Ang umiiral na mga sistema ng propulsyon para sa mga aviation at missile ay nagpapakita ng napakataas na pagganap, ngunit malapit na sa limitasyon ng kanilang mga kakayahan. Upang higit na madagdagan ang mga parameter ng thrust, na lumilikha ng isang batayan para sa pagpapaunlad ng aviation rocket at space industry, kailangan ng iba pang mga engine, kasama na. na may bagong mga prinsipyo ng trabaho. Mahusay na pag-asa ay naka-pin sa tinatawag na. mga detonation engine. Ang nasabing mga sistema ng klase ng pulso ay nasubok na sa mga laboratoryo at sa sasakyang panghimpapawid.
Mga prinsipyong pisikal
Ang umiiral at nagpapatakbo ng mga likidong fuel engine ay gumagamit ng subsonic combustion o deflagration. Ang isang reaksyon ng kemikal na kinasasangkutan ng gasolina at isang oxidizer ay bumubuo ng isang harap na gumagalaw sa pamamagitan ng silid ng pagkasunog sa isang bilis ng subsonic. Ang pagkasunog na ito ay naglilimita sa dami at bilis ng mga reaktibong gas na dumadaloy mula sa nozel. Alinsunod dito, ang maximum na tulak ay limitado din.
Ang pagkasunog ng detonation ay isang kahalili. Sa kasong ito, ang reaksyon ng harap ay gumagalaw sa isang bilis ng supersonic, na bumubuo ng isang shock wave. Ang combustion mode na ito ay nagdaragdag ng ani ng mga produktong gas at nagbibigay ng mas mataas na lakas.
Ang detonation engine ay maaaring gawin sa dalawang bersyon. Sa parehong oras, ang salpok o pulsating motor (IDD / PDD) at umiinog / umiikot ay binubuo. Ang kanilang pagkakaiba ay nakasalalay sa mga prinsipyo ng pagkasunog. Ang rotary engine ay nagpapanatili ng isang pare-pareho na reaksyon, habang ang impulse engine ay nagpapatakbo ng sunud-sunod na "pagsabog" ng isang pinaghalong fuel at oxidizer.
Bumubuo ng tulak
Sa teorya, ang disenyo nito ay hindi mas kumplikado kaysa sa isang tradisyonal na ramjet o likido-propellant na rocket engine. May kasamang silid ng pagkasunog at pagpupulong ng nguso ng gripo, pati na rin mga paraan para sa pagbibigay ng fuel at oxidizer. Sa kasong ito, ang mga espesyal na paghihigpit ay ipinapataw sa lakas at tibay ng istraktura na nauugnay sa mga kakaibang katangian ng operasyon ng engine.
Sa panahon ng operasyon, ang mga injector ay nagbibigay ng fuel sa silid ng pagkasunog; ang oxidizer ay ibinibigay mula sa himpapawid gamit ang isang aparato ng paggamit ng hangin. Matapos ang pagbuo ng halo, nangyayari ang pag-aapoy. Dahil sa tamang pagpili ng mga bahagi ng gasolina at mga sukat ng paghahalo, ang pinakamainam na pamamaraan ng pag-aapoy at ang pagsasaayos ng silid, nabuo ang isang shock wave na gumagalaw sa direksyon ng nozel ng engine. Ang kasalukuyang antas ng teknolohiya ay ginagawang posible upang makakuha ng isang bilis ng alon hanggang sa 2.5-3 km / s na may kaukulang pagtaas sa thrust.
Gumagamit ang IDD ng isang pulso na prinsipyo ng pagpapatakbo. Nangangahulugan ito na pagkatapos ng pagpapasabog at paglabas ng mga reaktibo na gas, ang silid ng pagkasunog ay hinipan, muling pinuno ng isang halo - at isang bagong "pagsabog" ang sumusunod. Upang makakuha ng isang mataas at matatag na tulak, ang siklo na ito ay dapat na isagawa sa isang mataas na dalas, mula sampu hanggang libu-libong beses bawat segundo.
Mga kahirapan at kalamangan
Ang pangunahing bentahe ng IDD ay ang teoretikal na posibilidad ng pagkuha ng pinahusay na mga katangian na nagbibigay ng higit na kahalagahan kaysa sa mayroon at prospective na ramjet at likidong-propellant engine. Kaya, sa parehong tulak, ang salpok na motor ay naging mas siksik at magaan. Alinsunod dito, ang isang mas malakas na yunit ay maaaring malikha sa parehong mga sukat. Bilang karagdagan, ang naturang engine ay mas simple sa disenyo, dahil hindi ito nangangailangan ng isang bahagi ng instrumento.
Ang IDD ay pagpapatakbo sa isang malawak na hanay ng mga bilis, mula sa zero (sa simula ng rocket) hanggang sa hypersonic. Maaari itong makahanap ng aplikasyon sa mga rocket at space system at sa aviation - sa mga larangan ng sibilyan at militar. Sa lahat ng mga kaso, ang mga tampok na katangian nito ay ginagawang posible upang makakuha ng ilang mga pakinabang sa tradisyunal na mga system. Nakasalalay sa mga pangangailangan, posible na lumikha ng isang rocket IDD gamit ang isang oxidizer mula sa isang tanke, o isang air-reactive na kumukuha ng oxygen mula sa himpapawid.
Gayunpaman, may mga makabuluhang sagabal at kahirapan. Kaya, upang makabisado ang isang bagong direksyon, kinakailangan upang magsagawa ng iba't ibang mga kumplikadong pag-aaral at mga eksperimento sa kantong ng iba't ibang mga agham at disiplina. Ang tiyak na prinsipyo sa pagpapatakbo ay gumagawa ng mga espesyal na pangangailangan sa disenyo ng engine at mga materyales nito. Ang presyo ng mataas na itulak ay nadagdagan ang mga naglo-load na maaaring makapinsala o makasira sa istraktura ng engine.
Ang hamon ay upang matiyak ang isang mataas na rate ng paghahatid ng gasolina at oxidant, naaayon sa kinakailangang dalas ng pagpapasabog, pati na rin upang magsagawa ng isang paglilinis bago ang paghahatid ng gasolina. Bilang karagdagan, ang isang hiwalay na problema sa engineering ay ang paglulunsad ng isang shock wave sa bawat ikot ng operasyon.
Dapat pansinin na hanggang ngayon, ang IDD, sa kabila ng lahat ng pagsisikap ng mga siyentista at taga-disenyo, ay hindi handa na lumampas sa mga laboratoryo at mga site ng pagsubok. Ang mga disenyo at teknolohiya ay nangangailangan ng karagdagang pag-unlad. Samakatuwid, hindi pa kinakailangan na pag-usapan ang pagpapakilala ng mga bagong makina sa pagsasanay.
Kasaysayan ng teknolohiya
Nakakausisa na ang prinsipyo ng isang pulsed detonation engine ay unang iminungkahi hindi ng mga siyentista, ngunit ng mga manunulat ng science fiction. Halimbawa, ang submarino na "Pioneer" mula sa nobela ni G. Adamov na "The Mystery of Two Oceans" ay gumamit ng IDD sa isang pinaghalong hydrogen-oxygen gas. Ang mga katulad na ideya na naisip sa iba pang mga likhang sining.
Ang siyentipikong pagsasaliksik sa paksa ng mga detonation engine ay nagsimula nang kaunti kalaunan, sa mga apatnapung taon, at ang mga nagpasimula ng direksyon ay mga siyentipiko ng Soviet. Sa hinaharap, sa iba't ibang mga bansa, ang mga pagtatangka ay paulit-ulit na ginawa upang lumikha ng isang nakaranasang IDD, ngunit ang kanilang tagumpay ay seryosong nalimitahan ng kakulangan ng mga kinakailangang teknolohiya at materyales.
Noong Enero 31, 2008, ang ahensya ng DARPA ng Kagawaran ng Depensa ng Estados Unidos at ang Air Force Laboratory ay nagsimulang subukan ang unang lumilipad na laboratoryo gamit ang isang uri ng hangin na paghinga na IDD. Ang orihinal na makina ay na-install sa isang nabagong Long-EZ sasakyang panghimpapawid mula sa mga Scale Composite. Kasama sa planta ng kuryente ang apat na tubular combustion chambers na may likidong supply ng gasolina at paggamit ng hangin mula sa himpapawid. Sa dalas ng pagpaputok ng 80 Hz, isang tulak na tinatayang. 90 kgf, na sapat lamang para sa isang magaan na sasakyang panghimpapawid.
Ipinakita ng mga pagsubok na ito ang pangunahing pagiging angkop ng IDD para magamit sa pagpapalipad, at ipinakita rin ang pangangailangan na pagbutihin ang mga disenyo at dagdagan ang kanilang mga katangian. Sa parehong 2008, ang prototype sasakyang panghimpapawid ay naipadala sa museo, at ang DARPA at mga kaugnay na samahan ay nagpatuloy na gumana. Naiulat ito tungkol sa posibilidad ng paggamit ng IDD sa nangangako ng mga missile system - ngunit sa ngayon ay hindi pa ito nabuo.
Sa ating bansa, ang paksa ng IDD ay pinag-aralan sa antas ng teorya at kasanayan. Halimbawa, noong 2017, isang artikulo tungkol sa mga pagsubok ng isang detonation ramjet engine na tumatakbo sa gas na hydrogen ay lumitaw sa journal na Combustion and Explosion. Gayundin, nagpapatuloy ang trabaho sa mga rotary detonation engine. Ang isang likidong-propellant na rocket motor, na angkop para magamit sa mga missile, ay binuo at nasubok. Pinag-aaralan ang isyu ng paggamit ng mga nasabing teknolohiya sa mga sasakyang panghimpapawid. Sa kasong ito, ang silid ng pagkasunog ng detonation ay isinama sa turbojet engine.
Mga Pananaw ng Teknolohiya
Ang mga detonation engine ay may malaking interes mula sa pananaw ng kanilang aplikasyon sa iba't ibang mga patlang at larangan. Dahil sa inaasahang pagtaas sa mga pangunahing katangian, maaari nilang, kahit papaano, pisilin ang mga sistema ng mga mayroon nang mga klase. Gayunpaman, ang pagiging kumplikado ng teoretikal at praktikal na pag-unlad ay hindi pa pinapayagan silang magamit upang magamit sa pagsasanay.
Gayunpaman, ang mga positibong kalakaran ay sinusunod sa mga nagdaang taon. Ang mga detonation engine sa pangkalahatan, kasama ang pulsed, lalong lumilitaw sa balita mula sa mga laboratoryo. Ang pagpapaunlad ng direksyong ito ay nagpapatuloy, at sa hinaharap ay maibibigay nito ang nais na mga resulta, kahit na ang oras ng paglitaw ng mga nangangako na sample, ang kanilang mga katangian at lugar ng aplikasyon ay pinag-uusapan pa rin. Gayunpaman, pinapayagan kami ng mga mensahe ng mga nakaraang taon na tumingin sa hinaharap na may pag-asa.
