La sfârșitul lunii ianuarie, au fost raportate noi progrese în știința și tehnologia rusă. Din surse oficiale s-a știut că unul dintre proiectele interne ale unui promițător motor cu reacție de tip detonare a trecut deja etapa de testare. Acest lucru apropie momentul finalizării complete a tuturor lucrărilor necesare, în funcție de rezultatele cărora rachetele spațiale sau militare de design rusesc vor putea obține noi centrale electrice cu caracteristici sporite. Mai mult, noile principii de funcționare a motorului își pot găsi aplicarea nu numai în domeniul rachetelor, ci și în alte domenii.
La sfârșitul lunii ianuarie, vicepremierul Dmitry Rogozin a declarat presei interne despre ultimele succese ale organizațiilor de cercetare. Printre alte subiecte, el a abordat procesul de creare a motoarelor cu reacție folosind noi principii de funcționare. Un motor promițător cu combustie prin detonare a fost deja testat. Potrivit vicepremierului, utilizarea noilor principii de funcționare a centralei permite o creștere semnificativă a performanței. În comparație cu structurile arhitecturii tradiționale, se observă o creștere a impulsului de aproximativ 30%.
Diagrama motorului cu rachetă de detonare
Motoarele rachete moderne de diferite clase și tipuri, operate în diverse domenii, folosesc așa-numitele. ciclul izobaric sau arderea deflagrației. Camerele lor de ardere mențin o presiune constantă la care combustibilul arde încet. Un motor bazat pe principiile de deflagrație nu are nevoie de unități deosebit de durabile, cu toate acestea, este limitat în performanțe maxime. Creșterea caracteristicilor de bază, pornind de la un anumit nivel, se dovedește a fi nerezonabil de dificilă.
O alternativă la un motor cu un ciclu izobaric în contextul îmbunătățirii performanței este un sistem cu așa-numitul. combustie prin detonare. În acest caz, reacția de oxidare a combustibilului are loc în spatele undei de șoc care se deplasează cu o viteză mare prin camera de ardere. Acest lucru pune cerințe speciale asupra designului motorului, dar oferă în același timp avantaje evidente. În ceea ce privește eficiența arderii combustibilului, arderea prin detonare este cu 25% mai bună decât arderea prin deflagrație. De asemenea, diferă de arderea cu presiune constantă prin puterea crescută de eliberare a căldurii pe unitatea de suprafață a frontului de reacție. În teorie, este posibil să se mărească acest parametru cu trei până la patru ordine de mărime. În consecință, viteza gazelor reactive poate fi mărită de 20-25 de ori.
Astfel, motorul de detonare, cu eficiența sa crescută, este capabil să dezvolte mai multă tracțiune cu un consum mai mic de combustibil. Avantajele sale față de modelele tradiționale sunt evidente, dar până de curând, progresele în acest domeniu au lăsat mult de dorit. Principiile unui motor cu jet de detonare au fost formulate în 1940 de către fizicianul sovietic Ya. B. Zeldovich, dar produsele finite de acest fel nu au ajuns încă la exploatare. Principalele motive pentru lipsa unui succes real sunt problemele legate de crearea unei structuri suficient de puternice, precum și dificultatea de a lansa și de a menține apoi o undă de șoc folosind combustibili existenți.
Unul dintre ultimele proiecte interne în domeniul motoarelor cu rachete de detonare a fost lansat în 2014 și este dezvoltat la NPO Energomash numit după Academician V. P. Glushko. Conform datelor disponibile, obiectivul proiectului cu codul „Ifrit” a fost acela de a studia principiile de bază ale noii tehnologii cu crearea ulterioară a unui motor de rachetă cu propulsie lichidă care utilizează kerosen și oxigen gazos. Noul motor, numit după demonii de foc din folclorul arab, s-a bazat pe principiul arderii prin detonare de spin. Astfel, în conformitate cu ideea principală a proiectului, unda de șoc trebuie să se deplaseze continuu într-un cerc în interiorul camerei de ardere.
Dezvoltatorul principal al noului proiect a fost NPO Energomash, sau mai bine zis un laborator special creat pe baza acestuia. În plus, mai multe alte organizații de cercetare și dezvoltare au fost implicate în lucrare. Programul a primit sprijin de la Advanced Research Foundation. Prin eforturi comune, toți participanții la proiectul Ifrit au reușit să formeze un aspect optim pentru un motor promițător, precum și să creeze un model de cameră de ardere cu noi principii de funcționare.
Pentru a studia perspectivele întregii direcții și idei noi, așa-numitul. model de cameră de ardere cu detonare care îndeplinește cerințele proiectului. Un astfel de motor experimentat cu o configurație redusă trebuia să folosească kerosen lichid drept combustibil. Oxigenul gazos a fost sugerat ca agent oxidant. În august 2016, a început testarea unui prototip de cameră. Este important ca pentru prima dată în istorie, un proiect de acest gen să fie adus la etapa testelor pe bancă. Anterior, au fost dezvoltate motoare rachete de detonare interne și străine, dar nu testate.
În timpul testelor eșantionului model, s-au obținut rezultate foarte interesante, care arată corectitudinea abordărilor utilizate. Deci, datorită utilizării materialelor și tehnologiilor potrivite, sa dovedit a aduce presiunea din interiorul camerei de ardere la 40 de atmosfere. Puterea produsului experimental a ajuns la 2 tone.
Model de cameră pe o bancă de testare
Anumite rezultate au fost obținute în cadrul proiectului Ifrit, dar motorul de detonare alimentat cu lichid intern este încă departe de a fi aplicat în mod practic. Înainte de introducerea unor astfel de echipamente în noi proiecte de tehnologie, proiectanții și oamenii de știință trebuie să rezolve o serie de probleme cele mai grave. Abia atunci industria rachetelor și spațiului sau industria de apărare vor putea începe să realizeze potențialul noii tehnologii în practică.
La mijlocul lunii ianuarie, Rossiyskaya Gazeta a publicat un interviu cu proiectantul-șef al NPO Energomash, Petr Levochkin, cu privire la starea actuală și perspectivele motoarelor de detonare. Reprezentantul companiei dezvoltatoare a reamintit principalele prevederi ale proiectului și a atins și tema succeselor obținute. În plus, el a vorbit despre posibilele domenii de aplicare a „Ifrit” și structuri similare.
De exemplu, motoarele de detonare pot fi utilizate în aeronavele hipersonice. P. Lyovochkin a reamintit că motoarele propuse acum pentru utilizarea pe astfel de echipamente utilizează combustie subsonică. La viteza hipersonică a aparatului de zbor, aerul care intră în motor trebuie să fie decelerat până la modul sonor. Cu toate acestea, energia de frânare trebuie să conducă la sarcini termice suplimentare pe cadru. La motoarele cu detonație, rata de ardere a combustibilului atinge cel puțin M = 2, 5. Acest lucru face posibilă creșterea vitezei de zbor a aeronavei. O astfel de mașină cu un motor de tip detonare va putea accelera la viteze de opt ori mai mari decât viteza sunetului.
Cu toate acestea, perspectivele reale pentru motoarele rachete de tip detonare nu sunt încă foarte mari. Potrivit lui P. Lyovochkin, „tocmai am deschis ușa către zona de ardere prin detonare”. Oamenii de știință și proiectanții vor trebui să studieze multe aspecte și numai după aceea va fi posibil să se creeze structuri cu potențial practic. Din această cauză, industria spațială va trebui să utilizeze motoare cu propulsie lichidă tradiționale pentru o lungă perioadă de timp, ceea ce, totuși, nu neagă posibilitatea îmbunătățirii lor ulterioare.
Un fapt interesant este că principiul detonării combustiei este utilizat nu numai în domeniul motoarelor rachete. Există deja un proiect intern pentru un sistem de aviație cu o cameră de combustie de tip detonare care funcționează pe principiul impulsului. Un prototip de acest fel a fost adus la încercare și, în viitor, poate da startul unei noi direcții. Noile motoare cu combustie prin lovire pot fi aplicate într-o gamă largă de domenii și înlocuiesc parțial motoarele tradiționale cu turbină cu gaz sau turboreactoare.
Proiectul intern al unui motor de aeronave de detonare este în curs de dezvoltare la OKB im. A. M. Leagăn. Informațiile despre acest proiect au fost prezentate pentru prima dată la forul internațional militar-tehnic de anul trecut „Armata-2017”. La standul companiei-dezvoltator erau materiale pe diverse motoare, atât în serie, cât și în curs de dezvoltare. Printre acestea din urmă a fost un eșantion promițător de detonare.
Esența noii propuneri este de a utiliza o cameră de ardere nestandardă capabilă să detoneze pulsat combustia într-o atmosferă de aer. În acest caz, frecvența „exploziilor” în interiorul motorului trebuie să ajungă la 15-20 kHz. În viitor, este posibil să se mărească în continuare acest parametru, în urma căruia zgomotul motorului va depăși intervalul perceput de urechea umană. Astfel de caracteristici ale motorului pot fi de un anumit interes.
Prima lansare a produsului experimental „Ifrit”
Cu toate acestea, principalele avantaje ale noii centrale electrice sunt asociate cu performanțe îmbunătățite. Testele de bancă ale prototipurilor au arătat că depășesc motoarele tradiționale cu turbină cu gaz cu aproximativ 30% în indicatori specifici. Până la prima demonstrație publică de materiale pe motorul OKB im. A. M. Leagănele au putut obține caracteristici de performanță destul de ridicate. Un motor experimentat de un nou tip a reușit să funcționeze timp de 10 minute fără întrerupere. Durata totală de funcționare a acestui produs la stand în acel moment a depășit 100 de ore.
Reprezentanții companiei de dezvoltare au indicat că este deja posibil să se creeze un nou motor de detonare cu o tracțiune de 2-2,5 tone, potrivit pentru instalarea pe avioane ușoare sau vehicule aeriene fără pilot. În proiectarea unui astfel de motor, se propune utilizarea așa-numitului. dispozitive rezonatoare responsabile de cursul corect al combustiei. Un avantaj important al noului proiect este posibilitatea fundamentală de a instala astfel de dispozitive oriunde în cadru.
Experții din OKB ei. A. M. Cradele lucrează la motoare de avioane cu combustie prin detonare prin impuls de mai bine de trei decenii, dar până în prezent proiectul nu a părăsit stadiul de cercetare și nu are perspective reale. Motivul principal este lipsa unui ordin și finanțarea necesară. Dacă proiectul primește sprijinul necesar, atunci în viitorul previzibil poate fi creat un motor de probă, adecvat pentru utilizarea pe diverse echipamente.
Până în prezent, oamenii de știință și designerii ruși au reușit să arate rezultate foarte remarcabile în domeniul motoarelor cu reacție folosind noi principii de funcționare. Există mai multe proiecte simultan adecvate pentru utilizare în spațiul rachetei și zonele hipersonice. În plus, noile motoare pot fi utilizate și în aviația „tradițională”. Unele proiecte sunt încă în stadii incipiente și nu sunt încă pregătite pentru inspecții și alte lucrări, în timp ce în alte domenii au fost deja obținute cele mai remarcabile rezultate.
Investigând subiectul motoarelor cu jet de combustie cu detonare, specialiștii ruși au reușit să creeze un model de banc de model al unei camere de ardere cu caracteristicile dorite. Produsul experimental „Ifrit” a trecut deja testele, în timpul cărora a fost colectată o cantitate mare de informații variate. Cu ajutorul datelor obținute, dezvoltarea direcției va continua.
Stăpânirea unei noi direcții și traducerea ideilor într-o formă practic aplicabilă vor necesita mult timp și, din acest motiv, în viitorul previzibil, rachetele spațiale și armate în viitorul apropiat vor fi echipate doar cu motoare tradiționale cu propulsie lichidă. Cu toate acestea, lucrarea a părăsit deja stadiul pur teoretic, iar acum fiecare lansare de test a unui motor experimental apropie momentul construirii de rachete cu drepturi depline cu noi centrale electrice.
