Sistemet shtytëse ekzistuese për aviacionin dhe raketat tregojnë performancë shumë të lartë, por i janë afruar kufirit të aftësive të tyre. Për të rritur më tej parametrat e shtytjes, e cila krijon një bazë për zhvillimin e industrisë së raketave të aviacionit dhe hapësirës, nevojiten motorë të tjerë, përfshirë. me parime të reja të punës. Shpresat e mëdha lidhen me të ashtuquajturin. motorët shpërthyes. Sisteme të tilla të klasës së pulsit tashmë janë duke u testuar në laboratorë dhe në aeroplanë.
Parimet fizike
Motorët ekzistues dhe që punojnë me karburant të lëngët përdorin djegie ose shpërthim nën -zërit. Një reaksion kimik që përfshin karburantin dhe një oksidues formon një front që lëviz nëpër dhomën e djegies me një shpejtësi nën -zanore. Ky djegie kufizon sasinë dhe shpejtësinë e gazeve reaktive që dalin nga hunda. Prandaj, shtytja maksimale është gjithashtu e kufizuar.
Djegia e shpërthimit është një alternativë. Në këtë rast, pjesa e përparme e reagimit lëviz me një shpejtësi supersonike, duke formuar një valë goditëse. Kjo mënyrë e djegies rrit rendimentin e produkteve të gazta dhe siguron tërheqje të shtuar.
Motori i shpërthimit mund të bëhet në dy versione. Në të njëjtën kohë, motorët impulsivë ose pulsues (IDD / PDD) dhe ata rrotullues / rrotullues janë duke u zhvilluar. Dallimi i tyre qëndron në parimet e djegies. Motori rrotullues mban një reagim të vazhdueshëm, ndërsa motori impuls punon me "shpërthime" të njëpasnjëshme të një përzierje të karburantit dhe oksiduesit.
Impulset formojnë shtytje
Në teori, dizajni i tij nuk është më i komplikuar sesa një motor raketë tradicional ose motor me raketë. Ai përfshin një dhomë të djegies dhe montim të hundës, si dhe mjete për furnizimin me karburant dhe oksidues. Në këtë rast, kufizime të veçanta vendosen në forcën dhe qëndrueshmërinë e strukturës që lidhen me veçoritë e funksionimit të motorit.
Gjatë funksionimit, injektorët furnizojnë karburant në dhomën e djegies; oksiduesi furnizohet nga atmosfera duke përdorur një pajisje për marrjen e ajrit. Pas formimit të përzierjes, ndodh ndezja. Për shkak të përzgjedhjes së saktë të përbërësve të karburantit dhe proporcioneve të përzierjes, metodës optimale të ndezjes dhe konfigurimit të dhomës, formohet një valë goditëse, duke lëvizur në drejtim të hundës së motorit. Niveli aktual i teknologjisë bën të mundur marrjen e një shpejtësie valore deri në 2.5-3 km / s me një rritje përkatëse të shtytjes.
IDD përdor një parim pulsues të funksionimit. Kjo do të thotë që pas shpërthimit dhe lëshimit të gazeve reaktive, dhoma e djegies fryhet, mbushet përsëri me një përzierje - dhe pason një "shpërthim" i ri. Për të marrë një shtytje të lartë dhe të qëndrueshme, ky cikël duhet të kryhet me një frekuencë të lartë, nga dhjetëra në mijëra herë në sekondë.
Vështirësitë dhe përparësitë
Avantazhi kryesor i IDD është mundësia teorike e marrjes së karakteristikave të përmirësuara që ofrojnë epërsi mbi motorët ekzistues dhe të ardhshëm ramajte dhe shtytës të lëngshëm. Pra, me të njëjtën shtytje, motori i impulsit rezulton të jetë më kompakt dhe më i lehtë. Prandaj, një njësi më e fuqishme mund të krijohet në të njëjtat dimensione. Për më tepër, një motor i tillë është më i thjeshtë në dizajn, pasi nuk ka nevojë për një pjesë të instrumenteve.
IDD është operacionale në një gamë të gjerë shpejtësish, nga zero (në fillim të raketës) në hipersonike. Mund të gjejë zbatim në sistemet e raketave dhe hapësirës dhe në aviacion - në fushat civile dhe ushtarake. Në të gjitha rastet, tiparet e tij karakteristike bëjnë të mundur marrjen e përparësive të caktuara mbi sistemet tradicionale. Në varësi të nevojave, është e mundur të krijohet një raketë IDD duke përdorur një oksidues nga një rezervuar, ose një ajër-reaktiv që merr oksigjen nga atmosfera.
Sidoqoftë, ka disavantazhe dhe vështirësi të konsiderueshme. Pra, për të zotëruar një drejtim të ri, është e nevojshme të kryhen studime dhe eksperimente të ndryshme mjaft komplekse në kryqëzimin e shkencave dhe disiplinave të ndryshme. Parimi specifik i funksionimit bën kërkesa të veçanta për modelin e motorit dhe materialet e tij. Çmimi i shtytjes së lartë është ngarkesa e shtuar që mund të dëmtojnë ose shkatërrojnë strukturën e motorit.
Sfida është të sigurohet një shkallë e lartë e shpërndarjes së karburantit dhe oksidantit, që korrespondon me frekuencën e kërkuar të shpërthimit, si dhe të kryhet një spastrim para shpërndarjes së karburantit. Për më tepër, një problem i veçantë inxhinierik është fillimi i një valë goditëse në çdo cikël të funksionimit.
Duhet të theksohet se deri më sot, IDD, pavarësisht nga të gjitha përpjekjet e shkencëtarëve dhe projektuesve, nuk janë gati të shkojnë përtej laboratorëve dhe vendeve të testimit. Projektimet dhe teknologjitë kanë nevojë për zhvillim të mëtejshëm. Prandaj, nuk është ende e nevojshme të flitet për futjen e motorëve të rinj në praktikë.
Historia e teknologjisë
Shtë kureshtare që parimi i një motori shpërthimi të pulsuar u propozua së pari jo nga shkencëtarët, por nga shkrimtarët e trillimeve shkencore. Për shembull, nëndetësja "Pioneer" nga romani i G. Adamov "Misteri i dy oqeaneve" përdori IDD në një përzierje gazi hidrogjen-oksigjen. Idetë e ngjashme të krijuara në vepra të tjera arti.
Hulumtimi shkencor mbi temën e motorëve të shpërthimit filloi pak më vonë, në të dyzetat, dhe pionierët e drejtimit ishin shkencëtarët sovjetikë. Në të ardhmen, në vende të ndryshme, u bënë përpjekje të përsëritura për të krijuar një IDD me përvojë, por suksesi i tyre u kufizua seriozisht nga mungesa e teknologjive dhe materialeve të nevojshme.
Më 31 janar 2008, agjencia DARPA e Departamentit Amerikan të Mbrojtjes dhe Laboratori i Forcave Ajrore filluan testimin e laboratorit të parë fluturues me një tip IDD të frymëmarrjes nga ajri. Motori origjinal u instalua në një avion të modifikuar Long-EZ nga Scale Composites. Termocentrali përfshinte katër dhoma me djegie me tuba me furnizim me lëndë djegëse të lëngshme dhe marrje ajri nga atmosfera. Me një frekuencë shpërthimi prej 80 Hz, një goditje prej përafërsisht. 90 kgf, e cila ishte e mjaftueshme vetëm për një aeroplan të lehtë.
Këto teste treguan përshtatshmërinë themelore të IDD për përdorim në aviacion, dhe gjithashtu demonstruan nevojën për të përmirësuar modelet dhe për të rritur karakteristikat e tyre. Në të njëjtin 2008, avioni prototip u dërgua në muze, dhe DARPA dhe organizatat e lidhura vazhduan të punojnë. U raportua për mundësinë e përdorimit të IDD në sistemet premtuese të raketave - por deri më tani ato nuk janë zhvilluar.
Në vendin tonë, tema e IDD u studiua në nivelin e teorisë dhe praktikës. Për shembull, në vitin 2017, një artikull në lidhje me testet e një motori shpërthyes rajm që funksiononte me hidrogjen të gaztë u shfaq në revistën Combustion and Explosion. Gjithashtu, puna vazhdon në motorët shpërthyes rrotullues. Motorshtë zhvilluar dhe testuar një motor rakete me lëndë djegëse të lëngshme, i përshtatshëm për përdorim në raketa. Çështja e përdorimit të teknologjive të tilla në motorët e avionëve është duke u studiuar. Në këtë rast, dhoma e djegies së shpërthimit është e integruar në motorin turbojet.
Perspektiva e teknologjisë
Motorët shpërthyes janë me interes të madh nga pikëpamja e aplikimit të tyre në fusha dhe fusha të ndryshme. Për shkak të rritjes së pritshme të karakteristikave kryesore, ata të paktën mund të shtrydhin sistemet e klasave ekzistuese. Sidoqoftë, kompleksiteti i zhvillimit teorik dhe praktik ende nuk i lejon ata të përdorin në praktikë.
Sidoqoftë, tendencat pozitive janë vërejtur vitet e fundit. Motorët shpërthyes në përgjithësi, përfshirë të pulsuara, gjithnjë e më shumë shfaqen në lajmet nga laboratorët. Zhvillimi i këtij drejtimi vazhdon, dhe në të ardhmen do të jetë në gjendje të japë rezultatet e dëshiruara, megjithëse koha e shfaqjes së mostrave premtuese, karakteristikat e tyre dhe fushat e aplikimit janë ende në pikëpyetje. Sidoqoftë, mesazhet e viteve të fundit na lejojnë të shikojmë të ardhmen me optimizëm.
