Detonatsion raketa dvigateli: sinovlar, ishlash printsipi, afzalliklari

2024 Muallif: Howard Calhoun | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-17 10:44

Kosmosni tadqiq qilish beixtiyor kosmik kemalar bilan bog'liq. Har qanday raketaning yuragi uning dvigatelidir. U birinchi kosmik tezlikni ishlab chiqishi kerak - astronavtlarni orbitaga olib chiqish uchun taxminan 7,9 km/s, ikkinchi kosmik tezlikni esa sayyoraning tortishish maydonini engib o'tish uchun.

Bunga erishish oson emas, lekin olimlar doimiy ravishda bu muammoni hal qilishning yangi usullarini izlaydilar. Rossiyalik dizaynerlar yanada uzoqroqqa borishdi va sinovlari muvaffaqiyatli yakunlangan portlovchi raketa dvigatelini yaratishga muvaffaq bo'lishdi. Ushbu yutuqni kosmik muhandislik sohasidagi haqiqiy yutuq deb atash mumkin.

Yangi funksiyalar

Nega portlovchi dvigatellarga katta umidlar bor? Olimlarning fikriga ko'ra, ularning kuchi mavjud raketa dvigatellari kuchidan 10 ming baravar ko'p bo'ladi. Shu bilan birga, ular ancha kam yoqilg'i sarflaydi va ularning ishlab chiqarilishi arzonligi va rentabelligi bilan ajralib turadi. Bu nima bilanbog'liqmi?

Bularning barchasi yoqilg'ining oksidlanish reaktsiyasi haqida. Agar zamonaviy raketalar deflagratsiya jarayonidan foydalansa - doimiy bosimda yoqilg'ining sekin (subsonik) yonishi, detonatsiya raketasi dvigateli yonuvchi aralashmaning portlashi, portlashi tufayli ishlaydi. U tovushdan yuqori tezlikda yonib, zarba toʻlqini tarqalishi bilan bir vaqtda katta miqdorda issiqlik energiyasini chiqaradi.

Patlatuvchi dvigatelning ruscha versiyasini ishlab chiqish va sinovdan o'tkazish "Energomash" ishlab chiqarish majmuasi tarkibidagi "Detonation LRE" ixtisoslashtirilgan laboratoriyasi tomonidan amalga oshirildi.

Yangi dvigatellarning ustunligi

Dunyoning yetakchi olimlari 70 yildan beri detonatsion dvigatellarni oʻrganish va yaratish bilan shugʻullanadi. Ushbu turdagi dvigatelni yaratishga to'sqinlik qiladigan asosiy sabab - bu yoqilg'ining nazoratsiz o'z-o'zidan yonishi. Bundan tashqari, yonilg'i va oksidlovchini samarali aralashtirish, shuningdek, nozul va havo olishning integratsiyasi kun tartibida edi.

Ushbu muammolarni hal qilish orqali o'zining texnik xususiyatlari bo'yicha vaqtni bosib o'tadigan portlovchi raketa dvigatelini yaratish mumkin bo'ladi. Shu bilan birga, olimlar uning afzalliklarini:

1. Subsonik va gipertovush diapazonlarida tezlikni rivojlantirish qobiliyati.
2. Koʻp harakatlanuvchi qismlarni loyihalash.
3. Elektr stansiyasining massasi va narxi past.
4. Yuqori termodinamik samaradorlik.

Bu turdagi dvigatel ketma-ket ishlab chiqarilmagan. U birinchi marta 2008 yilda past uchuvchi samolyotlarda sinovdan o'tkazilgan. Raketa-tashuvchilar uchun portlovchi dvigatel birinchi marta rossiyalik olimlar tomonidan sinovdan o'tkazildi. Shuning uchun bu tadbirga juda katta ahamiyat berilgan.

Ish printsipi: puls va uzluksiz

Hozirda olimlar impulsli va uzluksiz ish oqimiga ega qurilmalarni ishlab chiqishmoqda. Impulsli ish sxemasiga ega bo'lgan portlovchi raketa dvigatelining ishlash printsipi yonish kamerasini yonuvchan aralashma bilan tsiklik to'ldirishga, uni ketma-ket yoqishga va yonish mahsulotlarini atrof-muhitga chiqarishga asoslanadi.

Shunday qilib, uzluksiz ish jarayonida yonilg'i yonish kamerasiga doimiy ravishda oziqlanadi, yonilg'i oqim bo'ylab doimiy ravishda aylanadigan bir yoki bir nechta portlash to'lqinlarida yonadi. Bunday dvigatellarning afzalliklari quyidagilardan iborat:

1. Yoqilg'i bir marta yonishi.
2. Nisbatan oddiy dizayn.
3. Birliklarning kichik oʻlchami va ogʻirligi.
4. Yonuvchan aralashmadan samaraliroq foydalanish.
5. Pas shovqin, tebranish va emissiya.

Kelajakda ushbu afzalliklardan foydalangan holda uzluksiz ishlaydigan portlovchi suyuq yonilgʻi raketa dvigateli ogʻirligi, oʻlchami va narxiga koʻra barcha mavjud qurilmalarni almashtiradi.

Sinov portlatuvchi dvigatel

Mahalliy portlatish moslamasining birinchi sinovlari doirasida bo'lib o'tdiTa'lim va fan vazirligi tomonidan tashkil etilgan loyiha. Prototip sifatida 100 mm diametrli yonish kamerasi va 5 mm halqali kanalli kichik dvigatel taqdim etildi. Sinovlar maxsus stendda o'tkazildi, ko'rsatkichlar har xil turdagi yonuvchi aralashmalar - vodorod-kislorod, tabiiy gaz-kislorod, propan-butan-kislorod ustida ishlaganda qayd etildi.

Kislorod-vodorod yonilg'isi bilan ishlaydigan portlovchi raketa dvigatelining sinovlari ushbu bloklarning termodinamik aylanishi boshqa bloklarga qaraganda 7% samaraliroq ekanligini isbotladi. Bundan tashqari, etkazib beriladigan yoqilg'i miqdori ortishi bilan tortishish kuchi, shuningdek, portlash to'lqinlari soni va aylanish tezligi oshib borishi eksperimental ravishda tasdiqlangan.

Boshqa mamlakatlardagi analoglar

Detonatsion dvigatellar dunyoning yetakchi mamlakatlari olimlari tomonidan ishlab chiqilmoqda. Ushbu yo'nalishda eng katta muvaffaqiyatga AQShdan kelgan dizaynerlar erishdi. O'z modellarida ular doimiy ish rejimini yoki aylanishni amalga oshirdilar. AQSh harbiylari ushbu qurilmalardan yer usti kemalarini jihozlash uchun foydalanishni rejalashtirmoqda. Og'irligi engilroq va kichik o'lchamlari yuqori quvvatga ega bo'lgani uchun ular jangovar qayiqlarning samaradorligini oshirishga yordam beradi.

Vodorod va kislorodning stexiometrik aralashmasidan Amerika portlovchi raketa dvigateli foydalaniladi. Bunday energiya manbasining afzalliklari birinchi navbatda iqtisodiy hisoblanadi - kislorod vodorodni oksidlash uchun zarur bo'lgan darajada yonadi. HozirchaAQSh hukumati harbiy kemalarni uglerod yoqilg'isi bilan ta'minlash uchun bir necha milliard dollar sarflaydi. Stokiometrik yoqilg'i xarajatlarni bir necha barobar kamaytiradi.

Keyingi rivojlanish yoʻnalishlari va istiqbollari

Patlatuvchi dvigatellarni sinovdan o'tkazish natijasida olingan yangi ma'lumotlar suyuq yoqilg'ida ishlash sxemasini yaratish uchun mutlaqo yangi usullardan foydalanishni aniqladi. Ammo ishlash uchun bunday dvigatellar katta miqdorda issiqlik energiyasini chiqarib yuborishi sababli yuqori issiqlik qarshiligiga ega bo'lishi kerak. Ayni paytda yuqori harorat ta'sirida yonish kamerasining ishlashini ta'minlaydigan maxsus qoplama ishlab chiqilmoqda.

Keyingi tadqiqotda alohida o'rin aralashtirma boshlarini yaratish bo'lib, ular yordamida ma'lum o'lchamdagi, konsentratsiyali va tarkibdagi yonuvchan materialning tomchilarini olish mumkin bo'ladi. Ushbu muammolarni hal qilish uchun yangi detonatsion suyuq yonilg'i raketa dvigateli yaratiladi, u yangi sinf raketalarining asosi bo'ladi.