Группа исследователей и инженеров из университета Центральной Флориды, работающие вместе со специалистами из Научно-исследовательской лаборатории ВВС США, разработали, построили и провели первые испытания экспериментального образца ротационно-детонационного реактивного двигателя, который использует череду вращающихся взрывов в своем кольцевом канале для достижения сверхэффективной работы. В подавляющем большинстве современных реактивных двигателей используется не взрывное, а постоянное горение топливной смеси. Такое горение, которое представляет собой реакцию между топливом и окислителем, сопровождающуюся выделением большого тепла, является понятным и хорошо контролируемым процессом.

Взрывное (детонационное) горение - процесс более быстрый и более хаотический. По сути, взрыв - это мгновенный выброс энергии, получающийся путем разрыва химических связей в молекуле взрывчатого вещества, при этом, количества этой энергии достаточно для формирования разрушительной ударной волны. Взрывы хороши тогда, когда надо разрушить что-то большое, но обеспечение точного контроля за взрывными процессами является весьма сложной и труднореализуемой задачей.

Но когда речь заходит о преодолении земной гравитации и доставке чего-либо в космос, каждый дополнительный грамм поднимаемого веса значительно влияет на стоимость этого мероприятия. Взрывное горение может обеспечить эквивалентное количество энергии при меньшем количестве сжигаемого топлива и, поэтому, в течении последних 60 лет ученые и инженеры занимались разработкой ротационно-детонационных двигателей для снижения веса космической техники.



Идея ротационно-детонационного двигателя была рождена инженерами из Мичиганского университета в 1950-х годах. Конструкция этого двигателя весьма проста с механической точки зрения, но создание стабильной самоподдерживающейся взрывной волны было непосильной задачей вплоть до последнего времени.

Конструкцию двигателя можно рассматривать, как два цилиндра, вставленные друг в друга с небольшим зазором. В кольцевой промежуток между цилиндрами через сеть отверстий и разрезов подается взрывоопасная смесь, в момент воспламенения которой возникает взрыв, газы от которого устремляются к выходу и создают реактивную тягу. Вместе с этим внутри камеры возникает ударная волна, движущаяся в обратную сторону со скоростью, превышающей скорость звука в пять раз, и она, эта волна, является причиной детонации очередной порции топлива, создавая практически непрерывный взрыв в камере двигателя.

Опытный ротационно-детонационный двигатель является экспериментальной установкой, он создан из медных деталей и имеет выходное сопло, диаметром около 7 сантиметров. В качестве топлива используется смесь кислорода и водорода, но ключевым моментом в этом случае является процентное соотношение компонентов взрывчатой смеси. Даже малое отклонение от нужного значения приводит к тому, что смесь начинает сгорать более медленно, а не взрываться в камере двигателя.



Конструкция ротационно-детонационного двигателя рассматривается сейчас в качестве перспективы установки на ракетах Aerojet Rocketdyne RL-10, в которых используются двигатели, разработки еще 1962 года. Такие ракеты выступают сейчас в качестве верхних ступеней ракет Atlas V и Delta IV, а в перспективе они могут быть использоваться и в ракетах Exploration, OmegA и Vulcan.

Кроме этого интерес к ротационно-детонационным реактивным двигателям проявило командование ВМФ США. Предварительные расчеты и оценки показали, что замена такими двигателями газотурбинных двигателей, используемых сейчас более чем на сотне крупных судов, позволит получить экономию топлива на уровне 10-15 процентов. А это, согласитесь, весьма немало, с учетом того, что эти суда сейчас потребляют в год топливо на сумму в 2 миллиарда долларов.



Ключевые слова:
Ротационный, Детонационный, Двигатель, Камера, Цилиндр, Смесь, Взрыв, Эффективность, Топливо

Первоисточник

Другие новости по теме:

Российские инженеры произвели первые в мире успешные испытания детонационного жидкостного реактивного двигателя

ADVENT - новый высокотемпературный и высокоэффективный авиационный реактивный двигатель

Компания Форд скоро заменит свечи зажигания лазерами.

Дисковые генераторы ударных волн могут стать заменой обычным двигателям внутреннего сгорания.

Лазеры "отправят на пенсию" свечи зажигания, сделав автомобильные двигатели более эффективными.

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.