Інженери випробували «неможливий» двигун, і він працює

Kareem Ahmed, University of Central Florida

Ракетний двигун, який донедавна вважався неможливим, щойно був запущений у лабораторії. Інженери створили та успішно випробували пристрій відомий як обертовий детонаційний двигун. Рушій створює тягу за допомогою самопідтримуваної хвилі детонацій, яка рухається навколо по круговому каналу.

Новий двигун потребує менше палива у порівнянні з традиційними ракетними. Зрештою, він може стати ефективним засобом для запуску космічних кораблів.

“Дане дослідження вперше представляє експериментальні докази безпечної та підтримуваної детонації водневого та кисневого палива в обертовому детонаційному ракетному двигуні”,

– каже Карім Ахмед, авіакосмічний інженер з Університету Центральної Флориди.

Ідея обертового детонаційного двигуна з’явилася ще в 1950-х роках. Він складається з кільцевої тягової камери, утвореної двома циліндрами різного діаметру, укладеними один в одного з проміжком.

В цю камеру через невеликі отвори подається газове ракетне пальне та окисник, які замішуються та запалюються. Це створює першу детонацію, яка породжує надзвукову ударну хвилю. Хвиля рухається навколо по камері, відбиваючись від стінок. Далі ця хвиля викликає наступну детонацію, яка запалює наступну і так далі, створюючи постійну надзвукову ударну хвилю для генерації тяги.

Згідно з розрахунками, такий двигун споживатиме менше пального та генеруватиме більшу тягу. Саме тому Армія США фінансує цей проєкт.

Але є одне але.

Детонація є хаотичною і її важко тримати під контролем. Для того аби двигун не вибухнув, він повинен бути дуже точно відкалібрований.

Використовуване пальне, співвідношення пального до окисника, розмір отворів, розмір кільцевої камери, розмір та форма реактора, коли та куди впорскується паливо – всі ці параметри необхідно враховувати та змінювати відносно одне одного. Наприклад, для різних типів палива можуть знадобитися впорскувальні отвори різного розміру або форми.

Над цим точним налаштуванням і працювала команда Ахмеда. Вони підібрали необхідне співвідношення водню та кисню та випробували його на експериментальній установці – невеликому 7,6-сантиметровому обертовому детонаційному ракетному двигуні.

Щоб переконатися, що прототип працює, команда ввела в водень трасер (метан) і використала високошвидкісну камеру для фільмування хвиль детонації. На отриманих зображеннях видно безперервні п’ять хвиль детонації, що рухаються проти годинникової стрілки. Джерело: doi: 10.1016/j.combustflame.2019.12.031.

Ця технологія може значно зменшити, необхідні для запуску ракети, об’єми пального та окисника, а це шлях до зниження загальних витрат на запуски ракет. У статті автори зазначають, що такий тип двигуна є перспективним для використання у якості рушія верхніх ступенів ракет.

Після опублікування результатів дослідження, декілька команд дослідників також взялися за вивчення обертового детонаційного двигуна та перевірку даних отриманих командою з Університету Центральної Флориди. З часом ми отримаємо більше даних, щоби оцінити його ефективність у порівнянні з традиційними конструкціями.

Combustion and Flame (2020), doi: 10.1016/j.combustflame.2019.12.031.

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту та натисніть Ctrl+Enter.

65 Shares:
1 comment
Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

Перегляньте також