Detonasievuurpylmotor: toetse, werkingsbeginsel, voordele

2024 Outeur: Howard Calhoun | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 10:16

Ruimteverkenning word onwillekeurig met ruimtetuie geassosieer. Die hart van enige lanseervoertuig is sy enjin. Dit moet die eerste ruimtesnelheid ontwikkel - ongeveer 7,9 km/s om die ruimtevaarders in 'n wentelbaan te bring, en die tweede ruimtesnelheid om die planeet se gravitasieveld te oorkom.

Om dit te bereik is nie maklik nie, maar wetenskaplikes soek voortdurend na nuwe maniere om hierdie probleem op te los. Ontwerpers van Rusland het selfs verder gegaan en daarin geslaag om 'n ontploffingsvuurpyl-enjin te ontwikkel, waarvan die toetse suksesvol geëindig het. Hierdie prestasie kan 'n ware deurbraak op die gebied van ruimte-ingenieurswese genoem word.

Nuwe kenmerke

Hoekom is daar groot verwagtinge vir ontploffingsenjins? Volgens wetenskaplikes sal hul krag 10 duisend keer groter wees as die krag van bestaande vuurpylenjins. Terselfdertyd sal hulle baie minder brandstof verbruik, en hul produksie sal deur lae koste en winsgewendheid onderskei word. Waarmee is ditverwant?

Dit gaan alles oor die brandstofoksidasiereaksie. As moderne vuurpyle die deflagrasieproses gebruik - stadige (subsoniese) verbranding van brandstof teen konstante druk, dan funksioneer die ontploffingsvuurpylmotor as gevolg van die ontploffing, ontploffing van die brandbare mengsel. Dit brand teen supersoniese spoed en stel groot hoeveelhede termiese energie vry op dieselfde tyd as wat die skokgolf voortplant.

Die ontwikkeling en toetsing van die Russiese weergawe van die detonasie-enjin is deur die gespesialiseerde laboratorium "Detonation LRE" as deel van die produksiekompleks "Energomash" uitgevoer.

Die meerderwaardigheid van nuwe enjins

Die wêreld se voorste wetenskaplikes bestudeer en ontwikkel al 70 jaar ontploffingsenjins. Die hoofrede wat die skepping van hierdie tipe enjin voorkom, is die onbeheerde spontane verbranding van brandstof. Boonop was die doeltreffende vermenging van brandstof en oksideermiddel, asook die integrasie van die spuitstuk en luginlaat, op die agenda.

Deur hierdie probleme op te los, sal dit moontlik wees om 'n ontploffingsvuurpyl-enjin te skep, wat, in terme van sy tegniese eienskappe, tyd sal verbysteek. Terselfdertyd noem wetenskaplikes die voordele daarvan:

1. Die vermoë om snelhede in die subsoniese en hipersoniese reekse te ontwikkel.
2. Ontwerp baie bewegende dele.
3. Laer massa en koste van die kragsentrale.
4. Hoë termodinamiese doeltreffendheid.

Hierdie tipe enjin is nie in serie vervaardig nie. Dit is die eerste keer in 2008 op laagvlieënde vliegtuie getoets. Die ontploffingsenjin vir lanseervoertuie is vir die eerste keer deur Russiese wetenskaplikes getoets. Daarom word hierdie geleentheid so groot belangrikheid gegee.

Werkbeginsel: pols en aaneenlopend

Tans ontwikkel wetenskaplikes installasies met 'n gepulseerde en deurlopende werkvloei. Die beginsel van werking van 'n ontploffingsvuurpylmotor met 'n gepulseerde werkingskema is gebaseer op die sikliese vulling van die verbrandingskamer met 'n brandbare mengsel, die opeenvolgende ontsteking daarvan en die vrystelling van verbrandingsprodukte in die omgewing.

Gevolglik, in 'n deurlopende werksproses, word die brandstof voortdurend in die verbrandingskamer ingevoer, die brandstof brand in een of meer ontploffingsgolwe wat aanhoudend oor die vloei sirkuleer. Die voordele van sulke enjins is:

1. Enkel ontsteking van brandstof.
2. Betreklik eenvoudige ontwerp.
3. Klein grootte en gewig van eenhede.
4. Meer doeltreffende gebruik van die brandbare mengsel.
5. Lae geraas, vibrasie en emissies.

In die toekoms, deur gebruik te maak van hierdie voordele, sal 'n ontploffingsvloeistof-dryfmiddel-vuurpyl-enjin van deurlopende werking alle bestaande installasies vervang weens sy gewig, grootte en koste-eienskappe.

Toets ontploffingsenjin

Die eerste toetse van die huishoudelike ontploffingsinstallasie het plaasgevind binne die raamwerk vanprojek gestig deur die Ministerie van Onderwys en Wetenskap. 'n Klein enjin met 'n verbrandingskamer van 100 mm in deursnee en 'n ringvormige kanaalwydte van 5 mm is as 'n prototipe aangebied. Die toetse is op 'n spesiale staander uitgevoer, aanwysers is aangeteken wanneer daar op verskeie tipes brandbare mengsels gewerk word - waterstof-suurstof, natuurlike gas-suurstof, propaan-butaan-suurstof.

Toetse van ontploffingsvuurpylmotor wat deur suurstof-waterstofbrandstof aangedryf word, het bewys dat die termodinamiese siklus van hierdie eenhede 7% doeltreffender is as ander eenhede. Daarbenewens is eksperimenteel bevestig dat met 'n toename in die hoeveelheid brandstof wat voorsien word, stukrag ook toeneem, asook die aantal ontploffingsgolwe en die rotasiespoed.

Analoë in ander lande

Detonasie-enjins word ontwikkel deur wetenskaplikes van toonaangewende lande van die wêreld. Ontwerpers uit die VSA het die grootste sukses in hierdie rigting behaal. In hul modelle het hulle 'n deurlopende werkswyse, of rotasie, geïmplementeer. Die Amerikaanse weermag beplan om hierdie installasies te gebruik om oppervlakskepe toe te rus. As gevolg van hul ligter gewig en klein grootte met hoë uitsetkrag, sal hulle help om die doeltreffendheid van gevegsbote te verhoog.

'n Stoïgiometriese mengsel van waterstof en suurstof word deur 'n Amerikaanse ontploffingsvuurpyl-enjin gebruik. Die voordele van so 'n energiebron is hoofsaaklik ekonomies - suurstof verbrand presies soveel as wat nodig is om waterstof te oksideer. Nou virDie Amerikaanse regering bestee etlike miljarde dollars om oorlogskepe van koolstofbrandstof te voorsien. Stoïgiometriese brandstof sal koste verskeie kere verminder.

Verdere ontwikkelingsaanwysings en vooruitsigte

Nuwe data wat verkry is as gevolg van toetse van ontploffingsenjins, het die gebruik van fundamenteel nuwe metodes bepaal vir die bou van 'n skema om op vloeibare brandstof te werk. Maar vir werking moet sulke enjins hoë hittebestandheid hê as gevolg van die groot hoeveelheid termiese energie wat vrygestel word. Op die oomblik word 'n spesiale deklaag ontwikkel wat die werking van die verbrandingskamer onder hoë temperatuurblootstelling sal verseker.

'n Spesiale plek in verdere navorsing is die skepping van mengkoppe, waarmee dit moontlik sal wees om druppels brandbare materiaal van 'n gegewe grootte, konsentrasie en samestelling te verkry. Om hierdie kwessies aan te spreek, sal 'n nuwe ontploffing vloeibare dryfmiddel vuurpyl enjin geskep word, wat die basis sal word van 'n nuwe klas lanseervoertuie.