Сучасні винаходи у США

У ньому реалізована можливість постійної незгасаючої детонації паливної суміші в кільцевій камері згоряння. Вперше таке явище, що отримало назву спінової, або обертової, детонації, в 1956 році описав радянський вчений Богдан Войцеховський. Саме явище було відкрито в 1926 році у Великобританії — було відмічено, що в деяких системах замість очікуваної плоскої детонаційної хвилі виникала яскрава “голова”, що обертається по спіралі.

Завдяки фоторегістратору власного винаходу Войцеховському вдалося сфотографувати фронт ударної хвилі, що рухається в паливній суміші в кільцевій камері згоряння. На відміну від плоскої детонації, в детонації спину виникає єдина поперечна ударна хвиля, за якою слідує шар непрореагувавшого нагрітого газу, а потім зона хімічної реакції. Така хвиля “оббігає” кільцеву камеру згоряння. Марлен Топчіян, професор Інституту гідродинаміки імені Лаврентьєва, в якому довгий час працював Войцеховський, описав цю камеру як “сплющений бублик”.

Для отримання обертової детонації в кільцеву камеру згоряння радіально подається паливна суміш (причому паливо і окислювач можуть надходити роздільно, а їх змішування і стиснення забезпечує детонаційна хвиля). В інтерв’ю газеті “Наука в Сибіру” Топчіян розповів, що, поки детонаційна хвиля “оббігає” кільцеву камеру згоряння, паливна суміш за нею встигає оновитися — “і кожного разу перед хвилею виявляється свіжа суміш”. Таким чином і забезпечується стаціонарність детонації.

На відміну від циклу Брайтона, при якому тиск в системі після згоряння палива залишається величиною постійною, при детонації за час хімічного горіння суміші тиск у камері згоряння не встигає значно змінитися, але потім зростає стрибкоподібно в рази і може перевищувати сто атмосфер. Що цікаво, до ротаційних детонаційних двигунів повністю застосовуються технології двигунів, що працюють по циклу Брайтона. Зокрема, використання в RDEкомпресора збільшує ефективність і потужність системи в цілому

Детонаційні двигуни, до слова, вже використовувалися. Зокрема, один з варіантів такої силової установки — пульсуючий повітряно-реактивний двигун — використовувався на німецьких крилатих ракетах “Фау-1″ в кінці Другої світової війни. Він був простий у виробництві, невибагливий, однак не дуже надійний для вирішення більш серйозних завдань.

У 2008 році перший політ зробив експериментальний літак Rutang Long-EZ з пульсуючим детонаційним двигуном. Двигун працював протягом десяти секунд, літак летів на висоті 30 метрів.  PDE на експериментальному літаку складався з чотирьох трубок, в яких відбувалися цикли детонації з частотою 80 герц. Силова установка змогла розвинути тягу в 890 ньютонів. Для порівняння, кожен двигун винищувача МіГ-29 розвиває тягу в 81,4 кілоньютон.

Двигуни майбутнього

Експериментальний зразок RDE, створений Науково-дослідною лабораторією ВМС США, являє собою кільцеву конусоподібну камеру згоряння, діаметр якої з боку уприскування паливної суміші становить 140 міліметрів, а з боку сопла — 160 міліметрів. Відстань між стінками камери згорання становить десять міліметрів при довжині “трубки” 177 міліметрів.

В якості палива використовується стехіометрична суміш водню і повітря (у ній окислювача міститься рівно стільки, скільки необхідно для повного згоряння палива). Паливна суміш подається в камеру згоряння під тиском у десять атмосфер, а сама суміш попередньо прогрівається до 27,9 градусів Цельсія. Суміш водню і кисню вважається найбільш зручною для вивчення детонації спину, однак, за твердженням NRL, в перспективних двигунах можна буде використовувати звичайне пальне в суміші з повітрям.

Попередні

1 2 3

Схожі роботи

Реферати

Курсові

Дипломні