilă a ciclului cu P.=Pa.=const.egală cu zero și, prin urmare, coeficientul zero termodinamic acțiune utilă (Eficienţă). De aceea, în existența centrale electrice Combustia nu este organizată la atmosferic, ci la o presiune ridicată P."Pa.obținute folosind turbochionii. În motoarele moderne de rachete, presiunea medie în polițist ajunge la 200-300 ATM.

Vom încerca să schimbăm situația prin setarea în a doua țeavă o multitudine de surse de aprindere, care aprinse simultan un amestec combustibil pe tot parcursul volumului. În acest caz, presiunea din țeavă P. Va crește rapid, de regulă, în șapte sau zece ori, iar mărturia greutăților se va schimba: pe capătul închis al țevii de ceva timp - timpul de expirare a produselor de combustie în atmosferă - va fi o destul de multă forță care poate face o mulțime de muncă. Ce s-a schimbat? Organizarea procesului de combustie în COP sa schimbat: în loc de combustie la o presiune constantă P.=const. Am organizat arderea la un volum constant V.=const..

Acum, să ne amintim posibilitatea de a organiza arderea detonare a amestecului nostru și în cea de-a treia țeavă, în loc de o varietate de surse slabe de aprindere distribuite, ca în prima țeavă, o sursă de aprindere de la un capăt închis al țevii, dar nu slab, dar unul puternic care va duce la o flacără și un val detonare. Sosire, valul de detonare va rula conducta cu o viteză supersonică ridicată (aproximativ 2000 m / s), astfel încât întregul amestec din țeavă arde foarte repede, iar presiunea medie va crește atât la un volum constant - șapte sau zece ori. Cu o considerație mai detaliată, se dovedește că lucrarea efectuată în ciclu cu arderea detonării va fi chiar mai mare decât în \u200b\u200bciclu V. = const..

Astfel, cu alte lucruri fiind egale, arderea detonare a amestecului combustibil în polițist vă permite să obțineți maximul lucrare utilă comparativ cu arderea de deflagrație când P.=const. și V.=const., adică vă permite să obțineți eficiența termodinamică maximă . Dacă în loc de motoarele cu rachete existente cu ardere a delarării, utilizați motoare cu arderea detonării, atunci astfel de motoare ar putea oferi beneficii extrem de mari. Acest rezultat a fost primit pentru prima dată de marele nostru academician de compatriot Yakov Borisovich Zeldovich înapoi în 1940, dar încă nu a găsit aplicații practice. Principalul motiv pentru aceasta este complexitatea organizării combusiunii de detonare gestionate de combustibili de rachete obișnuite.

Capacitatea de generare a căldurii în partea frontală de detonare este de 3-4 comenzi mai mari decât în \u200b\u200bpartea din față a arderii obișnuite de delacare și poate depăși puterea de radiație de la suprafața soarelui. Viteza produselor de detonare este de 20-25 ori mai mare decât viteza de produse lente de ardere.

Pulse și moduri continue

Până în prezent, sunt propuse multe scheme de organizare a arderii detonare gestionate, inclusiv schemele cu puls-detonare și fluxul de lucru continuu de detonare. Fluxul de lucru puls-detonare se bazează pe umplutura ciclică a amestecului de combustie a poliției, urmată de aprindere, distribuirea detonării și expirarea produselor în spațiul înconjurător (ca în cea de-a treia țeavă din exemplul de mai sus). Fluxul de lucru continuu se bazează pe alimentarea continuă a unui amestec combustibil în polițist și arderea continuă în una sau mai multe valuri de detonare, circulând continuu în direcția tangențială în jurul fluxului.

Conceptul de COP cu detonare continuă a fost propus în 1959 de către academicianul Bogdan Vyacheslavich Wentchov și pentru o lungă perioadă de timp studiată la Institutul de Hydrodinamics SB Ras. Cel mai simplu polițist de detonare continuă este un canal inelar format de pereții a două cilindri coaxiali (figura 2). Dacă pe partea inferioară a canalului inelar pentru a plasa capul de amestecare, iar celălalt capăt al canalului pentru a dota duza reactivă, atunci motorul cu jet de inel de curgere se va dovedi. Arderea detonării Într-un astfel de polițist poate fi organizată, arderea amestecului combustibil furnizat prin capul de amestecare, în valul de detonare circulă continuu pe partea inferioară. În același timp, un amestec combustibil va fi ars în valul de detonare, reintrodus în polițist în timpul unei cifre de afaceri a valului din jurul cercului canalului inelului. Alte avantaje ale unui astfel de polițist includ simplitatea designului, a aprinderii unice, expirarea anterioară a produselor de detonare, frecvența ridicată a ciclurilor (kiloherts), dimensiunea longitudinală scăzută, nivelul scăzut al emisiilor substanțe dăunătoare, Zgomot scăzut și vibrații.

Impulsul specific specific în motorul cu rachete detonare este realizat cu o presiune semnificativ mai mică decât în \u200b\u200bmotorul tradițional de rachetă a lichidului. Acest lucru va permite în viitor să schimbe drastic caracteristicile cazanelor de masă ale motoarelor cu rachete

Smochin. 2. Schema motorului de detonare a rachetei

Eșantion de demonstrație

În cadrul Proiectului Ministerului Educației, un eșantion demonstrativ al unui motor de rachete continuu de detonare (DRD) cu un polițist cu un diametru de 100 mm și o lățime a canalului de inel de 5 mm, care este testată atunci când lucrează la hidrogen Perechi de combustibil - oxigen, gaz natural lichefiat - oxigen și propan-butan -oxigen. Testele de incendiu DRD au fost efectuate pe o bancă de testare special concepută. Durata fiecărui test de incendiu nu este mai mare de 2 s. În acest timp, cu ajutorul echipamentelor speciale de diagnosticare, au fost înregistrate zeci de mii de rotor de valuri de detonare în canalul inelului de poliție. Când lucrați DRD combustibilul pare. Hidrogen - oxigen pentru prima dată în lume dovedit experimental că ciclul termodinamic cu combustie detonare (ciclul Zeldovich) este de 7-8% mai eficient decât ciclul termodinamic cu arderea convențională, cu alte lucruri fiind egale.

Proiectul a creat unic, care nu are tehnologia computațională a analogilor mondial, destinată modelării pe scară largă a fluxului de lucru în DRD. Această tehnologie vă permite să proiectați un motor de tip nou. Atunci când se compară rezultatele calculelor cu măsurătorile, sa dovedit că calculul prezice cu precizie numărul de valuri de detonare care circulă în direcția tangențială din CS DRD a unui design dat (patru, trei sau un val, fig.3). Calculul cu o precizie acceptabilă prezice frecvența de funcționare a procesului, adică valorile vitezei de detonare, aproape de măsurate, iar pofta de fapt a dezvoltat DRD. În plus, calculul prezice corect tendințele în schimbarea parametrilor fluxului de lucru, crescând în același timp viteza de debit a amestecului combustibil în DRD al unui design dat - ca și în experiment, numărul de valuri de detonare, viteza de rotație de detonare și creșterile de împingere.

Smochin. 3. Câmpurile calculate quasistationary de presiune (A, B) și temperatura (B) în condiții de trei experimente (de la stânga la dreapta). Ca și în experimente, modurile cu patru, trei valuri de detonare au fost obținute în calcule.

Drd împotriva Edd.

Indicatorul principal al eficienței energetice al motorului de rachete este un impuls specific de împingere egal cu raportul dintre împingătorul dezvoltat de motor, la debitul secundar de greutate al amestecului combustibil. Impulsul specific este măsurat în secunde (c). Dependența impulsului specific al împingătorului DRD de la presiunea medie din poliția obținută în timpul testului de ardere al motorului unui nou tip este astfel încât impulsul specific crește cu o creștere a presiunii medii în polițist. Principalul indicator țintă al proiectului este impulsul specific de 40 s în condiții la nivel mării - realizat în testele de incendiu la o presiune medie în CS, egală cu 32 ATM. Tracțiunea măsurată DRD în același timp a depășit 3 kN.

Atunci când se compară caracteristicile specifice ale DRD cu caracteristici specifice în motoarele tradiționale de rachete lichide (EDD), se pare că impulsul specific specific în DRD se realizează cu o presiune medie mult mai mică decât în \u200b\u200bEDD. Astfel, în DRD, impulsul specific în 260 ° C se realizează la o presiune în polițistul de numai 24 atm, în timp ce impulsul specific 263,3 C într-un motor casnic cunoscut de RD-107A este realizat la o presiune de 61,2 atm, Care este de 2,5 ori mai mare.. Trebuie remarcat faptul că motorul RD-107A funcționează pe perechea de combustibil de kerosen - oxigen și este utilizată în prima etapă a rachetei purtătoare SOYUZ-FG. O astfel de scădere semnificativă a presiunii medii în DRD va permite în viitor să schimbe drastic caracteristicile majorării motoarelor de rachete și să reducă cerințele pentru unitățile de turbocompresoare.

Iată o idee nouă și noi principii fizice.

Unul dintre rezultatele proiectului este proiectat sarcina tehnică Pentru a efectua o lucrare experimentală (OCD) pentru a crea un prototip DRD. Principala problemă este planificată să fie rezolvată în cadrul OCD - pentru a asigura funcționarea continuă a DRD pentru o lungă perioadă de timp (zeci de minute). Acest lucru necesită dezvoltarea unui sistem eficient de răcire al pereților motorului.

Datorită naturii sale descoperite, sarcina de a crea un DRD practic, fără îndoială, ar trebui să fie una dintre prioritățile industriei motoarelor spațiale interne.

Serghei Frolov, doctor în științe fizice și matematice, Institutul de Fizică Chimică. N.N. Semenova Ras, profesor Niauu-Mafi

Gaz în schimb kerosenul

În perioada 2014-2016, Ministerul Educației și Științei Federației Ruse a susținut proiectul "Dezvoltarea tehnologiilor pentru utilizarea gazelor naturale lichefiate (metan, propan, butan) ca combustibil pentru o tehnologie de rachetă și spațiu a unei noi generații și crearea unui a Stand de demonstrație a motorului Rocket. " Proiectul prevede crearea unui eșantion demonstrativ de motor cu rachete continuu (DRD) care operează pe perechea de combustibil "gaz natural lichefiat (GNL) - oxigen". Proiectul este centrul arderii impulsului-detonare al Institutului de Fizică Chimică a Academiei de Științe Ruse. Partener industrial al proiectului - Biroul de design de construcții de mașini din Turaevskaya "Union". În cererea de aplicare a unui proiect, fezabilitatea utilizării în motorul de rachete lichide (EDD) a combustiei de detonare continuă a fost datorată unei eficiențe termodinamice mai ridicate comparativ cu un ciclu tradițional care utilizează arderea lentă și oportunitatea utilizării GNL a fost explicată de a Numărul de avantaje comparativ cu kerosenul: un impuls sporit de tracțiune, disponibilitate și costuri reduse, plantații semnificativ mai mici în timpul arderii și a caracteristicilor mai mari de mediu. Teoretic, înlocuirea kerosenului pe GNL în EDR tradițional este aruncată de o creștere a impulsului specific cu 3-4%, iar tranziția de la EDD tradițional la DRD este de 13-15%.