Detonační raketový motor: testy, princip činnosti, výhody

Dobytí vesmíru je nedobrovolně spojeno s kosmickou lodí. Srdcem jakékoli nosné rakety je její motor. Musí vyvinout první vesmírnou rychlost - asi 7,9 km / s, přivést astronauty na oběžnou dráhu a druhý prostor překonat gravitační pole planety.Dosažení tohoto cíle není snadné, ale vědci neustále hledají nové způsoby řešení tohoto problému. Návrháři z Ruska postupovali ještě dál a podařilo se jim vyvinout detonační raketový motor, jehož testy byly úspěšné. Tento úspěch lze nazvat skutečným průlomem v oblasti vesmírného inženýrství.

Nové funkce

Proč mají detonační motory velké naděje? Podle vědců bude jejich kapacita 10 tisíckrát větší než kapacita stávajících raketových motorů. Současně spotřebovávají mnohem méně pohonných hmot a jejich výroba se bude vyznačovat nízkou cenou a ziskovostí. Jaký je důvod pro to?

Je to všechno o oxidační reakci paliva. Pokud se používá v moderních raket deflagrační procesu - pomalé (podzvukové) spalování paliva při konstantním tlaku, detonace raketový motor pracuje v důsledku exploze, detonace spalitelné směsi. To je spálen nadzvukovou rychlostí s vydáním velkého množství tepla, současně s šíření rázové vlny.Vývoj a testování ruské varianty detonačního motoru prováděla specializovaná laboratoř "Motory s detonačními kapalinovými raketami" jako součást výrobního komplexu Energomash.

Nadřazenost nových motorů

Studium a vývoj detonačních motorů provádějí přední světoví vědci již 70 let. Hlavním důvodem, který brání vytváření tohoto typu motoru, je nekontrolované spontánní spalování paliva. Program navíc zahrnoval úkoly efektivního míšení paliva a oxidačního činidla, jakož i integraci trysky a přívodu vzduchu.Po vyřešení těchto problémů bude možné vytvořit detonační raketový motor, který díky svým technickým vlastnostem předběhne čas. Zároveň vědci nazývají tyto výhody:

1. Schopnost vyvinout rychlost v podzvukovém a hypersonálním rozsahu.
2. Vyřazení mnoha pohyblivých částí z návrhu.
3. Nižší hmotnost a náklady na elektrárnu.
4. Vysoká termodynamická účinnost.

Sériově tento typ motoru nebyl vyroben. Poprvé byla v roce 2008 testována na letadlech s nízkými letami. Detonační motor pro nosné rakety byl nejprve testován ruskými vědci. To je důvod, proč je tato událost tak důležitá.

Princip činnosti: impulsní a kontinuální

V současné době vědci vyvíjejí zařízení s pulzním a nepřetržitým pracovním procesem. Princip fungování detonace raketového motoru se operace pulzní obvod je založen na cyklické plnění spalovací komory hořlavá směs zapálí a jeho postupné uvolňování spalin do životního prostředí.V kontinuálním procesu je tedy palivo kontinuálně přiváděno do spalovací komory, palivo spaluje v jedné nebo více detonačních vlnách, které nepřetržitě cirkulují přes tok. Výhody těchto motorů jsou:

1. Jednorázové zapálení paliva.
2. Relativně jednoduchá konstrukce.
3. Malá velikost a hmotnost zařízení.
4. Účinnější použití hořlavé směsi.
5. Nízká hladina hluku, vibrací a škodlivých emisí.

V perspektivě s využitím těchto výhod bude raketový motor detonační kapaliny průběžného schématu provozu nahrazovat všechny stávající instalace v důsledku jejich hmotnostních a nákladových charakteristik.

Zkoušky detonačního motoru

První testy domácí detonace se uskutečnily v rámci projektu zřízeného Ministerstvem školství a vědy. Jako prototyp byl představen malý motor se spalovací komorou o průměru 100 mm a šířkou kruhového kanálu 5 mm. Testy byly provedeny na speciální lavičce, indikátory byly zaznamenávány při práci na různých typech hořlavých směsí - vodík-kyslík, zemní plyn-kyslík, propan-butan-kyslík.

Zkoušky detonačního raketového motoru na kyslík-vodíkové palivo prokázaly, že termodynamický cyklus těchto jednotek je o 7% účinnější než při provozu jiných jednotek. Navíc bylo experimentálně potvrzeno, že při nárůstu dodávaného množství paliva se zvyšuje tah, počet detonačních vln a rychlost rotace.

Analogy v jiných zemích

Vědci z předních zemí se zabývají vývojem detonačních motorů. Největší úspěchy v tomto směru dosáhly designéři z USA. Ve svých modelech si uvědomili nepřerušený způsob práce, nebo rotační. Americká armáda hodlá použít tato zařízení k vybavení povrchových lodí. Díky své malé hmotnosti a malé velikosti, s vysokým výkonem, pomohou zvýšit účinnost bojových lodí.

Stechiometrická směs vodíku a kyslíku používá pro svou práci americký detonační raketový motor. Výhody takového zdroje energie jsou především ekonomické - kyslík hoří stejně, jako je zapotřebí pro oxidaci vodíku. Nyní vláda USA vynakládá několik miliard dolarů na vojenské lodě s uhlíkovým palivem. Stechiometrické palivo snižuje náklady několikrát.

Další směry vývoje a perspektivy

Nové údaje získané v důsledku testování detonačních motorů určily použití zcela nových metod pro konstrukci schématu pro práci s kapalnými palivy. Ovšem pro provoz takových motorů musí být vysoká tepelná odolnost kvůli velkému uvolnění tepelné energie. V současné době se vyvíjí speciální povlak, který zajišťuje výkon spalovací komory při vysokoteplotním nárazu.Zvláštním místem v dalším výzkumu je vytvoření směšovacích hlav, pomocí něhož bude možné získat kapičky hořlavého materiálu dané velikosti, koncentrace a složení. Řešením těchto otázek bude vytvořen nový detonační kapalný raketový motor, který bude tvořit základ nové třídy nosných raket.