Detonacioni raketni motor: testovi, princip rada, prednosti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Istraživanje svemira se nehotice povezuje sa svemirskim brodovima. Srce svakog lansirnog vozila je njegov motor. Mora razviti prvu svemirsku brzinu - oko 7,9 km/s da isporuči astronaute u orbitu, i drugu svemirsku brzinu da savlada gravitaciono polje planete.

Ovo nije lako postići, ali naučnici stalno traže nove načine za rješavanje ovog problema. Dizajneri iz Rusije otišli su još dalje i uspjeli su razviti detonacijski raketni motor, čija su ispitivanja završila uspješno. Ovo dostignuće se može nazvati pravim probojom u oblasti svemirskog inženjerstva.

Nove funkcije

Zašto postoje velike nade za detonacijske motore? Prema naučnicima, njihova snaga će biti 10 hiljada puta veća od snage postojećih raketnih motora. Istovremeno će trošiti mnogo manje goriva, a njihova proizvodnja će se odlikovati niskim troškovima i isplativosti. Sa čime jepovezano?

Sve se radi o reakciji oksidacije goriva. Ako moderne rakete koriste proces deflagracije - sporo (podzvučno) sagorijevanje goriva pri konstantnom tlaku, tada detonacijski raketni motor funkcionira zbog eksplozije, detonacije zapaljive smjese. Gori nadzvučnim brzinama, oslobađajući ogromne količine toplotne energije u isto vrijeme kada se udarni talas širi.

Razvoj i testiranje ruske verzije detonacionog motora izvršila je specijalizovana laboratorija "Detonation LRE" u sklopu proizvodnog kompleksa "Energomaš".

Prevlast novih motora

Veći svjetski naučnici proučavaju i razvijaju detonacijske motore već 70 godina. Glavni razlog za sprečavanje nastanka ovog tipa motora je nekontrolisano spontano sagorevanje goriva. Osim toga, na dnevnom redu je bilo efikasno miješanje goriva i oksidatora, kao i integracija mlaznice i usisnika zraka.

Rešavanjem ovih problema biće moguće napraviti detonacioni raketni motor, koji će po svojim tehničkim karakteristikama prestići vreme. Istovremeno, naučnici nazivaju njegove prednosti:

1. Mogućnost razvoja brzina u podzvučnim i hipersoničnim rasponima.
2. Dizajnirajte mnogo pokretnih dijelova.
3. Manja masa i cijena elektrane.
4. Visoka termodinamička efikasnost.

Ova vrsta motora nije proizvedena u seriji. Prvi put je testiran na niskoletećim avionima 2008. godine. Ruski naučnici su prvi put testirali detonacioni motor za rakete-nosače. Zato se ovom događaju pridaje tako veliki značaj.

Princip rada: pulsno i kontinuirano

Trenutno, naučnici razvijaju instalacije sa impulsnim i kontinuiranim tokom rada. Princip rada detonacionog raketnog motora sa impulsnom radnom shemom zasniva se na cikličnom punjenju komore za sagorevanje sa zapaljivom smešom, njenom sekvencijalnom paljenju i oslobađanju produkata sagorevanja u okolinu.

Prema tome, u kontinuiranom radnom procesu, gorivo se neprekidno dovodi u komoru za sagorevanje, gorivo sagoreva u jednom ili više detonacionih talasa koji kontinuirano kruže kroz tok. Prednosti ovakvih motora su:

1. Jedno paljenje goriva.
2. Relativno jednostavan dizajn.
3. Mala veličina i težina jedinica.
4. Efikasnije korišćenje zapaljive smeše.
5. Malo buke, vibracija i emisija.

U budućnosti će, koristeći ove prednosti, detonacijski raketni motor na tekuće gorivo kontinuiranog rada zamijeniti sve postojeće instalacije zbog svoje težine, veličine i karakteristika cijene.

Testiranje detonacionog motora

Prva ispitivanja domaće detonacione instalacije održana su u okviruprojekat koji je uspostavilo Ministarstvo prosvjete i nauke. Kao prototip predstavljen je mali motor sa komorom za sagorevanje prečnika 100 mm i širinom prstenastog kanala od 5 mm. Ispitivanja su obavljena na posebnom štandu, zabilježeni su indikatori pri radu na raznim vrstama zapaljivih smjesa - vodonik-kiseonik, prirodni gas-kiseonik, propan-butan-kiseonik.

Testiranjem detonacionog raketnog motora na gorivo kiseonik-vodonik dokazano je da je termodinamički ciklus ovih jedinica 7% efikasniji od ostalih jedinica. Osim toga, eksperimentalno je potvrđeno da se povećanjem količine dovedenog goriva povećava i potisak, kao i broj detonacijskih valova i brzina rotacije.

Analozi u drugim zemljama

Detonacijske motore razvijaju naučnici iz vodećih zemalja svijeta. Dizajneri iz SAD-a postigli su najveći uspjeh u ovom pravcu. U svojim modelima implementirali su kontinuirani način rada, odnosno rotacijski. Američka vojska planira koristiti ove instalacije za opremanje površinskih brodova. Zbog svoje manje težine i male veličine sa velikom izlaznom snagom, oni će pomoći u povećanju efikasnosti borbenih čamaca.

Stehiometrijsku mješavinu vodonika i kisika koristi američki detonacijski raketni motor. Prednosti takvog izvora energije su prije svega ekonomične - kisik sagorijeva točno onoliko koliko je potrebno za oksidaciju vodika. Sada zaAmerička vlada troši nekoliko milijardi dolara da opskrbi ratne brodove ugljeničnim gorivom. Stehiometrijsko gorivo će smanjiti troškove nekoliko puta.

Dalji pravci i perspektive razvoja

Novi podaci dobijeni kao rezultat ispitivanja detonacionih motora odredili su upotrebu fundamentalno novih metoda za konstruisanje šeme za rad na tečno gorivo. Ali za rad, takvi motori moraju imati visoku otpornost na toplinu zbog velike količine oslobođene toplinske energije. Trenutno se razvija poseban premaz koji će osigurati rad komore za sagorijevanje pod visokim temperaturama.

Posebno mjesto u daljim istraživanjima zauzima izrada glava za miješanje, pomoću kojih će se moći dobiti kapi zapaljivog materijala određene veličine, koncentracije i sastava. Za rješavanje ovih problema biće kreiran novi detonacijski raketni motor na tečno gorivo, koji će postati osnova nove klase lansirnih vozila.