Motor de rachetă cu detonație: teste, principiu de funcționare, avantaje

Cucerirea spațiului cosmic este asociată involuntar cu nave spațiale. Inima oricărei rachete purtătoare este motorul său. El trebuie să dezvolte prima viteză spațială - aproximativ 7,9 km / s, pentru a trimite astronauții pe orbită, iar al doilea spațiu pentru a depăși câmpul gravitațional al planetei.Realizarea acestui lucru nu este ușor, dar oamenii de știință caută în mod constant noi modalități de a rezolva această problemă. Proiectanții din Rusia au avansat și mai mult și au reușit să dezvolte un motor cu rachete detonați, ale cărui teste au avut succes. Această realizare poate fi numită o adevărată descoperire în domeniul ingineriei spațiale.

Noile caracteristici

De ce motoarele de detonare au speranțe mari? Potrivit oamenilor de știință, capacitatea lor va fi de 10 mii de ori mai mare decât capacitatea motoarelor existente de rachete. În același timp, consumatorii vor consuma mult mai puțin combustibil, iar producția lor se va distinge prin costuri reduse și profitabilitate. Care este motivul pentru aceasta?

E vorba de reacția de oxidare a combustibilului. Dacă în rachetele moderne se folosește procesul de deflagrație - arderea lentă (subsonică) a combustibilului la presiune constantă, atunci motorul cu rachetă de detonare funcționează datorită exploziei, detonării amestecului combustibil. Arde cu viteză supersonică, cu eliberarea unei cantități uriașe de energie termică în același timp cu răspândirea valului de șoc.Dezvoltarea și testarea variantei ruse a motorului de detonare a fost efectuată de laboratorul specializat "Motoare de rachete cu lichid detonant", ca parte a complexului de producție Energomash.

Superioritatea noilor motoare

Studiul și dezvoltarea motoarelor de detonare sunt efectuate timp de 70 de ani de către oamenii de știință din lume. Principalul motiv care împiedică crearea acestui tip de motor este combustia necontrolată spontană a combustibilului. În plus, ordinea de zi a inclus sarcini de amestecare eficientă a combustibilului și a oxidantului, precum și integrarea duzei și a admisiei de aer.După rezolvarea acestor probleme, va fi posibil să se creeze un motor cu rachete de detonare, care prin caracteristicile sale tehnice va depăși timpul. În același timp, oamenii de știință numesc astfel de avantaje:

1. Abilitatea de a dezvolta viteze în domeniile subsonic și hipersonic.
2. Excluderea de la proiectarea mai multor piese în mișcare.
3. Masa și costul redus al centralei electrice.
4. Eficiență termodinamică ridicată.

În mod serios, acest tip de motor nu a fost produs. Pentru prima dată a fost testată pe aeronave cu zbor scăzut în 2008. Motorul de detonare pentru rachetele purtătoare a fost testat pentru prima dată de oameni de știință ruși. Acesta este motivul pentru care acest eveniment este atât de important.

Principiul de funcționare: pulsator și continuu

În prezent, oamenii de știință dezvoltă dispozitive cu un proces de lucru impulsiv și continuu. Principiul de funcționare a motorului cu rachetă de detonare cu schema de funcționare a pulsului se bazează pe umplerea ciclică a camerei de ardere cu un amestec combustibil, aprinderea ulterioară și eliberarea produselor de combustie în mediu.În consecință, într-un proces continuu, combustibilul este alimentat în mod continuu în camera de ardere, combustibilul ars într-unul sau mai multe valuri de detonare care circulă continuu pe flux. Avantajele acestor motoare sunt:

1. O data aprinderea combustibilului.
2. Construcție relativ simplă.
3. Dimensiuni și greutate reduse ale instalațiilor.
4. Utilizarea mai eficientă a unui amestec combustibil.
5. Nivel scăzut de zgomot produs, vibrații și emisii nocive.

În perspectivă, folosindu-se de aceste avantaje, motorul de rachetă cu detonație cu lichid din schema continuă de funcționare va înlocui toate instalațiile existente datorită dimensiunilor sale de masă și caracteristicilor de cost.

Teste ale motorului de detonare

Primele teste ale uzinei de detonare domestică au avut loc în cadrul proiectului stabilit de Ministerul Educației și Științei. Ca prototip, a fost prezentat un mic motor cu o cameră de ardere cu diametrul de 100 mm și o lățime a canalului inelar de 5 mm. Testele au fost efectuate pe o bancă specială, indicatorii fiind înregistrați când se lucrează la diferite tipuri de amestec combustibil - hidrogen-oxigen, gaz natural-oxigen, propan-butan-oxigen.

Testele motorului cu rachetă de detonare pe oxigen-hidrogen au demonstrat că ciclul termodinamic al acestor unități este cu 7% mai eficient decât atunci când operează alte unități. În plus, sa confirmat experimental faptul că, odată cu creșterea cantității de combustibil furnizat, forța de tracțiune, precum și numărul de valuri de detonare și viteza de rotație cresc.

Analogici în alte țări

Oamenii de știință din țările principale sunt implicați în dezvoltarea motoarelor de detonare. Cele mai mari succese în această direcție au fost realizate de designeri din SUA. În modelele lor au realizat un mod neîntrerupt de lucru, sau rotativ. Armata americană intenționează să utilizeze aceste instalații pentru echiparea navelor de suprafață. Datorită masei lor mai mici și dimensiunilor mici, cu putere mare de producție, acestea vor contribui la creșterea eficacității bărcilor de luptă.

Amestecul stoichiometric de hidrogen și oxigen utilizează pentru funcționarea sa un motor de rachetă american de detonare. Avantajele unei astfel de surse de energie sunt în primul rând economice - oxigenul arde la fel de mult ca și cel necesar pentru oxidarea hidrogenului. Acum guvernul SUA cheltuiește câteva miliarde de dolari pentru a furniza navelor militare cu combustibil de carbon. Coeficientul stoichiometric va reduce costurile de mai multe ori.

Direcții viitoare de dezvoltare și perspective

Noile date obținute ca rezultat al testării motoarelor de detonare au determinat utilizarea unor metode fundamental noi pentru construirea unui sistem de lucru pentru combustibilii lichizi. Dar pentru funcționarea unor astfel de motoare trebuie să aibă rezistență mare la căldură, având în vedere cantitatea mare de energie termică eliberată. În prezent, se dezvoltă o acoperire specială care să asigure performanța camerei de ardere la impact la temperaturi ridicate.Un loc special în cercetarea viitoare este crearea de capete de amestecare, cu ajutorul cărora se vor putea obține picături de material combustibil de o anumită dimensiune, concentrație și compoziție. Prin rezolvarea acestor probleme, va fi creat un nou motor de rachete cu detonație, care va constitui baza unei noi clase de rachete purtătoare.