Detonasjonsrakettmotor: tester, operasjonsprinsipp, fordeler

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Romutforskning er ufrivillig assosiert med romfartøy. Hjertet til enhver bærerakett er motoren. Den må utvikle den første romhastigheten - omtrent 7,9 km/s for å levere astronautene i bane, og den andre romhastigheten for å overvinne planetens gravitasjonsfelt.

Å oppnå dette er ikke lett, men forskere leter stadig etter nye måter å løse dette problemet på. Designere fra Russland gikk enda lenger og klarte å utvikle en detonasjonsrakettmotor, hvis tester endte med suksess. Denne prestasjonen kan kalles et virkelig gjennombrudd innen romteknikk.

Nye funksjoner

Hvorfor er det store forhåpninger til detonasjonsmotorer? Ifølge forskere vil kraften deres være 10 tusen ganger større enn kraften til eksisterende rakettmotorer. Samtidig vil de forbruke mye mindre drivstoff, og produksjonen deres vil bli preget av lave kostnader og lønnsomhet. Hva er det medrelatert?

Det handler om drivstoffoksidasjonsreaksjonen. Hvis moderne raketter bruker deflagrasjonsprosessen - langsom (subsonisk) forbrenning av drivstoff ved konstant trykk, fungerer detonasjonsrakettmotoren på grunn av eksplosjonen, detonasjon av den brennbare blandingen. Det brenner med oversoniske hastigheter, og frigjør enorme mengder termisk energi samtidig som sjokkbølgen forplanter seg.

Utviklingen og testingen av den russiske versjonen av detonasjonsmotoren ble utført av det spesialiserte laboratoriet "Detonation LRE" som en del av produksjonskomplekset "Energomash".

Nye motorers overlegenhet

Verdens ledende forskere har studert og utviklet detonasjonsmotorer i 70 år. Hovedårsaken til å forhindre dannelsen av denne typen motor er den ukontrollerte spontane forbrenningen av drivstoff. I tillegg sto effektiv blanding av drivstoff og oksidasjonsmiddel, samt integrering av dyse og luftinntak på agendaen.

Ved å løse disse problemene vil det være mulig å lage en detonasjonsrakettmotor, som med tanke på sine tekniske egenskaper vil overta tid. Samtidig kaller forskerne dens fordeler:

1. Evnen til å utvikle hastigheter i subsonisk og hypersonisk rekkevidde.
2. Design mange bevegelige deler.
3. Lavere masse og kostnad for kraftverket.
4. Høy termodynamisk effektivitet.

Denne motortypen ble ikke produsert i serie. Den ble først testet på lavtflygende fly i 2008. Detonasjonsmotoren for bæreraketter ble testet for første gang av russiske forskere. Derfor er denne begivenheten tillagt så stor betydning.

Arbeidsprinsipp: puls og kontinuerlig

For tiden utvikler forskere installasjoner med en pulserende og kontinuerlig arbeidsflyt. Prinsippet for drift av en detonasjonsrakettmotor med et pulserende operasjonsskjema er basert på syklisk fylling av forbrenningskammeret med en brennbar blanding, dens sekvensielle tenning og frigjøring av forbrenningsprodukter til miljøet.

Følgelig, i en kontinuerlig arbeidsprosess, mates drivstoffet kontinuerlig inn i forbrenningskammeret, drivstoffet brenner i en eller flere detonasjonsbølger som kontinuerlig sirkulerer over strømmen. Fordelene med slike motorer er:

1. Enkeltenning av drivstoff.
2. Relativt enkelt design.
3. Liten størrelse og vekt på enheter.
4. Mer effektiv bruk av den brennbare blandingen.
5. Lav støy, vibrasjoner og utslipp.

I fremtiden, ved å bruke disse fordelene, vil en detonasjonsrakettmotor med flytende drivstoff med kontinuerlig drift erstatte alle eksisterende installasjoner på grunn av dens vekt, størrelse og kostnadsegenskaper.

Test detonasjonsmotor

De første testene av den innenlandske detonasjonsinstallasjonen fant sted innenfor rammen avprosjekt etablert av Kunnskapsdepartementet. En liten motor med et forbrenningskammer på 100 mm i diameter og en ringformet kanalbredde på 5 mm ble presentert som en prototype. Testene ble utført på et spesielt stativ, indikatorer ble registrert ved arbeid på ulike typer brennbare blandinger - hydrogen-oksygen, naturgass-oksygen, propan-butan-oksygen.

Tester av detonasjonsrakettmotorer drevet av oksygen-hydrogenbrensel viste at den termodynamiske syklusen til disse enhetene er 7 % mer effektiv enn andre enheter. I tillegg ble det eksperimentelt bekreftet at med en økning i mengden drivstoff som tilføres, øker også skyvekraften, samt antall detonasjonsbølger og rotasjonshastigheten.

Analoger i andre land

Detonasjonsmotorer utvikles av forskere fra ledende land i verden. Designere fra USA har oppnådd størst suksess i denne retningen. I modellene deres implementerte de en kontinuerlig driftsmodus, eller rotasjon. Det amerikanske militæret planlegger å bruke disse installasjonene til å utstyre overflateskip. På grunn av sin lettere vekt og lille størrelse med høy utgangseffekt, vil de bidra til å øke effektiviteten til kampbåter.

En støkiometrisk blanding av hydrogen og oksygen brukes av en amerikansk detonasjonsrakettmotor. Fordelene med en slik energikilde er først og fremst økonomiske - oksygen forbrenner nøyaktig så mye som kreves for å oksidere hydrogen. Nå forDen amerikanske regjeringen bruker flere milliarder dollar på å forsyne krigsskip med karbondrivstoff. Støkiometrisk drivstoff vil redusere kostnadene med flere ganger.

Videre utviklingsretninger og prospekter

Nye data innhentet som et resultat av tester av detonasjonsmotorer bestemte bruken av fundament alt nye metoder for å konstruere et opplegg for drift på flytende drivstoff. Men for drift må slike motorer ha høy varmemotstand på grunn av den store mengden termisk energi som frigjøres. For øyeblikket utvikles et spesielt belegg som skal sikre driften av brennkammeret under høy temperatureksponering.

En spesiell plass i videre forskning er å lage blandehoder, som det vil være mulig å få dråper av brennbart materiale med en gitt størrelse, konsentrasjon og sammensetning med. For å løse disse problemene vil en ny detonasjonsrakettmotor med flytende drivstoff bli opprettet, som vil bli grunnlaget for en ny klasse bæreraketter.