เครื่องยนต์หมุนจุดระเบิด. ในรัสเซียมีการทดสอบเครื่องยนต์ระเบิดที่มีแรงขับสองตัน เพิ่มความเร็วการระเบิดของไอพ่น

การทดสอบเครื่องยนต์ระเบิด

มูลนิธิเพื่อการศึกษาขั้นสูง

สมาคมวิจัยและการผลิต Energomash ได้ทดสอบห้องจำลองของเครื่องยนต์จรวดระเบิดของเหลวด้วยแรงขับสองตัน เกี่ยวกับเรื่องนี้ในการให้สัมภาษณ์ หนังสือพิมพ์รัสเซีย» ประกาศ หัวหน้านักออกแบบ"Energomash" ปีเตอร์ Levochkin ตามที่เขาพูด โมเดลนี้ใช้น้ำมันก๊าดและก๊าซออกซิเจน

การระเบิดคือการเผาไหม้ของสารซึ่งหน้าการเผาไหม้แพร่กระจาย ความเร็วที่เร็วขึ้นเสียง. ในกรณีนี้ คลื่นกระแทกจะแพร่กระจายผ่านสาร ตามด้วย ปฏิกิริยาเคมีด้วยการปล่อยความร้อนจำนวนมาก เครื่องยนต์จรวดสมัยใหม่เผาผลาญเชื้อเพลิงด้วยความเร็วแบบเปรี้ยงปร้าง กระบวนการนี้เรียกว่า deflagration

เครื่องยนต์ระเบิดในปัจจุบันแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก: แรงกระตุ้นและโรตารี หลังเรียกอีกอย่างว่าสปิน เครื่องยนต์พัลส์ทำให้เกิดการระเบิดสั้น ๆ เมื่อระเบิดขนาดเล็กถูกเผา ส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศ. ในการหมุน การเผาไหม้ของส่วนผสมจะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องโดยไม่หยุด

ในโรงไฟฟ้าดังกล่าวจะใช้ห้องเผาไหม้วงแหวนซึ่ง ส่วนผสมเชื้อเพลิงถูกป้อนตามลำดับผ่านวาล์วเรเดียล ในโรงไฟฟ้าดังกล่าว การระเบิดจะไม่จางหาย - คลื่นระเบิด "วิ่งไปรอบๆ" ห้องเผาไหม้วงแหวน ส่วนผสมของเชื้อเพลิงที่อยู่ด้านหลังมีเวลาปรับปรุง เครื่องยนต์โรตารี่ได้รับการศึกษาครั้งแรกในสหภาพโซเวียตในปี 1950

เครื่องยนต์ระเบิดสามารถทำงานในความเร็วการบินที่หลากหลาย - จากศูนย์ถึงห้าหมายเลขมัค (0-6.2 พันกิโลเมตรต่อชั่วโมง) เป็นที่เชื่อกันว่าโรงไฟฟ้าดังกล่าวสามารถผลิตพลังงานได้มากกว่า ใช้เชื้อเพลิงน้อยกว่าเครื่องยนต์ไอพ่นทั่วไป ในขณะเดียวกัน การออกแบบเครื่องยนต์จุดชนวนก็ค่อนข้างง่าย เนื่องจากไม่มีคอมเพรสเซอร์และชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้จำนวนมาก

ของเหลวรัสเซียใหม่ เครื่องยนต์ระเบิดกำลังได้รับการพัฒนาร่วมกันโดยสถาบันหลายแห่ง รวมถึงสถาบันการบินมอสโก, สถาบันอุทกพลศาสตร์ Lavrentiev, ศูนย์ Keldysh, สถาบันการบินกลาง Baranov Central และคณะกลศาสตร์และคณิตศาสตร์ของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก การพัฒนาอยู่ภายใต้การดูแลของมูลนิธิเพื่อการศึกษาขั้นสูง

จากข้อมูลของ Levochkin ในระหว่างการทดสอบ ความดันในห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ระเบิดคือ 40 บรรยากาศ ในขณะเดียวกัน การติดตั้งก็ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือโดยไม่มีระบบระบายความร้อนที่ซับซ้อน วัตถุประสงค์หนึ่งของการทดสอบคือเพื่อยืนยันความเป็นไปได้ของการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงผสมออกซิเจนกับน้ำมันก๊าด ก่อนหน้านี้มีรายงานว่าความถี่ของการระเบิดในใหม่ เครื่องยนต์รัสเซียคือ 20 กิโลเฮิรตซ์

การทดสอบเครื่องยนต์จรวดระเบิดของเหลวครั้งแรกในฤดูร้อนปี 2559 ไม่ว่าจะเป็นเครื่องยนต์ที่ได้รับการทดสอบอีกครั้งตั้งแต่นั้นมาไม่เป็นที่รู้จัก

ณ สิ้นเดือนธันวาคม 2559 บริษัทอเมริกัน Aerojet Rocketdyne ได้ทำสัญญากับห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีพลังงานแห่งชาติของสหรัฐฯ เพื่อพัฒนาโรงไฟฟ้ากังหันก๊าซแห่งใหม่โดยใช้เครื่องยนต์ระเบิดแบบหมุน งานที่นำไปสู่การสร้างต้นแบบ การติดตั้งใหม่กำหนดแล้วเสร็จกลางปี ​​2562

ตามการประมาณการเบื้องต้น เครื่องยนต์กังหันก๊าซชนิดใหม่จะมีอย่างน้อยร้อยละห้า ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดกว่าการติดตั้งแบบเดิมๆ ในกรณีนี้ ตัวติดตั้งเองสามารถทำให้มีขนาดเล็กลงได้

Vasily Sychev

การสำรวจอวกาศมีความเกี่ยวข้องกับ ยานอวกาศ. หัวใจของยานยิงทุกคันคือเครื่องยนต์ มันต้องพัฒนาความเร็วจักรวาลแรก - ประมาณ 7.9 km / s เพื่อส่งนักบินอวกาศเข้าสู่วงโคจรและความเร็วจักรวาลที่สองเพื่อเอาชนะสนามโน้มถ่วงของดาวเคราะห์

ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะบรรลุผล แต่นักวิทยาศาสตร์กำลังมองหาวิธีใหม่ในการแก้ปัญหานี้อย่างต่อเนื่อง นักออกแบบจากรัสเซียก้าวไปไกลกว่านั้นและสามารถพัฒนาการระเบิดได้ เครื่องยนต์จรวดซึ่งการทดลองประสบความสำเร็จ ความสำเร็จนี้สามารถเรียกได้ว่าเป็นความก้าวหน้าที่แท้จริงในด้านวิศวกรรมอวกาศ

โอกาสใหม่

เหตุใดจึงกำหนดเครื่องยนต์ระเบิด ความคาดหวังสูง? นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าพลังของพวกมันจะมากกว่าพลังของเครื่องยนต์จรวดที่มีอยู่ถึง 10,000 เท่า ในเวลาเดียวกันพวกเขาจะใช้เชื้อเพลิงน้อยลงมากและการผลิตจะโดดเด่นด้วยต้นทุนและผลกำไรที่ต่ำ มันเกี่ยวอะไรด้วย?

มันคือทั้งหมดที่เกี่ยวกับการเกิดออกซิเดชันของเชื้อเพลิง หากจรวดสมัยใหม่ใช้กระบวนการ deflagration - การเผาไหม้เชื้อเพลิงช้า (เปรี้ยงปร้าง) ที่ความดันคงที่ เครื่องยนต์จรวดระเบิดจะทำงานเนื่องจากการระเบิด การระเบิดของส่วนผสมที่ติดไฟได้ มันเผาไหม้ด้วยความเร็วเหนือเสียงด้วยการปล่อยพลังงานความร้อนจำนวนมากพร้อมกันกับการแพร่กระจายของคลื่นกระแทก

การพัฒนาและการทดสอบ เวอร์ชั่นรัสเซียเครื่องยนต์ระเบิดได้ทำงานในห้องปฏิบัติการพิเศษ "Detonation LRE" ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของศูนย์การผลิต "Energomash"

ความเหนือชั้นของเครื่องยนต์ใหม่

นักวิทยาศาสตร์ชั้นนำของโลกได้ศึกษาและพัฒนาเครื่องยนต์จุดชนวนมากว่า 70 ปี สาเหตุหลักที่ทำให้เครื่องยนต์ประเภทนี้ไม่สามารถสร้างได้คือการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่เกิดขึ้นเองโดยไม่สามารถควบคุมได้ นอกจากนี้ งานของการผสมเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์อย่างมีประสิทธิภาพ ตลอดจนการรวมหัวฉีดและช่องรับอากาศ อยู่ในระเบียบวาระการประชุม

เมื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้แล้วจะสามารถสร้างเครื่องยนต์จรวดระเบิดซึ่งในทางของตัวเอง ข้อกำหนดทางเทคนิคทันเวลา ในเวลาเดียวกัน นักวิทยาศาสตร์เรียกข้อดีดังต่อไปนี้:

1. ความสามารถในการพัฒนาความเร็วในช่วง subsonic และ hypersonic
2. ข้อยกเว้นจากการออกแบบชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้มากมาย
3. น้ำหนักเบาและต้นทุนของโรงไฟฟ้า
4. ประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์สูง

ตามลำดับ ประเภทที่กำหนดเครื่องยนต์ไม่ได้ผลิต ได้รับการทดสอบครั้งแรกบนเครื่องบินบินต่ำในปี 2551 เครื่องยนต์ระเบิดสำหรับยานยิงได้รับการทดสอบเป็นครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย นั่นคือเหตุผลที่เหตุการณ์นี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง

หลักการทำงาน: ชีพจรและต่อเนื่อง

ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์กำลังพัฒนาสถานที่ปฏิบัติงานนอกชายฝั่งด้วยขั้นตอนการทำงานที่ต่อเนื่องและต่อเนื่อง หลักการทำงานของเครื่องยนต์จรวดระเบิดที่มีรูปแบบการทำงานแบบพัลซิ่งนั้นขึ้นอยู่กับการเติมแบบวนรอบของห้องเผาไหม้ด้วยส่วนผสมที่ติดไฟได้ การจุดระเบิดตามลำดับ และการปล่อยผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ออกสู่สิ่งแวดล้อม

ดังนั้น ในกระบวนการทำงานที่ต่อเนื่อง เชื้อเพลิงจะถูกจ่ายไปยังห้องเผาไหม้อย่างต่อเนื่อง เชื้อเพลิงจะเผาไหม้ในคลื่นระเบิดตั้งแต่หนึ่งคลื่นขึ้นไปที่ไหลเวียนอย่างต่อเนื่องตลอดการไหล ข้อดีของเครื่องยนต์ดังกล่าวคือ:

1. การเผาไหม้เชื้อเพลิงครั้งเดียว
2. การออกแบบที่ค่อนข้างเรียบง่าย
3. ขนาดเล็กและมวลของการติดตั้ง
4. การใช้ส่วนผสมที่ติดไฟได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น
5. เสียงรบกวน การสั่นสะเทือน และการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายในระดับต่ำ

ในอนาคต ด้วยการใช้ข้อดีเหล่านี้ เครื่องยนต์จรวดที่ขับเคลื่อนด้วยของเหลวที่ระเบิดได้ของรูปแบบการทำงานต่อเนื่องจะเข้ามาแทนที่การติดตั้งที่มีอยู่ทั้งหมดเนื่องจากลักษณะน้ำหนัก ขนาด และต้นทุน

การทดสอบเครื่องยนต์ระเบิด

การทดสอบครั้งแรกของโรงงานระเบิดในประเทศได้ดำเนินการโดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการที่จัดตั้งขึ้นโดยกระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์ เครื่องยนต์ขนาดเล็กที่มีห้องเผาไหม้ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 มม. และความกว้างของช่องวงแหวน 5 มม. ถูกนำเสนอเป็นแบบอย่าง การทดสอบได้ดำเนินการบนสแตนด์พิเศษ ตัวชี้วัดถูกบันทึกเมื่อทำงานบน หลากหลายชนิดส่วนผสมที่ติดไฟได้ - ไฮโดรเจน - ออกซิเจน, ก๊าซธรรมชาติ - ออกซิเจน, โพรเพน - บิวเทน - ออกซิเจน

การทดสอบเครื่องยนต์จรวดระเบิดออกซิเจน-ไฮโดรเจนพิสูจน์แล้วว่าวัฏจักรทางอุณหพลศาสตร์ของหน่วยเหล่านี้มีประสิทธิภาพมากกว่าหน่วยอื่นๆ ถึง 7% นอกจากนี้ ยังได้รับการยืนยันจากการทดลองด้วยว่าปริมาณเชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้น แรงขับจะเพิ่มขึ้น เช่นเดียวกับจำนวนคลื่นระเบิดและความเร็วในการหมุน

ความคล้ายคลึงในประเทศอื่น ๆ

การพัฒนาเครื่องยนต์ระเบิดดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์จากประเทศชั้นนำของโลก ดีไซเนอร์จากอเมริกาประสบความสำเร็จอย่างมากในด้านนี้ ในแบบจำลอง พวกเขาใช้โหมดการทำงานต่อเนื่องหรือการหมุน กองทัพสหรัฐวางแผนที่จะใช้สถานที่ปฏิบัติงานนอกชายฝั่งเหล่านี้เพื่อติดตั้งเรือผิวน้ำ เนื่องจากน้ำหนักที่เบากว่าและขนาดที่เล็กและมีกำลังขับสูง จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเรือรบ

ส่วนผสมของปริมาณสารสัมพันธ์ของไฮโดรเจนและออกซิเจนถูกใช้สำหรับการทำงานของเครื่องยนต์จรวดระเบิดของอเมริกา ข้อดีของแหล่งพลังงานดังกล่าวเป็นหลักในเชิงเศรษฐกิจ - ออกซิเจนเผาไหม้ได้มากเท่ากับที่จำเป็นในการออกซิไดซ์ไฮโดรเจน ตอนนี้รัฐบาลสหรัฐกำลังใช้เงินหลายพันล้านดอลลาร์เพื่อจัดหาเชื้อเพลิงคาร์บอนให้กับเรือรบ เชื้อเพลิงปริมาณสัมพันธ์จะช่วยลดต้นทุนได้หลายเท่า

ทิศทางเพิ่มเติมของการพัฒนาและแนวโน้ม

ข้อมูลใหม่ที่ได้รับจากการทดสอบเครื่องยนต์จุดชนวนกำหนดการใช้วิธีการใหม่ขั้นพื้นฐานสำหรับการสร้างแผนงานสำหรับการใช้เชื้อเพลิงเหลว แต่สำหรับการทำงาน เครื่องยนต์ดังกล่าวจะต้องมีความต้านทานความร้อนสูงเนื่องจากมีการปล่อยพลังงานความร้อนออกมาเป็นจำนวนมาก ขณะนี้มีการพัฒนาสารเคลือบพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่าห้องเผาไหม้จะสามารถทำงานได้ภายใต้สภาวะที่อุณหภูมิสูง

สถานที่พิเศษในการวิจัยเพิ่มเติมถูกครอบครองโดยการสร้างหัวผสมด้วยความช่วยเหลือซึ่งเป็นไปได้ที่จะได้รับหยดวัสดุที่ติดไฟได้ในขนาดความเข้มข้นและองค์ประกอบที่กำหนด เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ จะมีการสร้างเครื่องยนต์จรวดที่ขับเคลื่อนด้วยของเหลวสำหรับการระเบิด ซึ่งจะกลายเป็นพื้นฐานของยานยิงประเภทใหม่

พิจารณาปัญหาการพัฒนาเครื่องยนต์ระเบิดแบบโรตารี่ มีการนำเสนอประเภทหลักของเครื่องยนต์ดังกล่าว: เครื่องยนต์ระเบิดแบบหมุนของ Nichols, เครื่องยนต์ Wojciechowski พิจารณาทิศทางและแนวโน้มหลักในการพัฒนาการออกแบบเครื่องยนต์ระเบิด แสดงให้เห็นแล้วว่าโดยหลักการแล้วแนวคิดสมัยใหม่ของเครื่องยนต์ระเบิดแบบหมุนไม่สามารถนำไปสู่การสร้างการออกแบบที่ใช้งานได้ซึ่งเหนือกว่าเครื่องยนต์ไอพ่นที่มีอยู่ในแง่ของคุณลักษณะ เหตุผลก็คือความปรารถนาของนักออกแบบที่จะรวมการสร้างคลื่น การเผาไหม้เชื้อเพลิง และการขับเชื้อเพลิงและออกซิไดเซอร์เข้าเป็นกลไกเดียว อันเป็นผลมาจากการจัดระเบียบตัวเองของโครงสร้างคลื่นกระแทก การเผาไหม้ของการระเบิดจะดำเนินการในปริมาตรที่น้อยที่สุดแทนที่จะเป็นปริมาณสูงสุด ผลลัพธ์ที่ได้จริงในวันนี้คือการเผาไหม้แบบจุดชนวนในปริมาตรไม่เกิน 15% ของปริมาตรของห้องเผาไหม้ ทางออกสามารถมองเห็นได้ในแนวทางที่ต่างออกไป - ขั้นแรก การกำหนดค่าที่เหมาะสมของคลื่นกระแทกจะถูกสร้างขึ้น จากนั้นจึงป้อนส่วนประกอบเชื้อเพลิงเข้าสู่ระบบนี้ และการเผาไหม้ด้วยการระเบิดที่เหมาะสมจะถูกจัดในปริมาณมาก

เครื่องยนต์ระเบิด

เครื่องยนต์ระเบิดแบบหมุน

เครื่องยนต์ Wojciechowski

การระเบิดแบบวงกลม

หมุนระเบิด

เครื่องยนต์ระเบิดแรงกระตุ้น

1. B. V. Voitsekhovsky, V. V. Mitrofanov และ M. E. Topchiyan โครงสร้างของหน้าระเบิดในก๊าซ - โนโวซีบีสค์: สำนักพิมพ์ของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสหภาพโซเวียต ค.ศ. 1963

2. Uskov V.N. , Bulat P.V. เกี่ยวกับปัญหาการออกแบบดิฟฟิวเซอร์ในอุดมคติสำหรับการบีบอัดกระแสเหนือเสียง // การวิจัยขั้นพื้นฐาน. - 2555. - ครั้งที่ 6 (ตอนที่ 1). - ส. 178-184.

3. Uskov V.N. , Bulat P.V. , Prodan N.V. ประวัติการศึกษาการสะท้อนที่ผิดปกติของคลื่นกระแทกจากแกนสมมาตรของไอพ่นเหนือเสียงที่มีการก่อตัวของดิสก์ Mach // การวิจัยขั้นพื้นฐาน - 2555. - ครั้งที่ 9 (ตอนที่ 2). - ส. 414-420.

4. Uskov V.N. , Bulat P.V. , Prodan N.V. เหตุผลในการประยุกต์ใช้แบบจำลองการกำหนดค่า Mach แบบอยู่กับที่กับการคำนวณ Mach disk ใน supersonic jet // การวิจัยขั้นพื้นฐาน - 2555. - ลำดับที่ 11 (ตอนที่ 1). – ส. 168–175.

5. Shchelkin K.I. ความไม่เสถียรของการเผาไหม้และการระเบิดของก๊าซ // Uspekhi fizicheskikh nauk. - พ.ศ. 2508 - ต. 87 เลขที่ 2.– S. 273–302.

6. Nichols J.A. , Wilkmson H.R. , Morrison R.B. การระเบิดเป็นระยะเป็นกลไกที่สร้างความน่าเชื่อถือ // Jet Propulsion - 2500. - ลำดับที่ 21. - หน้า 534–541.

เครื่องยนต์ระเบิดโรตารี

เครื่องยนต์ระเบิดแบบโรตารี่ (RDE) ทุกประเภทมีเหมือนกันที่ระบบจ่ายเชื้อเพลิงรวมกับระบบการเผาไหม้เชื้อเพลิงในคลื่นระเบิด แต่แล้วทุกอย่างก็ทำงานเหมือนในเครื่องยนต์ไอพ่นทั่วไป - ท่อเปลวไฟและหัวฉีด ความจริงข้อนี้เองที่ริเริ่มกิจกรรมดังกล่าวในด้านความทันสมัยของเครื่องยนต์กังหันก๊าซ (GTE) การเปลี่ยนเฉพาะหัวผสมและระบบจุดระเบิดของส่วนผสมในเครื่องยนต์กังหันก๊าซดูน่าดึงดูดใจ ในการทำเช่นนี้ จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเผาไหม้ของการระเบิดมีความต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่น โดยการปล่อยคลื่นการระเบิดในวงกลม Nichols เป็นหนึ่งในคนกลุ่มแรกๆ ที่เสนอแผนดังกล่าวในปี 1957 จากนั้นจึงพัฒนาและทำการทดลองหลายชุดด้วยคลื่นระเบิดแบบหมุนในช่วงกลางทศวรรษ 1960 (รูปที่ 1)

ด้วยการปรับเส้นผ่านศูนย์กลางของห้องเพาะเลี้ยงและความหนาของช่องว่างวงแหวน สำหรับส่วนผสมเชื้อเพลิงแต่ละประเภท คุณสามารถเลือกรูปทรงที่การระเบิดจะคงที่ ในทางปฏิบัติ ความสัมพันธ์ระหว่างช่องว่างและเส้นผ่านศูนย์กลางของเครื่องยนต์นั้นไม่สามารถยอมรับได้ และจำเป็นต้องควบคุมความเร็วของการแพร่กระจายคลื่นด้วยการควบคุมการจ่ายเชื้อเพลิงดังที่กล่าวไว้ด้านล่าง

เช่นเดียวกับเครื่องยนต์ระเบิดแบบพัลส์ คลื่นการระเบิดแบบวงกลมสามารถดีดตัวออกซิไดเซอร์ ทำให้สามารถใช้ RDE ที่ความเร็วเป็นศูนย์ได้ ข้อเท็จจริงนี้นำไปสู่ความวุ่นวายของการศึกษาเชิงทดลองและการคำนวณของ RDE กับห้องเผาไหม้วงแหวนและการดีดออกโดยธรรมชาติของส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศ ซึ่งไม่สมเหตุสมผลในที่นี้ ทั้งหมดถูกสร้างขึ้นโดยประมาณตามแบบแผนเดียวกัน (รูปที่ 2) ซึ่งชวนให้นึกถึงโครงร่างเครื่องยนต์ของ Nichols (รูปที่ 1)

ข้าว. 1. รูปแบบการจัดวางระเบิดแบบวงกลมอย่างต่อเนื่องในช่องว่างวงแหวน: 1 - คลื่นระเบิด; 2 - ชั้นของส่วนผสมเชื้อเพลิง "สด"; 3 - ช่องว่างการติดต่อ; 4 - คลื่นกระแทกเฉียงแพร่กระจายปลายน้ำ; D คือทิศทางของคลื่นระเบิด

ข้าว. 2. รูปแบบ RDE ทั่วไป: V คือความเร็วการไหลอิสระ V4 - อัตราการไหลที่ทางออกของหัวฉีด a - ส่วนประกอบเชื้อเพลิงสด b - หน้าคลื่นระเบิด; c - คลื่นกระแทกเฉียงที่แนบมา; d - ผลิตภัณฑ์เผาไหม้; p(r) - การกระจายแรงดันบนผนังช่อง

ทางเลือกที่สมเหตุสมผลสำหรับโครงการ Nichols อาจเป็นการติดตั้งหัวฉีดเชื้อเพลิงออกซิเดชันจำนวนมากซึ่งจะฉีดส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศเข้าไปในบริเวณนั้นทันทีก่อนเกิดคลื่นระเบิดตามกฎหมายที่กำหนดด้วยแรงดันที่กำหนด (รูปที่ 3) โดยการปรับแรงดันและอัตราการจ่ายเชื้อเพลิงไปยังบริเวณการเผาไหม้หลังคลื่นระเบิด เป็นไปได้ที่จะส่งผลต่ออัตราการขยายพันธุ์ต้นน้ำ ทิศทางนี้มีแนวโน้มดี แต่ปัญหาหลักในการออกแบบ RDE ดังกล่าวคือแบบจำลองการไหลอย่างง่ายที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในหน้าการเผาไหม้ของการระเบิดไม่สอดคล้องกับความเป็นจริงเลย

ข้าว. 3. RDE พร้อมการควบคุมการจ่ายเชื้อเพลิงไปยังพื้นที่เผาไหม้ เครื่องยนต์โรตารี่ Wojciechowski

ความหวังหลักในโลกนี้เกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์ระเบิดที่ทำงานตามโครงการ เครื่องยนต์โรตารี่วอตเซคอฟสกี ในปี พ.ศ. 2506 บี.วี. Voitsekhovsky โดยการเปรียบเทียบกับการระเบิดแบบหมุนได้พัฒนารูปแบบการเผาไหม้ก๊าซอย่างต่อเนื่องหลังการกำหนดค่าคลื่นกระแทกสามแบบที่หมุนเวียนในช่องวงแหวน (รูปที่ 4)

ข้าว. มะเดื่อ 4. แบบแผนของการเผาไหม้ก๊าซอย่างต่อเนื่องของ Wojciechowski หลังการกำหนดค่าสามของคลื่นกระแทกที่หมุนเวียนในช่องวงแหวน: 1 - ส่วนผสมสด; 2 - ส่วนผสมที่ถูกบีบอัดเป็นสองเท่าหลังการกำหนดค่าสามของคลื่นกระแทก พื้นที่ระเบิด

ในกรณีนี้ กระบวนการอุทกพลศาสตร์แบบอยู่กับที่ซึ่งมีการเผาไหม้ก๊าซหลังคลื่นกระแทกจะแตกต่างจากรูปแบบการระเบิดของแชปแมน-โจเกต์และเซลโดวิช-นอยมันน์ กระบวนการดังกล่าวค่อนข้างเสถียร ระยะเวลาของมันถูกกำหนดโดยปริมาณสำรองของส่วนผสมเชื้อเพลิงและในการทดลองที่รู้จักกันดีคือหลายสิบวินาที

โครงการเครื่องยนต์ระเบิดของ Wojciechowski ทำหน้าที่เป็นต้นแบบสำหรับการศึกษาจำนวนมากของเครื่องยนต์ระเบิดแบบหมุนและแบบหมุนที่เริ่มต้นในช่วง 5 ปีที่ผ่านมา โครงการนี้มีสัดส่วนมากกว่า 85% ของการศึกษาทั้งหมด ทั้งหมดมีข้อเสียเปรียบทางอินทรีย์เพียงอย่างเดียว - เขตจุดชนวนใช้พื้นที่การเผาไหม้ทั้งหมดน้อยเกินไป โดยปกติไม่เกิน 15% ส่งผลให้สมรรถนะเฉพาะของเครื่องยนต์แย่กว่าเครื่องยนต์แบบเดิม

สาเหตุของความล้มเหลวในการดำเนินการตามแผน Wojciechowski

งานส่วนใหญ่เกี่ยวกับเครื่องยนต์ที่มีการระเบิดอย่างต่อเนื่องนั้นเกี่ยวข้องกับการพัฒนาแนวคิดของ Wojciechowski แม้จะมีประวัติการวิจัยมายาวนานกว่า 40 ปี แต่ผลลัพธ์จริงๆ แล้วยังคงอยู่ที่ระดับปี 1964 ส่วนแบ่งของการเผาไหม้ของการระเบิดต้องไม่เกิน 15% ของปริมาตรของห้องเผาไหม้ ส่วนที่เหลือคือการเผาไหม้ช้าภายใต้สภาวะที่ไม่เหมาะสม

เหตุผลประการหนึ่งสำหรับสถานการณ์นี้คือการขาดวิธีการคำนวณที่ใช้การได้ เนื่องจากการไหลเป็นแบบสามมิติ และการคำนวณจะพิจารณาเฉพาะกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมของคลื่นกระแทกในทิศทางตั้งฉากกับด้านหน้าการระเบิดของแบบจำลอง ผลลัพธ์ของการคำนวณความเอียงของคลื่นกระแทกต่อการไหลของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ แตกต่างจากที่สังเกตจากการทดลองมากกว่า 30% ผลที่ตามมาก็คือ แม้จะมีการวิจัยเกี่ยวกับระบบจ่ายเชื้อเพลิงแบบต่างๆ และการทดลองเกี่ยวกับการเปลี่ยนอัตราส่วนของส่วนประกอบเชื้อเพลิงมาหลายปี แต่สิ่งที่ได้ทำไปก็คือการสร้างแบบจำลองที่มีการเผาไหม้ของการระเบิดและคงไว้เป็นเวลา 10–15 วินาที ไม่มีการพูดถึงการเพิ่มประสิทธิภาพหรือข้อได้เปรียบเหนือเครื่องยนต์ขับเคลื่อนด้วยของเหลวและเครื่องยนต์กังหันก๊าซที่มีอยู่

การวิเคราะห์แผนงาน RDE ที่มีอยู่ซึ่งดำเนินการโดยผู้เขียนโครงการแสดงให้เห็นว่าแผนงาน RDE ทั้งหมดที่เสนอในวันนี้ไม่ได้ผลในหลักการ การเผาไหม้ของการระเบิดเกิดขึ้นและคงรักษาไว้ได้สำเร็จ แต่มีขอบเขตจำกัดเท่านั้น ในส่วนที่เหลือ เรากำลังเผชิญกับการเผาไหม้ที่ช้าตามปกติ ยิ่งไปกว่านั้น เบื้องหลังระบบคลื่นกระแทกที่ไม่เหมาะสม ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียที่สำคัญในแรงดันรวม นอกจากนี้ แรงดันยังต่ำกว่าที่จำเป็นสำหรับสภาพการเผาไหม้ในอุดมคติหลายเท่าด้วยอัตราส่วนปริมาณสัมพันธ์ของส่วนผสมเชื้อเพลิง ส่งผลให้ปริมาณการใช้เชื้อเพลิงจำเพาะต่อหน่วยของแรงขับสูงกว่าเครื่องยนต์ทั่วไปถึง 30-40%

แต่ส่วนใหญ่ ปัญหาหลักเป็นหลักการของการจัดระเบิดอย่างต่อเนื่อง ดังที่แสดงโดยการศึกษาการระเบิดเป็นวงกลมอย่างต่อเนื่องซึ่งย้อนกลับไปในทศวรรษที่ 60 หน้าการเผาไหม้ของการระเบิดเป็นโครงสร้างคลื่นกระแทกที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยโครงร่างอย่างน้อยสองรูปแบบ (ประมาณสามรูปแบบของคลื่นกระแทก โครงสร้างดังกล่าวที่มีโซนการระเบิดติดอยู่ เช่นเดียวกับระบบเทอร์โมไดนามิกที่มี ข้อเสนอแนะปล่อยให้อยู่คนเดียวมีแนวโน้มที่จะอยู่ในตำแหน่งที่สอดคล้องกับระดับพลังงานขั้นต่ำ เป็นผลให้การกำหนดค่าสามส่วนและพื้นที่ของการเผาไหม้ของการระเบิดจะถูกปรับเข้าหากันเพื่อให้ด้านหน้าของการระเบิดเคลื่อนที่ไปตามช่องว่างวงแหวนด้วยปริมาณการเผาไหม้ของการระเบิดขั้นต่ำที่เป็นไปได้สำหรับสิ่งนี้ ซึ่งตรงกันข้ามกับเป้าหมายที่นักออกแบบเครื่องยนต์กำหนดไว้สำหรับการเผาไหม้แบบจุดระเบิด

สำหรับการสร้าง เครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพ RDE จำเป็นต้องแก้ปัญหาในการสร้างคลื่นกระแทกสามรูปแบบที่เหมาะสมที่สุดและจัดโซนการเผาไหม้ของการระเบิดในนั้น โครงสร้างคลื่นกระแทกที่เหมาะสมจะต้องสามารถสร้างได้หลากหลาย อุปกรณ์ทางเทคนิคตัวอย่างเช่น ในดิฟฟิวเซอร์ที่ดีที่สุดของช่องอากาศเข้าที่มีความเร็วเหนือเสียง งานหลักคือการเพิ่มขึ้นสูงสุดที่เป็นไปได้ในส่วนแบ่งของการเผาไหม้ระเบิดในปริมาตรของห้องเผาไหม้จาก 15% ที่ไม่สามารถยอมรับได้ในปัจจุบันเป็นอย่างน้อย 85% การออกแบบเครื่องยนต์ที่มีอยู่ตามแบบแผนของ Nichols และ Wojciechowski ไม่สามารถให้งานนี้ได้

Uskov V.N. , วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต, ศาสตราจารย์ภาควิชา Hydroaeromechanics ของ St. Petersburg State University, คณะคณิตศาสตร์และกลศาสตร์, เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก;

Emelyanov V.N. , Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Plasma Gas Dynamics and Heat Engineering, BSTU "VOENMEH" ตั้งชื่อตาม A.I. ดีเอฟ Ustinov, เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก

บรรณาธิการได้รับงานนี้เมื่อวันที่ 14 ตุลาคม 2556

ลิงค์บรรณานุกรม

พิจารณาปัญหาการพัฒนาเครื่องยนต์ระเบิดแรงกระตุ้น มีรายชื่อศูนย์วิจัยหลักที่ทำการวิจัยเกี่ยวกับเครื่องยนต์รุ่นใหม่ พิจารณาทิศทางและแนวโน้มหลักในการพัฒนาการออกแบบเครื่องยนต์ระเบิด มีการนำเสนอประเภทหลักของเอ็นจิ้นดังกล่าว: อิมพัลส์, อิมพัลส์มัลติทูบ, อิมพัลส์พร้อมเรโซเนเตอร์ความถี่สูง ความแตกต่างในวิธีการสร้างแรงขับนั้นแสดงให้เห็นเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์เจ็ตแบบคลาสสิกที่ติดตั้งหัวฉีดลาวาล มีการอธิบายแนวคิดของผนังฉุดลากและโมดูลการยึดเกาะถนน แสดงให้เห็นว่าเครื่องยนต์ระเบิดพัลส์ได้รับการปรับปรุงในทิศทางของการเพิ่มอัตราการเกิดซ้ำของพัลส์และทิศทางนี้มีสิทธิ์ที่จะมีชีวิตอยู่ในด้านของยานพาหนะทางอากาศที่เบาและไร้คนขับราคาถูกตลอดจนในการพัฒนาแอมพลิฟายเออร์แรงขับอีเจ็คเตอร์ต่างๆ . ปัญหาหลักของธรรมชาติพื้นฐานในการสร้างแบบจำลองการไหลของการระเบิดอย่างปั่นป่วนโดยใช้แพ็คเกจการคำนวณตามการใช้แบบจำลองความปั่นป่วนดิฟเฟอเรนเชียลและการเฉลี่ยเวลาของสมการเนเวียร์–สโตกส์

เครื่องยนต์ระเบิด

เครื่องยนต์ระเบิดแรงกระตุ้น

1. Bulat P.V. , Zasukhin O.N. , Prodan N.V. ประวัติการศึกษาทดลองความดันก้นกบ // การวิจัยขั้นพื้นฐาน. - 2554. - ลำดับที่ 12 (3). - ส. 670-674.

2. Bulat P.V. , Zasukhin O.N. , Prodan N.V. ความผันผวนของความดันด้านล่าง // การวิจัยขั้นพื้นฐาน. - 2555. - ลำดับที่ 3 - ส. 204-207.

3. Bulat P.V. , Zasukhin O.N. , Prodan N.V. ลักษณะเฉพาะของการประยุกต์ใช้แบบจำลองความปั่นป่วนในการคำนวณการไหลในเส้นทางความเร็วเหนือเสียงของเครื่องยนต์ไอพ่นขั้นสูง // เครื่องยนต์ - 2555. - หมายเลข 1 - หน้า 20–23.

4. Bulat P.V. , Zasukhin O.N. , Uskov V.N. เกี่ยวกับการจำแนกระบอบการไหลในช่องที่มีการขยายตัวอย่างกะทันหัน // เทอร์โมฟิสิกส์และแอโรเมคานิกส์ - 2555. - ลำดับที่ 2 - ส. 209–222.

5. Bulat P.V. , Prodan N.V. เกี่ยวกับความผันผวนของการไหลความถี่ต่ำของแรงดันด้านล่าง // การวิจัยขั้นพื้นฐาน - 2556. - ครั้งที่ 4 (3). – ส. 545–549.

6. Larionov S.Yu. , Nechaev Yu.N. , Mokhov A.A. การวิจัยและวิเคราะห์การกำจัด "เย็น" ของโมดูลการฉุดลากของเครื่องยนต์ระเบิดความถี่สูงเป็นจังหวะ // แถลงการณ์ของ MAI - ต.14 - ลำดับที่ 4 - ม.: สำนักพิมพ์ MAI-Print, 2550. - ส. 36–42.

7. Tarasov A.I. , Shchipakov V.A. อนาคตสำหรับการใช้การเต้นเป็นจังหวะ เทคโนโลยีการระเบิดใน เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท. OAO NPO ดาวเสาร์ NTC im. A. Lyulki, มอสโก, รัสเซีย สถาบันการบินมอสโก (GTU) - มอสโควประเทศรัสเซีย. ISSN 1727-7337 วิศวกรรมและเทคโนโลยีการบินและอวกาศ, 2554. - ฉบับที่ 9 (86).

โครงการระเบิดของสหรัฐรวมอยู่ในโครงการพัฒนา เครื่องยนต์ที่มีแนวโน้มไอเอชพีที. ความร่วมมือนี้ครอบคลุมเกือบทั้งหมด ศูนย์วิจัยทำงานด้านการสร้างเครื่องยนต์ NASA จัดสรรเงินได้มากถึง 130 ล้านดอลลาร์ต่อปีเพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ สิ่งนี้พิสูจน์ความเกี่ยวข้องของการวิจัยในทิศทางนี้

ภาพรวมของงานในด้านเครื่องยนต์ระเบิด

กลยุทธ์ทางการตลาดของผู้ผลิตชั้นนำของโลกไม่เพียงมุ่งเป้าไปที่การพัฒนาเครื่องยนต์ระเบิดไอพ่นรุ่นใหม่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการปรับปรุงเครื่องยนต์ที่มีอยู่ให้ทันสมัยด้วยการเปลี่ยนห้องเผาไหม้แบบเดิมด้วยห้องจุดระเบิด นอกจากนี้ เครื่องยนต์ระเบิดสามารถกลายเป็น ส่วนประกอบพืชรวม หลากหลายชนิดตัวอย่างเช่น ใช้เป็นเครื่องเผาควันไฟของเครื่องยนต์ turbofan เช่น การยกเครื่องยนต์อีเจ็คเตอร์ในเครื่องบิน VTOL (ตัวอย่างในรูปที่ 1 คือโครงการขนส่งโบอิ้ง VTOL)

ในสหรัฐอเมริกา ศูนย์วิจัยและมหาวิทยาลัยหลายแห่งกำลังพัฒนาเครื่องยนต์ระเบิด: ASI, NPS, NRL, APRI, MURI, Stanford, USAF RL, NASA Glenn, DARPA-GE C&RD, Combustion Dynamics Ltd, Defense Research Establishments, Suffield and Valcartier, Uniyersite de Poitiers, มหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ Arlington, Uniyersite de Poitiers, มหาวิทยาลัย McGill, มหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลวาเนีย, มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน

ตำแหน่งผู้นำในการพัฒนาเครื่องยนต์ระเบิดถูกครอบครองโดยศูนย์เฉพาะทาง Seattle Aerosciences Center (SAC) ซึ่งซื้อในปี 2544 โดย Pratt และ Whitney จาก Adroit Systems งานส่วนใหญ่ของศูนย์ได้รับทุนจากกองทัพอากาศและองค์การนาซ่าจากงบประมาณของโครงการระหว่างหน่วยงาน Integrated High Payoff Rocket Propulsion Technology Program (IHPRPTP) มุ่งสร้างเทคโนโลยีใหม่สำหรับเครื่องยนต์ไอพ่นประเภทต่างๆ

ข้าว. 1. สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกา 6,793,174 B2 โดยโบอิ้ง พ.ศ. 2547

โดยรวมแล้ว ตั้งแต่ปี 1992 ผู้เชี่ยวชาญของ SAC ได้ดำเนินการทดสอบตัวอย่างทดลองมากกว่า 500 รายการ การทำงานกับเครื่องยนต์ระเบิดแบบพัลซิ่ง (PDE) โดยใช้ออกซิเจนในบรรยากาศนั้นดำเนินการโดย SAC Center ตามคำสั่งของกองทัพเรือสหรัฐฯ เนื่องจากความซับซ้อนของโครงการ ผู้เชี่ยวชาญของกองทัพเรือจึงมีส่วนเกี่ยวข้องกับองค์กรเกือบทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์จุดชนวนในการนำไปใช้งาน นอกจาก Pratt และ Whitney แล้ว United Technologies Research Center (UTRC) และ Boeing Phantom Works ก็มีส่วนร่วมในงานนี้เช่นกัน

ปัจจุบันมหาวิทยาลัยและสถาบันต่างๆ ของ Russian Academy of Sciences (RAS) กำลังทำงานเกี่ยวกับปัญหาเฉพาะนี้ในประเทศของเรา: Institute of Chemical Physics RAS (ICP), สถาบันวิศวกรรมเครื่องกล RAS, สถาบัน อุณหภูมิสูง RAS (IVTAN), สถาบันอุทกพลศาสตร์โนโวซีบีร์สค์ Lavrentiev (ISIL) สถาบันกลศาสตร์เชิงทฤษฎีและประยุกต์ Khristianovich (ITMP) สถาบันฟิสิกส์และเทคนิค Ioffe, มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก (MGU), สถาบันการบินแห่งรัฐมอสโก (MAI), มหาวิทยาลัยแห่งรัฐโนโวซีบีร์สค์, มหาวิทยาลัยแห่งรัฐเชบอคซารี, มหาวิทยาลัยแห่งรัฐซาราตอฟ ฯลฯ

ทิศทางการทำงานของเครื่องยนต์ระเบิดชีพจร

ทิศทางที่ 1 - เครื่องยนต์ระเบิดแบบคลาสสิก (PDE) ห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ไอพ่นทั่วไปประกอบด้วยหัวฉีดสำหรับผสมเชื้อเพลิงกับตัวออกซิไดเซอร์ อุปกรณ์สำหรับจุดไฟส่วนผสมของเชื้อเพลิง และท่อเปลวไฟซึ่งเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์ (การเผาไหม้) หลอดเปลวไฟลงท้ายด้วยหัวฉีด ตามกฎแล้วนี่คือหัวฉีดลาวาลซึ่งมีส่วนเรียวซึ่งเป็นส่วนวิกฤตขั้นต่ำที่ความเร็วของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้เท่ากับความเร็วของเสียงในพื้นที่ส่วนขยายตัวซึ่งแรงดันสถิตของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้คือ ลดลงเป็นความดันของ สิ่งแวดล้อม, มากเท่าที่จะมากได้. การประเมินแรงขับของเครื่องยนต์เป็นพื้นที่ของส่วนวิกฤตของหัวฉีดนั้นหยาบมาก คูณด้วยความแตกต่างของแรงดันในห้องเผาไหม้และสิ่งแวดล้อม ดังนั้นแรงขับจะสูงขึ้น ความดันในห้องเผาไหม้ก็จะยิ่งสูงขึ้น

แรงขับของเครื่องยนต์ระเบิดพัลส์ถูกกำหนดโดยปัจจัยอื่น - การถ่ายโอนของแรงกระตุ้นโดยคลื่นระเบิดไปยังผนังแรงขับ ในกรณีนี้ไม่จำเป็นต้องใช้หัวฉีดเลย เครื่องยนต์ระเบิดแบบพัลส์มีช่องของตัวเอง - เครื่องบินราคาถูกและใช้แล้วทิ้ง ในช่องนี้ พวกเขากำลังประสบความสำเร็จในการพัฒนาไปในทิศทางของการเพิ่มอัตราการทำซ้ำของพัลส์

รูปลักษณ์ที่คลาสสิกของ IDD คือห้องเผาไหม้ทรงกระบอกซึ่งมีผนังเรียบหรือทำโปรไฟล์พิเศษ เรียกว่า "ผนังร่าง" (รูปที่ 2) ความเรียบง่ายของอุปกรณ์ IDD เป็นข้อได้เปรียบที่ปฏิเสธไม่ได้ จากการวิเคราะห์สิ่งตีพิมพ์ที่มีอยู่ แม้จะมีรูปแบบที่หลากหลายของ PDE ที่เสนอ ทั้งหมดนั้นมีลักษณะเฉพาะโดยการใช้หลอดระเบิดที่มีความยาวมากเป็นอุปกรณ์เรโซแนนซ์และการใช้วาล์วที่ให้การจ่ายของเหลวทำงานเป็นระยะ

ควรสังเกตว่า PDE ซึ่งสร้างขึ้นบนพื้นฐานของหลอดระเบิดแบบดั้งเดิม แม้จะมีประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์สูงในการเต้นจังหวะเดียว แต่ก็มีข้อเสียของคุณลักษณะของเครื่องยนต์เจ็ทแอร์เจ็ทแบบคลาสสิก กล่าวคือ:

ความถี่ต่ำ (สูงถึง 10 Hz) ของการเต้นเป็นจังหวะ ซึ่งกำหนดระดับประสิทธิภาพการลากโดยเฉลี่ยที่ค่อนข้างต่ำ

โหลดความร้อนและแรงสั่นสะเทือนสูง

ข้าว. 2. แผนภูมิวงจรรวมเครื่องยนต์ระเบิดชีพจร (PDE)

ทิศทางที่ 2 - Multipipe IDD แนวโน้มหลักในการพัฒนา IDD คือการเปลี่ยนไปใช้รูปแบบหลายท่อ (รูปที่ 3) ในเอ็นจิ้นดังกล่าว ความถี่ของการทำงานของหลอดเดียวยังคงต่ำ แต่เนื่องจากการสลับพัลส์ในหลอดต่างๆ นักพัฒนาจึงหวังว่าจะได้คุณสมบัติเฉพาะที่ยอมรับได้ โครงการดังกล่าวดูเหมือนว่าจะใช้การได้ค่อนข้างมากหากปัญหาของการสั่นสะเทือนและความไม่สมดุลของแรงขับได้รับการแก้ไข เช่นเดียวกับปัญหาของแรงดันด้านล่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การสั่นของความถี่ต่ำที่เป็นไปได้ในบริเวณด้านล่างระหว่างท่อ

ข้าว. 3. เครื่องยนต์ระเบิดพัลส์ (PDE) ของรูปแบบดั้งเดิมพร้อมแพ็คเกจหลอดระเบิดเป็นตัวสะท้อน

ทิศทางที่ 3 - IDD พร้อมเครื่องสะท้อนความถี่สูง นอกจากนี้ยังมีทิศทางอื่น - โครงการที่เพิ่งได้รับการโฆษณาอย่างกว้างขวางด้วยโมดูลการลาก (รูปที่ 4) ที่มีเครื่องสะท้อนความถี่สูงที่มีโปรไฟล์พิเศษ งานในทิศทางนี้กำลังดำเนินการที่กทช. A. Lyulka และในเชียงใหม่ รูปแบบมีความโดดเด่นด้วยการไม่มีวาล์วทางกลและอุปกรณ์จุดระเบิดที่ไม่ต่อเนื่อง

โมดูลฉุดของ IDD ของโครงการที่เสนอประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์และเครื่องสะท้อน เครื่องปฏิกรณ์ทำหน้าที่เตรียมส่วนผสมของเชื้อเพลิงและอากาศสำหรับการเผาไหม้แบบจุดชนวน โดยสลายโมเลกุลของส่วนผสมที่ติดไฟได้ให้เป็นส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์ทางเคมี แผนผังของหนึ่งรอบการทำงานของเครื่องยนต์ดังกล่าวแสดงไว้อย่างชัดเจนในรูปที่ 5.

ปฏิกิริยากับพื้นผิวด้านล่างของตัวสะท้อนเช่นเดียวกับสิ่งกีดขวาง คลื่นระเบิดในกระบวนการชนกันจะส่งแรงกระตุ้นจากแรงดันเกิน

IDD ที่มีเครื่องสะท้อนความถี่สูงมีสิทธิ์ที่จะประสบความสำเร็จ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขาสามารถอ้างสิทธิ์ในการปรับปรุงเครื่องเผาไหม้หลังการเผาไหม้ให้ทันสมัยและปรับแต่งเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ตอย่างง่าย ซึ่งได้รับการออกแบบอีกครั้งสำหรับ UAV ราคาถูก ตัวอย่างคือความพยายามของ MAI และ CIAM ในการปรับปรุงเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท MD-120 ให้ทันสมัยด้วยวิธีนี้ โดยการเปลี่ยนห้องเผาไหม้ด้วยเครื่องปฏิกรณ์กระตุ้นเชื้อเพลิงผสม และติดตั้งโมดูลการลากที่มีเครื่องสะท้อนความถี่สูงด้านหลังกังหัน จนถึงตอนนี้ ยังไม่สามารถสร้างการออกแบบที่ใช้งานได้เพราะ เมื่อทำโปรไฟล์เรโซเนเตอร์ ผู้เขียนใช้ทฤษฎีเชิงเส้นของคลื่นอัด นั่นคือ การคำนวณจะดำเนินการในการประมาณเสียง พลวัตของคลื่นระเบิดและคลื่นบีบอัดอธิบายโดยเครื่องมือทางคณิตศาสตร์ที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง การใช้แพ็คเกจตัวเลขมาตรฐานสำหรับการคำนวณเรโซเนเตอร์ความถี่สูงนั้นมีข้อจำกัดพื้นฐาน ทั้งหมด โมเดลที่ทันสมัยความปั่นป่วนจะขึ้นอยู่กับค่าเฉลี่ยของสมการเนเวียร์-สโตกส์ (สมการพื้นฐานของไดนามิกของแก๊ส) เมื่อเวลาผ่านไป นอกจากนี้ สมมติฐานของ Boussinesq ยังแนะนำว่าเทนเซอร์ความเค้นแรงเสียดทานแบบปั่นป่วนนั้นเป็นสัดส่วนกับการไล่ระดับความเร็ว สมมติฐานทั้งสองข้อนี้ไม่เป็นที่พอใจในกระแสที่ปั่นป่วนด้วยคลื่นกระแทก หากความถี่ลักษณะเฉพาะนั้นเทียบได้กับความถี่ของการกระเพื่อมแบบปั่นป่วน ขออภัย เรากำลังจัดการกับกรณีดังกล่าว ดังนั้นที่นี่จึงจำเป็นต้องสร้างแบบจำลองเพิ่มเติม ระดับสูงหรือการจำลองเชิงตัวเลขโดยตรงตามสมการของเนเวียร์-สโตกส์แบบเต็มโดยไม่ต้องใช้แบบจำลองความปั่นป่วน (งานที่ไม่สามารถทำได้ในขั้นปัจจุบัน)

ข้าว. 4. โครงการ PDD พร้อมเครื่องสะท้อนความถี่สูง

ข้าว. มะเดื่อ 5. โครงการ PDE พร้อมเครื่องสะท้อนความถี่สูง: SZS - เครื่องบินเจ็ทเหนือเสียง; SW - คลื่นกระแทก; Ф - โฟกัสเรโซเนเตอร์; DW - คลื่นระเบิด; VR - คลื่นหายาก; SHW - คลื่นกระแทกสะท้อน

IDD กำลังได้รับการปรับปรุงในทิศทางของการเพิ่มอัตราการทำซ้ำของพัลส์ ทิศทางนี้มีสิทธิที่จะมีชีวิตในด้านอากาศยานไร้คนขับราคาถูกและเบา เช่นเดียวกับในการพัฒนาตัวเพิ่มแรงขับอีเจ็คเตอร์แบบต่างๆ

Uskov V.N. , วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต, ศาสตราจารย์ภาควิชา Hydroaeromechanics ของ St. Petersburg State University, คณะคณิตศาสตร์และกลศาสตร์, เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก;

Emelyanov V.N. , Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Department of Plasma Gas Dynamics and Heat Engineering, BSTU "VOENMEH" ตั้งชื่อตาม A.I. ดีเอฟ Ustinov, เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก

บรรณาธิการได้รับงานนี้เมื่อวันที่ 14 ตุลาคม 2556

ลิงค์บรรณานุกรม

เครื่องยนต์ระเบิดเร้าใจ ทดสอบในรัสเซีย

สำนักออกแบบการทดลอง Lyulka พัฒนา ผลิต และทดสอบต้นแบบของเครื่องยนต์ระเบิดเรโซเนเตอร์แบบพัลซิ่งด้วยการเผาไหม้แบบสองขั้นตอนของส่วนผสมของน้ำมันก๊าดกับอากาศ จากข้อมูลของ ITAR-TASS แรงขับที่วัดได้โดยเฉลี่ยของเครื่องยนต์อยู่ที่ประมาณหนึ่งร้อยกิโลกรัม และระยะเวลาของการทำงานต่อเนื่องมากกว่าสิบนาที ภายในสิ้นปีนี้ สำนักออกแบบตั้งใจที่จะผลิตและทดสอบเครื่องยนต์ระเบิดแบบเร้าใจขนาดเต็ม

ตามที่ Alexander Tarasov หัวหน้านักออกแบบของ Lyulka Design Bureau ในระหว่างการทดสอบ โหมดการทำงานลักษณะของเครื่องยนต์ turbojet และ ramjet ค่าที่วัดได้ของแรงขับจำเพาะและการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะนั้นดีกว่าค่าของเครื่องยนต์ไอพ่นทั่วไปถึง 30-50 เปอร์เซ็นต์ ในระหว่างการทดลอง เครื่องยนต์ใหม่ถูกเปิดและปิดซ้ำๆ เช่นเดียวกับระบบควบคุมการยึดเกาะถนน

บนพื้นฐานของการศึกษาที่ดำเนินการ ข้อมูลที่ได้รับระหว่างการทดสอบ เช่นเดียวกับการวิเคราะห์การออกแบบวงจร สำนักออกแบบ Lyulka ตั้งใจที่จะเสนอการพัฒนาของการระเบิดแบบพัลซิ่งทั้งครอบครัว เครื่องยนต์อากาศยาน. โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เครื่องยนต์ที่มีอายุการใช้งานสั้นสำหรับอากาศยานไร้คนขับและขีปนาวุธ และเครื่องยนต์อากาศยานที่มีโหมดการบินความเร็วเหนือเสียงสามารถสร้างขึ้นได้

ในอนาคต บนพื้นฐานของเทคโนโลยีใหม่ เครื่องยนต์สำหรับระบบจรวด-อวกาศและรวมกัน โรงไฟฟ้าเครื่องบินที่สามารถบินเข้าและออกจากชั้นบรรยากาศได้

ตามที่สำนักออกแบบ เครื่องยนต์ใหม่จะเพิ่มอัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนักของเครื่องบิน 1.5-2 เท่า นอกจากนี้ เมื่อใช้โรงไฟฟ้าดังกล่าว ระยะการบินหรือมวลของอาวุธอากาศยานจะเพิ่มขึ้น 30-50 เปอร์เซ็นต์ ในขณะเดียวกัน น้ำหนักเฉพาะของเครื่องยนต์ใหม่จะน้อยกว่าโรงไฟฟ้าเจ็ททั่วไป 1.5-2 เท่า

มีรายงานถึงข้อเท็จจริงที่ว่างานในรัสเซียกำลังดำเนินการสร้างเครื่องยนต์ระเบิดแบบเร้าใจในเดือนมีนาคม 2554 สิ่งนี้ถูกระบุโดย Ilya Fedorov กรรมการผู้จัดการของสมาคมวิจัยและผลิตดาวเสาร์ ซึ่งรวมถึงสำนักออกแบบ Lyulka เครื่องยนต์ระเบิดประเภทใดที่เป็นปัญหา Fedorov ไม่ได้ระบุ

ปัจจุบันรู้จักเครื่องยนต์พัลซิ่งสามประเภท - วาล์ว, ไม่มีวาล์วและการระเบิด หลักการทำงานของโรงไฟฟ้าเหล่านี้คือการจ่ายเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์เป็นระยะ ๆ ไปยังห้องเผาไหม้โดยที่ส่วนผสมของเชื้อเพลิงถูกจุดไฟและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะไหลออกจากหัวฉีดพร้อมกับการก่อตัว แรงขับเจ็ท. ความแตกต่างจากเครื่องยนต์เจ็ททั่วไปอยู่ที่การเผาไหม้แบบจุดชนวนของส่วนผสมเชื้อเพลิง ซึ่งส่วนหน้าของการเผาไหม้จะแพร่กระจายเร็วกว่าความเร็วของเสียง

สั่น เครื่องยนต์ไอพ่นถูกประดิษฐ์ขึ้นเมื่อปลายศตวรรษที่ 19 โดยวิศวกรชาวสวีเดน Martin Wiberg เครื่องยนต์ที่เต้นเป็นจังหวะนั้นถือว่าเรียบง่ายและราคาถูกในการผลิต แต่เนื่องจากลักษณะของการเผาไหม้เชื้อเพลิงจึงไม่น่าเชื่อถือ เป็นครั้งแรกที่เครื่องยนต์ชนิดใหม่ถูกนำมาใช้ในซีรีส์ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองกับขีปนาวุธล่องเรือ V-1 ของเยอรมัน พวกเขาติดตั้งเครื่องยนต์ Argus As-014 จาก Argus-Werken

ปัจจุบัน บริษัทป้องกันภัยรายใหญ่หลายแห่งในโลกกำลังดำเนินการวิจัยด้านเครื่องยนต์ไอพ่นแบบพัลซิ่งประสิทธิภาพสูง โดยเฉพาะงานที่ทำอยู่ บริษัทฝรั่งเศส SNECMA และ American General Electric และ Pratt & Whitney ในปี 2555 ห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพเรือสหรัฐฯ ได้ประกาศความตั้งใจที่จะพัฒนาเครื่องยนต์ระเบิดแบบหมุนที่จะมาแทนที่โรงไฟฟ้ากังหันก๊าซแบบธรรมดาบนเรือ

เครื่องยนต์ระเบิดแบบหมุนแตกต่างจากเครื่องยนต์แบบกระตุ้นจังหวะตรงที่การเผาไหม้แบบจุดระเบิดของส่วนผสมเชื้อเพลิงเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ─ ส่วนหน้าของการเผาไหม้จะเคลื่อนที่ในห้องเผาไหม้วงแหวน ซึ่งส่วนผสมของเชื้อเพลิงจะได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง

บ้าน » การแพร่เชื้อ » เครื่องยนต์หมุนจุดระเบิด. ในรัสเซียมีการทดสอบเครื่องยนต์ระเบิดที่มีแรงขับสองตัน เพิ่มความเร็วการระเบิดของไอพ่น