Детонационен ракетен двигател: тестове, принцип на работа, предимства

Завладяването на космическото пространство е неволно свързано с космически кораби. Сърцето на която и да е носеща ракета е неговият двигател. Той трябва да развие първата скорост на пространството - около 7,9 км / сек, за да предаде астронавтите на орбита, и второто пространство за преодоляване на гравитационното поле на планетата.Постигането на това не е лесно, но учените непрекъснато търсят нови начини за решаване на този проблем. Дизайнерите от Русия поемат още повече и успяват да развият ракетен двигател с детонация, чиито тестове бяха успешни. Това постижение може да се нарече истински пробив в областта на космическото инженерство.

Нови функции

Защо детонаторните двигатели имат големи надежди? Според учените капацитетът им ще бъде 10 хиляди пъти повече от капацитета на съществуващите ракетни двигатели. В същото време те ще консумират много по-малко гориво и тяхното производство ще се отличава с ниска цена и рентабилност. Каква е причината за това?

Всичко е за окислителната реакция на горивото. Ако се използва в съвременната процес ракети, предизвикани от експлозия - бавно (дозвукови) изгаряне на горивото при постоянно налягане, детонация ракетни двигатели работи поради експлозията, детонация на горими смес. Изгаря със свръхзвукова скорост с освобождаването на огромно количество топлинна енергия едновременно с разпространението на ударна вълна.Разработването и тестването на руския вариант на детонационния двигател бе извършено от специализираната лаборатория "Детонационни течни ракетни двигатели" като част от производствения комплекс "Енергомаш".

Превъзходството на новите двигатели

Проучването и разработването на двигатели за взривяване се извършват от водещи световни учени в продължение на 70 години. Основната причина, която възпрепятства създаването на този тип двигател, е неконтролираното спонтанно изгаряне на горивото. В допълнение, дневният ред включваше задачите за ефективно смесване на горивото и окислителя, както и интегрирането на дюзата и всмукателния въздух.След решаването на тези проблеми ще бъде възможно да се създаде ракетен двигател за детонация, който с техническите си характеристики ще изпревари времето. В същото време учените наричат ​​такива предимства:

1. Способността да се развиват скорости в подзоните и хиперзвуковите диапазони.
2. Изключването от дизайна на много подвижни части.
3. По-ниска маса и цена на електроцентралата.
4. Висока термодинамична ефективност.

Сериозно този тип двигател не се произвежда. За първи път тя бе тествана на ниско летящи самолети през 2008 г. Детрониращият двигател за ракетите-носители бе проведен за пръв път от руски учени. Ето защо това събитие е толкова важно.

Принцип на действие: импулсни и непрекъснати

Понастоящем учените разработват устройства с пулсиращ и непрекъснат работен процес. Принципът на действие на ракетния двигател за детонация с пулсова схема на действие се основава на цикличното пълнене на горивната камера със запалима смес, последващото и запалване и изпускането на горивни продукти в околната среда.Съответно в непрекъснат процес горивото непрекъснато се захранва към горивната камера, горивото гори в една или повече вълни на детонация, които непрекъснато циркулират през потока. Предимствата на тези двигатели са:

1. Еднократно запалване на горивото.
2. Относително проста конструкция.
3. Малък размер и тегло на инсталациите.
4. По-ефективно използване на горима смес.
5. Ниско ниво на шум, вибрации и вредни емисии.

В перспектива, използвайки тези предимства, ракетни двигатели с детонационна течност в непрекъсната схема на действие ще заменят всички съществуващи инсталации поради масовите им размери и разходите.

Изпитвания на двигателя за детонация

Първите тестове на вътрешния взривен завод бяха проведени в рамките на проекта, учреден от Министерството на образованието и науката. Като прототип е представен малък двигател с горивна камера с диаметър 100 mm и пръстеновидна широчина на канала от 5 mm. Тестовете бяха проведени на специална пейка, индикаторите бяха записани при работа с различни видове горивна смес - водород-кислород, природен газ-кислород, пропан-бутан-кислород.

Тестовете на ракетния двигател за детонация на кислородно-водородно гориво са доказали, че термодинамичният цикъл на тези единици е с 7% по-ефективен, отколкото при работа с други единици. Освен това е било експериментално потвърдено, че с увеличаването на количеството на доставеното гориво се увеличава натиска, както и броят на вълните на детонация и скоростта на въртене.

Аналози в други страни

Учени от водещи страни се занимават с разработването на двигатели за детонация. Най-големите успехи в тази посока са постигнати от дизайнери от САЩ. В своите модели те осъзнават един непрекъснат начин на работа или ротационен. Американските военни планират да използват тези инсталации за оборудване на повърхностни кораби. Поради по-малката си маса и малък размер, с висока мощност, те ще помогнат да се увеличи ефективността на бойните лодки.

Стехиометричната смес от водород и кислород използва за своята работа американски ракетен двигател за детонация. Предимствата на такъв източник на енергия са предимно икономически - кислородът изгаря точно толкова, колкото е необходимо за окисляването на водорода. Сега правителството на САЩ харчи няколко милиарда долара, за да предостави военни кораби с въглеродно гориво. Стехиометричното гориво ще намали разходите няколко пъти.

По-нататъшни насоки на развитие и перспективи

Новите данни, получени в резултат на тестването на двигатели за детонация, определиха използването на фундаментално нови методи за изграждане на схема за работа с течни горива. Но за работата на такива двигатели трябва да има висока топлоустойчивост с оглед на голямото количество освободена топлинна енергия. В момента се разработва специално покритие, което ще гарантира функционирането на горивната камера при високи температурни въздействия.Специално място в по-нататъшните изследвания е създаването на смесителни глави, с помощта на които ще бъде възможно да се получат капчици от горими материали с определен размер, концентрация и състав. С решаването на тези проблеми ще бъде създаден нов ракетен двигател с детонираща течност, който ще формира основата на нов клас носещи ракети.