Detonatieraketmotor: tests, werkingsprincipe, voordelen

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Ruimteverkenning wordt onvrijwillig geassocieerd met ruimtevaartuigen. Het hart van elk draagraket is de motor. Het moet de eerste ruimtesnelheid ontwikkelen - ongeveer 7,9 km / s om de astronauten in een baan om de aarde te brengen, en de tweede ruimtesnelheid om het zwaartekrachtveld van de planeet te overwinnen.

Het is niet eenvoudig om dit te bereiken, maar wetenschappers zijn voortdurend op zoek naar nieuwe manieren om dit probleem op te lossen. Ontwerpers uit Rusland gingen nog verder en slaagden erin een detonatieraketmotor te ontwikkelen, waarvan de tests met succes eindigden. Deze prestatie kan een echte doorbraak worden genoemd op het gebied van ruimtevaarttechniek.

Nieuwe functies

Waarom zijn er hoge verwachtingen van detonatiemotoren? Volgens wetenschappers zal hun vermogen 10.000 keer groter zijn dan het vermogen van bestaande raketmotoren. Tegelijkertijd zullen ze veel minder brandstof verbruiken en zal hun productie worden gekenmerkt door lage kosten en winstgevendheid. Waar is het mee?gerelateerd?

Het draait allemaal om de oxidatiereactie van de brandstof. Als moderne raketten het deflagratieproces gebruiken - langzame (subsonische) verbranding van brandstof bij constante druk, dan functioneert de detonatieraketmotor als gevolg van de explosie, detonatie van het brandbare mengsel. Het brandt met supersonische snelheden, waarbij enorme hoeveelheden thermische energie vrijkomen terwijl de schokgolf zich voortplant.

De ontwikkeling en het testen van de Russische versie van de detonatiemotor werd uitgevoerd door het gespecialiseerde laboratorium "Detonation LRE" als onderdeel van het productiecomplex "Energomash".

De superioriteit van nieuwe motoren

'S Werelds toonaangevende wetenschappers bestuderen en ontwikkelen al 70 jaar detonatiemotoren. De belangrijkste reden die de creatie van dit type motor verhindert, is de ongecontroleerde zelfontbranding van brandstof. Daarnaast stonden het efficiënt mengen van brandstof en oxidatiemiddel, evenals de integratie van de verstuiver en luchtinlaat op de agenda.

Door deze problemen op te lossen, zal het mogelijk zijn om een detonatieraketmotor te maken die, gezien zijn technische kenmerken, de tijd zal inhalen. Tegelijkertijd noemen wetenschappers de voordelen ervan:

1. Het vermogen om snelheden te ontwikkelen in het subsonische en hypersonische bereik.
2. Ontwerp veel bewegende delen.
3. Lagere massa en kosten van de energiecentrale.
4. Hoge thermodynamische efficiëntie.

Dit type motor is niet in serie geproduceerd. Het werd voor het eerst getest op laagvliegende vliegtuigen in 2008. De detonatiemotor voor draagraketten werd voor het eerst getest door Russische wetenschappers. Daarom wordt aan dit evenement zo'n groot belang gehecht.

Werkingsprincipe: puls en continu

Momenteel ontwikkelen wetenschappers installaties met een pulserende en continue workflow. Het werkingsprincipe van een detonatieraketmotor met een gepulseerd werkingsschema is gebaseerd op de cyclische vulling van de verbrandingskamer met een brandbaar mengsel, de sequentiële ontsteking en het vrijkomen van verbrandingsproducten in de omgeving.

Bij een continu werkproces wordt de brandstof dus continu in de verbrandingskamer gevoerd, de brandstof verbrandt in een of meer detonatiegolven die continu door de stroom circuleren. De voordelen van dergelijke motoren zijn:

1. Eenvoudige ontsteking van brandstof.
2. Relatief eenvoudig ontwerp.
3. Klein formaat en gewicht van de eenheden.
4. Efficiënter gebruik van het brandbare mengsel.
5. Laag geluid, trillingen en emissies.

In de toekomst zal een detonatie-raketmotor met vloeibare stuwstof die continu in werking is, gebruikmakend van deze voordelen, alle bestaande installaties vervangen vanwege zijn gewicht, grootte en kostenkenmerken.

Ontploffingsmotor testen

De eerste tests van de binnenlandse detonatie-installatie vonden plaats in het kader vanproject opgezet door het ministerie van Onderwijs en Wetenschappen. Een kleine motor met een verbrandingskamer met een diameter van 100 mm en een ringvormige kanaalbreedte van 5 mm werd als prototype gepresenteerd. De tests werden uitgevoerd op een speciale standaard, indicatoren werden geregistreerd bij het werken aan verschillende soorten brandbare mengsels - waterstof-zuurstof, aardgas-zuurstof, propaan-butaan-zuurstof.

Tests van detonatieraketmotor aangedreven door zuurstof-waterstofbrandstof hebben aangetoond dat de thermodynamische cyclus van deze eenheden 7% efficiënter is dan die van andere eenheden. Bovendien werd experimenteel bevestigd dat met een toename van de hoeveelheid toegevoerde brandstof, ook de stuwkracht toeneemt, evenals het aantal detonatiegolven en de rotatiesnelheid.

Analogen in andere landen

Detonatiemotoren worden ontwikkeld door wetenschappers uit toonaangevende landen van de wereld. Ontwerpers uit de VS hebben in deze richting het grootste succes behaald. In hun modellen implementeerden ze een continue modus of rotatie. Het Amerikaanse leger is van plan deze installaties te gebruiken om oppervlakteschepen uit te rusten. Vanwege hun lichtere gewicht en kleine formaat met een hoog uitgangsvermogen, zullen ze de effectiviteit van gevechtsboten helpen vergroten.

Een stoichiometrisch mengsel van waterstof en zuurstof wordt gebruikt door een Amerikaanse detonatieraketmotor. De voordelen van een dergelijke energiebron zijn vooral economisch - zuurstof verbrandt precies zoveel als nodig is om waterstof te oxideren. Nu voorDe Amerikaanse regering geeft enkele miljarden dollars uit om oorlogsschepen van koolstofbrandstof te voorzien. Stoichiometrische brandstof zal de kosten meerdere keren verlagen.

Verdere ontwikkelingsrichtingen en vooruitzichten

Nieuwe gegevens die zijn verkregen als resultaat van tests met detonatiemotoren hebben het gebruik van fundamenteel nieuwe methoden bepaald voor het construeren van een schema voor het werken op vloeibare brandstof. Maar voor gebruik moeten dergelijke motoren een hoge hittebestendigheid hebben vanwege de grote hoeveelheid vrijgekomen thermische energie. Op dit moment wordt een speciale coating ontwikkeld die de werking van de verbrandingskamer bij blootstelling aan hoge temperaturen zal garanderen.

Een speciale plaats in verder onderzoek is het creëren van mengkoppen, waarmee het mogelijk wordt om druppels brandbaar materiaal van een bepaalde grootte, concentratie en samenstelling te verkrijgen. Om deze problemen aan te pakken, zal een nieuwe raketmotor met vloeibare stuwstof worden ontwikkeld, die de basis zal worden van een nieuwe klasse lanceervoertuigen.