Жарылу зымыран қозғалтқышы: сынақтар, жұмыс принципі, артықшылықтары

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Ғарышты зерттеу ғарыш аппараттарымен еріксіз байланысты. Кез келген зымыран тасығыштың жүрегі - оның қозғалтқышы. Ол ғарышкерлерді орбитаға жеткізу үшін бірінші ғарыштық жылдамдықты - шамамен 7,9 км/с, ал екінші ғарыштық жылдамдықты планетаның гравитациялық өрісін еңсеру үшін әзірлеуі керек.

Оған жету оңай емес, бірақ ғалымдар бұл мәселені шешудің жаңа жолдарын үнемі іздестіруде. Ресейлік дизайнерлер одан да алға шығып, сынақтары сәтті аяқталатын детонациялық зымыран қозғалтқышын жасай алды. Бұл жетістікті ғарыш техникасы саласындағы нағыз серпіліс деп атауға болады.

Жаңа мүмкіндіктер

Неліктен детонациялық қозғалтқыштарға үлкен үміт артылады? Ғалымдардың пікірінше, олардың қуаты қазіргі зымыран қозғалтқыштарының қуатынан 10 мың есе артық болады. Сонымен бірге олар отынды әлдеқайда аз тұтынады, ал олардың өндірісі төмен құнымен және рентабельділігімен ерекшеленеді. Ол неменбайланысты ма?

Бұл отынның тотығу реакциясына қатысты. Егер қазіргі зымырандарда дефлаграция процесі қолданылса - тұрақты қысымда отынның баяу (субсоникалық) жануы, онда детонациялық зымыран қозғалтқышы жанғыш қоспаның жарылуына, жарылуына байланысты жұмыс істейді. Ол дыбыстан жоғары жылдамдықпен жанып, соққы толқыны тараған кезде үлкен көлемдегі жылу энергиясын шығарады.

Детонациялық қозғалтқыштың орыс тіліндегі нұсқасын әзірлеу және сынауды «Энергомаш» өндірістік кешенінің құрамындағы «Detonation LRE» мамандандырылған зертханасы жүргізді.

Жаңа қозғалтқыштардың артықшылығы

Әлемнің жетекші ғалымдары 70 жыл бойы детонациялық қозғалтқыштарды зерттеп, жасап келеді. Қозғалтқыштың бұл түрін жасауға кедергі келтіретін негізгі себеп - жанармайдың бақыланбайтын өздігінен жануы. Сонымен қатар, жанармай мен тотықтырғышты тиімді араластыру, сондай-ақ саптама мен ауа сорғышты біріктіру күн тәртібінде болды.

Бұл мәселелерді шешу арқылы техникалық сипаттамалары бойынша уақытты басып озатын детонациялық зымыран қозғалтқышын жасауға болады. Сонымен бірге ғалымдар оның артықшылықтарын былай деп атайды:

1. Дыбыстық және гипердыбыстық диапазондағы жылдамдықтарды дамыту мүмкіндігі.
2. Көп қозғалатын бөліктерді құрастырыңыз.
3. Электр станциясының төменгі массасы мен құны.
4. Жоғары термодинамикалық тиімділік.

Қозғалтқыштың бұл түрі сериялы түрде шығарылмаған. Ол алғаш рет 2008 жылы төмен ұшатын ұшақтарда сынақтан өтті. Зымыран-тасығыштардың детонациялық қозғалтқышын ресейлік ғалымдар алғаш рет сынақтан өткізді. Сондықтан бұл шараға үлкен мән берілген.

Жұмыс принципі: импульстік және үздіксіз

Қазір ғалымдар импульстік және үздіксіз жұмыс процесі бар қондырғыларды әзірлеуде. Импульстік жұмыс схемасы бар детонациялық зымыран қозғалтқышының жұмыс істеу принципі жану камерасын жанғыш қоспамен циклдік толтыруға, оның кезекпен тұтануына және жану өнімдерін қоршаған ортаға шығаруға негізделген.

Сәйкесінше, үздіксіз жұмыс процесінде жанармай жану камерасына үздіксіз беріледі, отын ағын бойымен үздіксіз айналатын бір немесе бірнеше детонациялық толқындарда жанады. Мұндай қозғалтқыштардың артықшылықтары:

1. Жанармайдың бір рет тұтануы.
2. Салыстырмалы қарапайым дизайн.
3. Бірліктердің шағын өлшемі мен салмағы.
4. Жанғыш қоспаны тиімдірек пайдалану.
5. Төмен шу, діріл және шығарындылар.

Келешекте осы артықшылықтарды пайдалана отырып, үздіксіз жұмыс істейтін детонациялық сұйық отынды зымыран қозғалтқышы өзінің салмағына, өлшеміне және құнына байланысты барлық қолданыстағы қондырғыларды ауыстырады.

Сынақ детонациялық қозғалтқыш

Шемінде отандық детонациялық қондырғының алғашқы сынақтары өттіжобасы Білім және ғылым министрлігімен бекітілген. Прототип ретінде диаметрі 100 мм жану камерасы және 5 мм сақиналы арнасы бар шағын қозғалтқыш ұсынылды. Сынақтар арнайы стендте жүргізілді, индикаторлар жанғыш қоспаның әртүрлі түрлерімен жұмыс істеу кезінде жазылды - сутегі-оттегі, табиғи газ-оттегі, пропан-бутан-оттегі.

Оттегі-сутекті отынмен жұмыс істейтін зымыран қозғалтқышының сынаулары бұл қондырғылардың термодинамикалық циклі басқа қондырғыларға қарағанда 7% тиімдірек екенін дәлелдеді. Сонымен қатар, жеткізілетін отын мөлшерінің ұлғаюымен итеру күші де, детонациялық толқындар саны мен айналу жылдамдығы да арта түсетіні тәжірибе жүзінде расталды.

Басқа елдердегі аналогтар

Детонациялық қозғалтқыштарды әлемнің жетекші елдерінің ғалымдары жасауда. Бұл бағытта ең үлкен жетістікке АҚШ дизайнерлері қол жеткізді. Өз үлгілерінде олар үздіксіз жұмыс режимін немесе айналмалы режимді жүзеге асырды. АҚШ әскері бұл қондырғыларды жер үсті кемелерін жабдықтау үшін пайдалануды жоспарлап отыр. Салмағы жеңіл және шағын өлшемдері жоғары шығу қуатымен олар жауынгерлік катерлердің тиімділігін арттыруға көмектеседі.

Сутегі мен оттегінің стехиометриялық қоспасы американдық зымыранның жарылғыш қозғалтқышында қолданылады. Мұндай энергия көзінің артықшылығы, ең алдымен, экономикалық болып табылады - оттегі сутекті тотықтыру үшін қанша қажет болса, дәл солай жанады. ҚазіргеАҚШ үкіметі әскери кемелерді көміртекті отынмен қамтамасыз ету үшін бірнеше миллиард доллар жұмсайды. Стейхиометриялық отын шығындарын бірнеше есе азайтады.

Одан әрі даму бағыттары мен перспективалары

Детонациялық қозғалтқыштарды сынау нәтижесінде алынған жаңа деректер сұйық отынмен жұмыс істеу схемасын құрудың принципті жаңа әдістерін қолдануды анықтады. Бірақ жұмыс істеу үшін мұндай қозғалтқыштар шығарылатын жылу энергиясының көп мөлшеріне байланысты жоғары ыстыққа төзімділікке ие болуы керек. Қазіргі уақытта жоғары температура әсерінен жану камерасының жұмысын қамтамасыз ететін арнайы жабын әзірленуде.

Ары қарайғы зерттеулерде ерекше орын араластырғыш бастарды жасау болып табылады, оның көмегімен берілген мөлшердегі, концентрациядағы және құрамдағы жанғыш материалдың тамшыларын алуға болады. Осы мәселелерді шешу үшін зымыран тасығыштардың жаңа сыныбының негізіне айналатын жаңа детонациялық сұйық отынды зымыран қозғалтқышы жасалады.