Detonation rocket engine: mga pagsubok, prinsipyo ng pagpapatakbo, mga pakinabang

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Space exploration ay hindi sinasadyang nauugnay sa spacecraft. Ang puso ng anumang ilulunsad na sasakyan ay ang makina nito. Dapat itong bumuo ng unang bilis ng kalawakan - humigit-kumulang 7.9 km / s upang maihatid ang mga astronaut sa orbit, at ang pangalawang bilis ng kalawakan upang madaig ang gravitational field ng planeta.

Hindi madali ang pagkamit nito, ngunit patuloy na naghahanap ang mga siyentipiko ng mga bagong paraan upang malutas ang problemang ito. Ang mga taga-disenyo mula sa Russia ay lumayo pa at pinamamahalaang bumuo ng isang detonation rocket engine, ang mga pagsubok na nagtapos sa tagumpay. Ang tagumpay na ito ay matatawag na isang tunay na tagumpay sa larangan ng space engineering.

Mga Bagong Tampok

Bakit may mataas na pag-asa para sa mga detonation engine? Ayon sa mga siyentipiko, ang kanilang kapangyarihan ay magiging 10 libong beses na mas malaki kaysa sa kapangyarihan ng mga umiiral na rocket engine. Kasabay nito, sila ay kumonsumo ng mas kaunting gasolina, at ang kanilang produksyon ay makikilala sa pamamagitan ng mababang gastos at kakayahang kumita. Ano ang kasama nitokaugnay?

It's all about the fuel oxidation reaction. Kung ang mga modernong rocket ay gumagamit ng proseso ng deflagration - mabagal (subsonic) na pagkasunog ng gasolina sa pare-pareho ang presyon, pagkatapos ay gumagana ang detonation rocket engine dahil sa pagsabog, pagsabog ng nasusunog na pinaghalong. Ito ay nasusunog sa supersonic na bilis, na naglalabas ng malaking halaga ng thermal energy kasabay ng paglaganap ng shock wave.

Ang pagbuo at pagsubok ng Russian na bersyon ng detonation engine ay isinagawa ng dalubhasang laboratoryo na "Detonation LRE" bilang bahagi ng production complex na "Energomash".

Ang kahusayan ng mga bagong makina

Ang mga nangungunang siyentipiko sa mundo ay nag-aaral at gumagawa ng mga detonation engine sa loob ng 70 taon. Ang pangunahing dahilan na pumipigil sa paglikha ng ganitong uri ng makina ay ang hindi nakokontrol na kusang pagkasunog ng gasolina. Bilang karagdagan, ang mahusay na paghahalo ng gasolina at oxidizer, pati na rin ang pagsasama ng nozzle at air intake, ay nasa agenda.

Sa pamamagitan ng paglutas sa mga problemang ito, magiging posible na lumikha ng isang detonation rocket engine, na, sa mga tuntunin ng mga teknikal na katangian nito, ay aabutan ng oras. Kasabay nito, tinawag ng mga siyentipiko ang mga pakinabang nito:

1. Ang kakayahang bumuo ng mga bilis sa mga subsonic at hypersonic na hanay.
2. Magdisenyo ng maraming gumagalaw na bahagi.
3. Mas mababang masa at gastos ng planta ng kuryente.
4. Mataas na thermodynamic na kahusayan.

Ang ganitong uri ng makina ay hindi ginawa sa serye. Ito ay unang sinubukan sa mababang lumilipad na sasakyang panghimpapawid noong 2008. Ang detonation engine para sa paglulunsad ng mga sasakyan ay sinubukan sa unang pagkakataon ng mga siyentipikong Ruso. Kaya naman ang kaganapang ito ay binibigyan ng malaking kahalagahan.

Prinsipyo sa paggawa: pulso at tuloy-tuloy

Sa kasalukuyan, ang mga siyentipiko ay gumagawa ng mga pag-install na may pulso at tuluy-tuloy na daloy ng trabaho. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng detonation rocket engine na may pulsed operation scheme ay batay sa cyclic filling ng combustion chamber na may combustible mixture, ang sequential ignition nito at ang paglabas ng combustion products sa kapaligiran.

Ayon, sa patuloy na proseso ng pagtatrabaho, ang gasolina ay patuloy na ipinapasok sa combustion chamber, ang gasolina ay nasusunog sa isa o higit pang mga detonation wave na patuloy na umiikot sa daloy. Ang mga bentahe ng naturang mga makina ay:

1. Single ignition of fuel.
2. Medyo simpleng disenyo.
3. Maliit na sukat at bigat ng mga unit.
4. Mas mahusay na paggamit ng nasusunog na timpla.
5. Mababang ingay, vibration at emissions.

Sa hinaharap, gamit ang mga kalamangan na ito, papalitan ng detonation liquid-propellant rocket engine na tuluy-tuloy ang pagpapatakbo ng lahat ng umiiral nang installation dahil sa bigat, laki at mga katangian ng gastos nito.

Subukan ang detonation engine

Naganap ang mga unang pagsubok ng domestic detonation installation sa loob ng balangkas ngproyektong itinatag ng Ministri ng Edukasyon at Agham. Ang isang maliit na makina na may combustion chamber na 100 mm ang lapad at isang annular channel na lapad na 5 mm ay ipinakita bilang isang prototype. Isinagawa ang mga pagsusuri sa isang espesyal na stand, naitala ang mga indicator kapag nagtatrabaho sa iba't ibang uri ng combustible mixture - hydrogen-oxygen, natural gas-oxygen, propane-butane-oxygen.

Ang mga pagsubok ng detonation rocket engine na pinapagana ng oxygen-hydrogen fuel ay nagpatunay na ang thermodynamic cycle ng mga unit na ito ay 7% na mas mahusay kaysa sa iba pang mga unit. Bilang karagdagan, nakumpirma sa eksperimento na sa pagtaas ng dami ng ibinibigay na gasolina, tumataas din ang thrust, gayundin ang bilang ng mga detonation wave at ang bilis ng pag-ikot.

Mga analogue sa ibang bansa

Ang mga detonation engine ay ginagawa ng mga siyentipiko mula sa mga nangungunang bansa sa mundo. Nakamit ng mga designer mula sa USA ang pinakamalaking tagumpay sa direksyong ito. Sa kanilang mga modelo, nagpatupad sila ng tuluy-tuloy na mode ng operasyon, o rotational. Plano ng militar ng US na gamitin ang mga instalasyong ito upang magbigay ng kasangkapan sa mga barkong pang-ibabaw. Dahil sa kanilang mas magaan na timbang at maliit na sukat na may mataas na output power, makakatulong sila na mapataas ang bisa ng mga combat boat.

Ang isang stoichiometric mixture ng hydrogen at oxygen ay ginagamit ng isang American detonation rocket engine. Ang mga bentahe ng naturang mapagkukunan ng enerhiya ay pangunahing pang-ekonomiya - ang oxygen ay sinusunog nang eksakto hangga't kinakailangan upang ma-oxidize ang hydrogen. Ngayon para saAng gobyerno ng US ay gumagastos ng ilang bilyong dolyar upang mabigyan ng carbon fuel ang mga barkong pandigma. Ang stoichiometric fuel ay magbabawas ng mga gastos nang ilang beses.

Mga karagdagang direksyon at inaasahang pag-unlad

Ang bagong data na nakuha bilang resulta ng mga pagsubok ng mga detonation engine ay nagpasiya sa paggamit ng mga panimula na bagong pamamaraan para sa pagbuo ng isang pamamaraan para sa pagpapatakbo sa likidong gasolina. Ngunit para sa operasyon, ang mga naturang makina ay dapat magkaroon ng mataas na paglaban sa init dahil sa malaking halaga ng thermal energy na inilabas. Sa ngayon, may ginagawang espesyal na coating na magsisiguro sa operasyon ng combustion chamber sa ilalim ng mataas na temperatura na exposure.

Ang isang espesyal na lugar sa karagdagang pananaliksik ay ang paglikha ng paghahalo ng mga ulo, kung saan posible na makakuha ng mga patak ng nasusunog na materyal ng isang tiyak na laki, konsentrasyon at komposisyon. Para matugunan ang mga isyung ito, gagawa ng bagong detonation liquid-propellant rocket engine, na magiging batayan ng bagong klase ng mga sasakyang ilulunsad.