Motor de foguete detonación: probas, principio de funcionamento, vantaxes

A conquista do espazo exterior está involuntariamente asociada coa nave espacial. O corazón de calquera cohete portador é o seu motor. Debe desenvolver a primeira velocidade espacial - uns 7.9 km / s, para entregar astronautas en órbita, eo segundo espazo para superar o campo gravitacional do planeta. Lograr isto non é doado, pero os científicos están a buscar constantemente novas formas de resolver este problema. Os deseñadores de Rusia avanzaron aínda máis e conseguiron desenvolver un motor de foguete detonante, cuxas probas foron exitosas. Este logro pode ser chamado un avance real no campo da enxeñaría espacial.

Novas características

Por que os motores de detonación teñen grandes esperanzas? Segundo os científicos, a súa capacidade será 10 mil veces máis que a capacidade dos motores de foguetes existentes. Ao mesmo tempo, consumirán moito menos combustible e a súa produción distínguese por baixo custo e rendibilidade. Cal é o motivo?

Trátase da reacción de oxidación do combustible. Se en modernos foguetes se usa o proceso de deflagración: a combustión lenta (subsónica) de combustible a presión constante, o motor de foguete detonación funciona debido á explosión, a detonación da mestura combustible. Ela queima cunha velocidade supersónica coa liberación dunha enorme cantidade de enerxía térmica ao mesmo tempo que a propagación da onda de choque. O desenvolvemento e probas da variante rusa do motor de detonación foi realizado polo laboratorio especializado "Detonation liquid rocket engines" como parte do complexo de produción de Energomash.

A excelencia dos novos motores

O estudo e desenvolvemento de motores de detonación están a ser levados a cabo polos principais científicos do mundo durante 70 anos. A razón principal que impide a creación deste tipo de motor é a combustión espontánea de combustíbel incontrolado. Ademais, a axenda inclúe as tarefas de mestura eficiente de combustible e oxidante, así como a integración da inxección de toberas e aire. Ao solucionar estes problemas, será posible crear un motor de foguete detonante que, polas súas características técnicas, superará o tempo. Ao mesmo tempo, os científicos chaman a tales vantaxes:

1. A capacidade de desenvolver velocidades nos rangos subsónico e hipersónico.
2. A exclusión do deseño de moitas pezas móbiles.
3. Menor masa e custo da central eléctrica.
4. Alta eficiencia termodinámica.

Non se produciu este tipo de motor en serie. Por primeira vez foi probado en avións de baixas voos en 2008. O motor de detonación dos cohetes portadores foi probado primeiro por científicos rusos. É por iso que este evento dá moita importancia.

Principio de funcionamento: pulsado e continuo

Na actualidade, os científicos están a desenvolver dispositivos cun proceso de traballo pulsado e continuo. O principio do motor de foguete de detonación cun esquema de pulso de operación baséase no recheo cíclico da cámara de combustión cunha mestura combustible, a súa consecuente ignición ea liberación de produtos de combustión no medio. En consecuencia, nun proceso continuo, o combustible se alimenta de forma continua á cámara de combustión, o combustible quemase nunha ou máis ondas de detonación que circulan continuamente a través do fluxo. As vantaxes destes motores son:

1. Encendido dunha vez de combustible.
2. Construción relativamente simple.
3. Pequeno e peso das instalacións.
4. Uso máis eficaz da mestura combustible.
5. Baixo nivel de ruído producido, vibración e emisións nocivas.

En perspectiva, utilizando estas vantaxes, o motor de foguetes líquido de detonación do réxime continuo de operación substituirá todas as instalacións existentes debido ás súas características de tamaño e custo.

Probas do motor detonante

As primeiras probas da planta detonación doméstica realizáronse no marco dun proxecto establecido polo Ministerio de Educación e Ciencia. Como prototipo, presentouse un pequeno motor cunha cámara de combustión de 100 mm de diámetro e un ancho de ancho de 5 mm de canle. As probas realizáronse nun banco de probas especial, os indicadores foron rexistrados ao traballar en varios tipos de mestura combustible - hidróxeno-osíxeno, gas natural-osíxeno, propano-butano-osíxeno.

As probas do motor de foguete de detonación sobre osíxeno-hidróxeno demostraron que o ciclo termodinámico destas unidades é un 7% máis eficiente que cando se operan outras unidades. Ademais, confirmouse experimentalmente que a medida que a cantidade de combustible alimentado aumenta, o empuxe así como a cantidade de ondas de detonación eo aumento de velocidade rotacional.

Analogos noutros países

Os científicos de países líderes están involucrados no desenvolvemento de motores de detonación. Os máis grandes éxitos nesta dirección foron alcanzados por diseñadores de EE. UU. Nos seus modelos realizáronse unha forma ininterrumpida de traballo, ou rotacional. Os militares de Estados Unidos planean utilizar estas instalacións para equipar os buques de superficie. Debido á súa menor masa e dimensións menores, con alta potencia de saída, axudarán a aumentar a eficacia dos barcos de combate.

A mestura estequiométrica de hidróxeno e osíxeno usa para o seu traballo o motor de foguete detonante estadounidense. As vantaxes dunha fonte de enerxía de tal natureza son fundamentalmente as queimaduras de osíxeno tanto como se require para a oxidación do hidróxeno. Agora o goberno de Estados Unidos gasta varios millóns de dólares para fornecer buques militares con combustible de carbono. O combustible estequiométrico reducirá os custos varias veces.

Outras orientacións de desenvolvemento e perspectivas

Os novos datos obtidos como resultado das probas de motor de detonación determinaron o uso de métodos fundamentalmente novos para a construción dun esquema de traballo con combustibles líquidos. Pero para o funcionamento destes motores debe ter alta resistencia térmica tendo en conta a gran cantidade de enerxía térmica liberada. Polo momento, estase desenvolvendo un revestimento especial que asegurará o desempeño da cámara de combustión baixo impacto a altas temperaturas. Un lugar especial en investigacións posteriores é a creación de cabezas de mestura, coa axuda das cales será posible obter gotículas de material combustible dun tamaño, concentración e composición determinados. Ao resolver estes problemas, crearase un novo motor de foguetes líquidos de detonación, que servirá de base para unha nova clase de cohetes portadores.