Дэтанацыйных ракетны рухавік: выпрабаванні, прынцып працы, перавагі

Засваенне касмічнай прасторы мімаволі асацыюецца з касмічнымі караблямі. Сэрцам любой ракеты-носьбіта з'яўляецца яе рухавік. Ён павінен развіць першую касмічную хуткасць - каля 7,9 км / с, каб даставіць касманаўтаў на арбіту, і другую касмічную, каб пераадолець полі прыцягнення планеты. Дамагчыся гэтага няпроста, але навукоўцы пастаянна шукаюць новыя шляхі вырашэння гэтай задачы. Канструктары з Расіі зрабiлi яшчэ далей і здолелі распрацаваць дэтанацыйных ракетны рухавік, выпрабаванні якога завяршыліся поспехам. Гэта дасягненне можна назваць сапраўдным прарывам у галіне касмічнага машынабудавання.

новыя магчымасці

Чаму на дэтанацыйных рухавікі ўскладаюць вялікія надзеі? Па разліках навукоўцаў, іх магутнасць будзе ў 10 тыс. Разоў больш, чым магутнасць існуючых ракетных рухавікоў. Пры гэтым яны будуць спажываць значна менш паліва, а іх вытворчасць вызначыўся нізкай коштам і рэнтабельнасцю. З чым гэта звязана?

Уся справа ў рэакцыі акіслення гаручага. Калі ў сучасных ракетах выкарыстоўваецца працэс дефлаграции - павольнае (дозвуковой) гарэнне паліва пры сталым ціску, то дэтанацыйных ракетны рухавік функцыянуе за кошт выбуху, дэтанацыі гаручай сумесі. Яна згарае са звышгукавой хуткасцю з вылучэннем велізарнай колькасці цеплавой энергіі адначасова з распаўсюджваннем ударнай хвалі. Распрацоўкай і выпрабаваннем расійскага варыянту дэтанацыйных рухавіка займалася спецыялізаваная лабараторыя «дэтанацыйных ЖРД» у складзе вытворчага комплексу «Энергамаш».

Перавага новых рухавікоў

Вывучэннем і распрацоўкай дэтанацыйных рухавікоў займаюцца вядучыя сусветныя навукоўцы на працягу 70 гадоў. Асноўнай прычынай, якая перашкаджае стварэнню гэтага тыпу рухавікоў, з'яўляецца некантралюемае самазагаранне паліва. Акрамя таго, на парадку дня стаялі задачы па эфектыўным змешванню гаручага і акісляльніка, а таксама інтэграцыі сопла і паветразаборніка. Вырашыўшы гэтыя задачы, атрымаецца стварыць дэтанацыйных ракетны рухавік, які па сваіх тэхнічных характарыстыках абгоніць час. Пры гэтым навукоўцы называюць такія яго перавагі:

1. Здольнасць развіваць хуткасці ў дозвуковой і Гіпергукавыя дыяпазонах.
2. Выключэнне з канструкцыі многіх рухаюцца частак.
3. Больш нізкая маса і кошт сілавы ўстаноўкі.
4. Высокая тэрмадынамічная эфектыўнасць.

Серыйна дадзены тып рухавік не рабіўся. Упершыню быў выпрабаваны на нізкалётных самалётах ў 2008 годзе. Дэтанацыйных рухавік для ракет-носьбітаў быў упершыню выпрабаваны расійскімі навукоўцамі. Менавіта таму дадзенай падзеі адводзіцца гэтак вялікае значэнне.

Прынцып працы: імпульсны і бесперапынны

У цяперашні час навукоўцы вядуць распрацоўку установак з імпульсным і бесперапынным рабочым працэсам. Прынцып працы дэтанацыйных ракетнага рухавіка з імпульснай схемай працы заснаваны на цыклічным запаўненні камеры згарання гаручай сумессю, паслядоўным яе ўзгаранні і выкід прадуктаў згарання ў навакольнае асяроддзе. Адпаведна, пры бесперапынным працоўным працэсе паліва падаецца ў камеру згарання бесперапынна, гаручае згарае ў адной або некалькіх дэтанацыйных хвалях, якія бесперапынна цыркулююць папярок патоку. Перавагамі такіх рухавікоў з'яўляюцца:

1. Аднаразовае запальванне паліва.
2. Адносна простая канструкцыя.
3. Невялікія габарыты і маса установак.
4. Больш эфектыўнае выкарыстанне гаручай сумесі.
5. Нізкі ўзровень выраблянага шуму, вібрацыі і шкодных выкідаў.

У перспектыве, выкарыстоўваючы дадзеныя перавагі, дэтанацыйных вадкасны ракетны рухавік бесперапыннай схемы працы выцесніць ўсе існуючыя ўстаноўкі дзякуючы сваім масавай габарытны і вартасным характарыстыках.

Выпрабаванні дэтанацыйных рухавіка

Першыя выпрабаванні айчыннай дэтанацыйнай ўстаноўкі прайшлі ў рамках праекта, заснаванага Міністэрствам адукацыі і навукі. У якасці вопытнага ўзору быў прадстаўлены невялікі рухавік з камерай згарання дыяметрам 100 мм і шырынёй кальцавога канала ў 5 мм. Выпрабаванні праводзіліся на спецыяльным стэндзе, фіксаваліся паказчыкі пры працы на розных відах гаручай сумесі - вадарод-кісларод, прыродны газ-кісларод, прапан-бутан-кісларод.

Выпрабаванні дэтанацыйных ракетнага рухавіка на кіслароднае-вадародным паліве даказалі, што тэрмадынамічны цыкл гэтых установак на 7% больш эфектыўна, чым пры працы іншых установак. Акрамя таго, было эксперыментальна пацверджана, што з павелічэннем колькасці падаванага паліва павялічваецца і цяга, а таксама колькасць дэтанацыйных хваль і частата кручэння.

Аналагі ў іншых краінах

Распрацоўкай дэтанацыйных рухавікоў займаюцца навукоўцы вядучых краін свету. Найбольшых поспехаў у гэтым напрамку дасягнулі канструктары з ЗША. У сваіх мадэлях яны рэалізавалі бесперапынны спосаб працы, або ратацыйны. Амерыканскія вайскоўцы плануюць выкарыстоўваць дадзеныя ўстаноўкі для аснашчэння надводных караблёў. Дзякуючы меншай масе і невялікім памерам пры высокай выдаецца магутнасці яны дапамогуць павялічыць эфектыўнасць баявых катэраў.

Стехиометрическую сумесь вадароду і кіслароду выкарыстоўвае для сваёй працы амерыканскі дэтанацыйных ракетны рухавік. Перавагі такой крыніцы энергіі ў першую чаргу эканамічныя - кіслароду згарае роўна столькі, колькі таго патрабуецца для акіслення вадароду. Цяпер для забеспячэння ваенных караблёў вугляродным палівам ўрад ЗША траціць некалькі мільярдаў даляраў. Стехиометрическое гаручае знізіць выдаткі ў некалькі разоў.

Далейшыя напрамкі распрацоўкі і перспектывы

Новыя дадзеныя, атрыманыя ў выніку выпрабаванняў дэтанацыйных рухавікоў, вызначылі прымяненне прынцыпова новых метадаў пабудовы схемы працы на вадкім паліве. Але для функцыянавання такія рухавікі павінны мець высокую гарачатрывалага з прычыны вялікай колькасці вылучаемай цеплавой энергіі. У сапраўдны момант вядзецца распрацоўка адмысловага пакрыцця, якое забяспечыць працаздольнасць камеры згарання пад высокатэмпературным уздзеяннем. Асаблівае месца ў далейшых даследаваннях займае стварэнне змешвальных галовак, з дапамогай якіх можна будзе атрымаць кроплі гаручага матэрыялу зададзенага памеру, канцэнтрацыі і складу. Па рашэнні гэтых пытанняў будзе створаны новы дэтанацыйных вадкасны ракетны рухавік, які стане асновай новага класа ракет-носьбітаў.