Detonációs rakétamotor: tesztek, működési elv, előnyök

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

Az űrkutatás önkéntelenül is kapcsolódik az űrhajókhoz. Minden hordozórakéta szíve a motorja. Ki kell fejlesztenie az első űrsebességet – körülbelül 7,9 km/s-t, hogy az űrhajósokat pályára állítsa, és a második űrsebességet, hogy legyőzze a bolygó gravitációs terét.

Ezt nem könnyű elérni, de a tudósok folyamatosan új módszereket keresnek a probléma megoldására. Az orosz tervezők még tovább mentek, és sikerült kifejleszteniük egy detonációs rakétamotort, amelynek tesztjei sikerrel zárultak. Ez az eredmény igazi áttörésnek nevezhető az űrmérnöki területen.

Új szolgáltatások

Miért fűznek nagy reményeket a detonációs motorokhoz? A tudósok szerint teljesítményük 10 ezerszer nagyobb lesz, mint a meglévő rakétahajtóművek teljesítménye. Ugyanakkor sokkal kevesebb üzemanyagot fogyasztanak, és termelésüket alacsony költségek és jövedelmezőség jellemzi. mi van velekapcsolódó?

Minden az üzemanyag oxidációs reakciójáról szól. Ha a modern rakéták deflagrációs folyamatot alkalmaznak - az üzemanyag lassú (szubszonikus) égése állandó nyomáson, akkor a detonációs rakétamotor a robbanás, az éghető keverék robbanása miatt működik. Szuperszonikus sebességgel ég, és hatalmas mennyiségű hőenergiát szabadít fel a lökéshullám terjedésével egy időben.

A robbanómotor orosz változatának fejlesztését és tesztelését a „Detonation LRE” speciális laboratórium végezte az „Energomash” gyártókomplexum részeként.

Az új motorok fölénye

A világ vezető tudósai 70 éve foglalkoznak robbanómotorok tanulmányozásával és fejlesztésével. Az ilyen típusú motorok létrehozásának fő oka az üzemanyag ellenőrizetlen spontán égése. Emellett napirendre került az üzemanyag és az oxidálószer hatékony keverése, valamint a fúvóka és a légbeömlő integrálása.

Ezen problémák megoldásával lehetőség nyílik egy detonációs rakétahajtómű létrehozására, amely műszaki jellemzőit tekintve túllépi az időt. Ugyanakkor a tudósok az előnyeit:

1. A szubszonikus és hiperszonikus tartományban a sebesség fejlesztésének képessége.
2. Sok mozgó alkatrész tervezése.
3. Az erőmű kisebb tömege és költsége.
4. Magas termodinamikai hatásfok.

Ez a típusú motor nem készült sorozatban. 2008-ban tesztelték először alacsonyan repülő repülőgépeken. Orosz tudósok először tesztelték a hordozórakéták detonációs motorját. Ezért kap ez az esemény olyan nagy jelentőséget.

Működési elv: impulzus és folyamatos

Jelenleg a tudósok impulzusos és folyamatos munkafolyamatú létesítményeket fejlesztenek. Az impulzusos működésű detonációs rakétamotor működési elve az égéstér éghető keverékkel való ciklikus feltöltésén, annak szekvenciális gyújtásán és az égéstermékek környezetbe történő kibocsátásán alapul.

Ennek megfelelően a folyamatos munkafolyamat során a tüzelőanyag folyamatosan kerül az égéstérbe, az üzemanyag egy vagy több detonációs hullámban ég el, amelyek folyamatosan keringenek az áramlásban. Az ilyen motorok előnyei:

1. Az üzemanyag egyszeri gyújtása.
2. Viszonylag egyszerű kialakítás.
3. Az egységek kis mérete és súlya.
4. Az éghető keverék hatékonyabb felhasználása.
5. Alacsony zaj, vibráció és károsanyag-kibocsátás.

A jövőben, ezeket az előnyöket kihasználva, egy folyamatos működésű detonációs folyékony-hajtóanyagú rakétahajtómű tömege, mérete és költségjellemzői miatt felváltja az összes meglévő berendezést.

Tesztelje meg a robbanómotort

A hazai detonációs berendezés első tesztjei a keretén belül zajlottakaz Oktatási és Tudományos Minisztérium által létrehozott projekt. Prototípusként egy 100 mm átmérőjű égéstérrel és 5 mm gyűrű alakú csatornaszélességgel rendelkező kis motort mutattak be. A teszteket speciális állványon végezték, a mutatókat rögzítették különféle típusú éghető keverékek - hidrogén-oxigén, földgáz-oxigén, propán-bután-oxigén - esetén.

Az oxigén-hidrogén üzemanyaggal hajtott detonációs rakétamotorok tesztjei bebizonyították, hogy ezeknek az egységeknek a termodinamikai ciklusa 7%-kal hatékonyabb, mint más egységeké. Ezenkívül kísérletileg igazolták, hogy a betáplált üzemanyag mennyiségének növekedésével a tolóerő is növekszik, valamint a detonációs hullámok száma és a forgási sebesség.

Analógok más országokban

A robbanómotorokat a világ vezető országainak tudósai fejlesztik. Az Egyesült Államok tervezői ebben az irányban érték el a legnagyobb sikert. Modelleikben a folyamatos működési módot, vagyis a forgást valósították meg. Az amerikai hadsereg ezeket a berendezéseket tervezi a felszíni hajók felszerelésére használni. Könnyebb súlyuknak és kis méretüknek, valamint nagy kimeneti teljesítményüknek köszönhetően növelik a harci csónakok hatékonyságát.

A hidrogén és az oxigén sztöchiometrikus keverékét használja egy amerikai detonációs rakétahajtómű. Az ilyen energiaforrás előnyei elsősorban gazdaságosak - az oxigén pontosan annyit éget el, amennyi a hidrogén oxidálásához szükséges. Most azértAz Egyesült Államok kormánya több milliárd dollárt költ a hadihajók szén-dioxid-üzemanyaggal való ellátására. A sztöchiometrikus üzemanyag többszörösére csökkenti a költségeket.

További fejlesztési irányok és kilátások

A robbanómotorok tesztjei eredményeként kapott új adatok alapvetően új módszerek alkalmazását határozták meg a folyékony tüzelőanyaggal történő üzemelési séma felépítésében. A működéshez azonban az ilyen motoroknak nagy hőállósággal kell rendelkezniük a felszabaduló nagy mennyiségű hőenergia miatt. Jelenleg egy speciális bevonat fejlesztés alatt áll, amely biztosítja az égéstér magas hőmérsékletű működését.

Különleges helyet foglal el a további kutatásokban a keverőfejek létrehozása, amelyekkel adott méretű, koncentrációjú és összetételű éghető anyagcseppeket lehet majd nyerni. E problémák megoldására új detonációs folyékony-hajtóanyagú rakétamotort hoznak létre, amely egy új hordozórakéta-osztály alapja lesz.