Enjin roket peletupan: ujian, prinsip operasi, kelebihan

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Penjelajahan angkasa lepas secara tidak sengaja dikaitkan dengan kapal angkasa. Nadi mana-mana kenderaan pelancar adalah enjinnya. Ia mesti membangunkan halaju angkasa pertama - kira-kira 7.9 km / s untuk menghantar angkasawan ke orbit, dan halaju angkasa kedua untuk mengatasi medan graviti planet.

Mencapai ini bukanlah mudah, tetapi saintis sentiasa mencari cara baharu untuk menyelesaikan masalah ini. Pereka dari Rusia pergi lebih jauh dan berjaya membangunkan enjin roket letupan, ujian yang berakhir dengan kejayaan. Pencapaian ini boleh dipanggil satu kejayaan sebenar dalam bidang kejuruteraan angkasa lepas.

Ciri Baharu

Mengapa ada harapan tinggi untuk enjin letupan? Menurut saintis, kuasa mereka akan menjadi 10 ribu kali lebih besar daripada kuasa enjin roket sedia ada. Pada masa yang sama, mereka akan menggunakan lebih sedikit bahan api, dan pengeluaran mereka akan dibezakan oleh kos rendah dan keuntungan. Ada apa dengannyaberkaitan?

Ini semua mengenai tindak balas pengoksidaan bahan api. Jika roket moden menggunakan proses deflagrasi - pembakaran bahan api perlahan (subsonik) pada tekanan malar, maka enjin roket letupan berfungsi disebabkan oleh letupan, letupan campuran mudah terbakar. Ia terbakar pada kelajuan supersonik, membebaskan sejumlah besar tenaga haba pada masa yang sama semasa gelombang kejutan merambat.

Pembangunan dan ujian enjin letupan versi Rusia telah dijalankan oleh makmal khusus "Detonation LRE" sebagai sebahagian daripada kompleks pengeluaran "Energomash".

Keunggulan enjin baharu

Para saintis terkemuka dunia telah mengkaji dan membangunkan enjin letupan selama 70 tahun. Sebab utama menghalang penciptaan enjin jenis ini ialah pembakaran bahan api spontan yang tidak terkawal. Di samping itu, pencampuran bahan api dan pengoksida yang cekap, serta penyepaduan muncung dan pengambilan udara, turut menjadi agenda.

Dengan menyelesaikan masalah ini, adalah mungkin untuk mencipta enjin roket letupan, yang, dari segi ciri teknikalnya, akan mengatasi masa. Pada masa yang sama, saintis memanggil kelebihannya:

1. Keupayaan untuk membangunkan kelajuan dalam julat subsonik dan hipersonik.
2. Reka bentuk banyak bahagian bergerak.
3. Jisim dan kos janakuasa yang lebih rendah.
4. Kecekapan termodinamik tinggi.

Enjin jenis ini tidak dihasilkan secara bersiri. Ia pertama kali diuji pada pesawat terbang rendah pada tahun 2008. Enjin letupan untuk kenderaan pelancar diuji buat kali pertama oleh saintis Rusia. Itulah sebabnya acara ini sangat penting.

Prinsip kerja: nadi dan berterusan

Pada masa ini, saintis sedang membangunkan pemasangan dengan aliran kerja berdenyut dan berterusan. Prinsip pengendalian enjin roket letupan dengan skema operasi berdenyut adalah berdasarkan pengisian kitaran kebuk pembakaran dengan campuran mudah terbakar, penyalaan berurutan dan pelepasan produk pembakaran ke alam sekitar.

Oleh itu, dalam proses kerja yang berterusan, bahan api dimasukkan ke dalam kebuk pembakaran secara berterusan, bahan api terbakar dalam satu atau lebih gelombang letupan yang beredar secara berterusan merentasi aliran. Kelebihan enjin tersebut ialah:

1. Pencucuhan tunggal bahan api.
2. Reka bentuk yang agak ringkas.
3. Saiz dan berat unit yang kecil.
4. Penggunaan campuran mudah terbakar yang lebih cekap.
5. Bunyi rendah, getaran dan pelepasan.

Pada masa hadapan, menggunakan kelebihan ini, enjin roket pendorong cecair letupan yang beroperasi secara berterusan akan menggantikan semua pemasangan sedia ada kerana berat, saiz dan ciri kosnya.

Uji enjin letupan

Ujian pertama pemasangan letupan domestik berlaku dalam rangka kerjaprojek yang ditubuhkan oleh Kementerian Pendidikan dan Sains. Enjin kecil dengan kebuk pembakaran berdiameter 100 mm dan lebar saluran anulus 5 mm dipersembahkan sebagai prototaip. Ujian telah dijalankan pada dirian khas, penunjuk direkodkan apabila bekerja pada pelbagai jenis campuran mudah terbakar - hidrogen-oksigen, gas asli-oksigen, propana-butana-oksigen.

Ujian enjin roket letupan yang dikuasakan oleh bahan api oksigen-hidrogen membuktikan bahawa kitaran termodinamik unit ini adalah 7% lebih cekap daripada unit lain. Selain itu, secara eksperimen telah disahkan bahawa dengan peningkatan dalam jumlah bahan api yang dibekalkan, tujahan juga meningkat, serta bilangan gelombang letupan dan kelajuan putaran.

Analog di negara lain

Enjin peletupan sedang dibangunkan oleh saintis dari negara terkemuka di dunia. Pereka dari Amerika Syarikat telah mencapai kejayaan terbesar ke arah ini. Dalam model mereka, mereka melaksanakan mod operasi berterusan, atau putaran. Tentera AS merancang untuk menggunakan pemasangan ini untuk melengkapkan kapal permukaan. Oleh kerana beratnya yang lebih ringan dan saiznya yang kecil dengan kuasa keluaran yang tinggi, ia akan membantu meningkatkan keberkesanan bot tempur.

Campuran stoikiometri hidrogen dan oksigen digunakan oleh enjin roket letupan Amerika. Kelebihan sumber tenaga sedemikian adalah terutamanya ekonomi - oksigen terbakar sama seperti yang diperlukan untuk mengoksidakan hidrogen. Sekarang untukKerajaan AS membelanjakan beberapa bilion dolar untuk menyediakan kapal perang dengan bahan api karbon. Bahan api stoikiometri akan mengurangkan kos sebanyak beberapa kali.

Arah dan prospek pembangunan selanjutnya

Data baharu yang diperoleh hasil daripada ujian enjin letupan menentukan penggunaan kaedah asas baharu untuk membina skema untuk beroperasi pada bahan api cecair. Tetapi untuk operasi, enjin sedemikian mesti mempunyai rintangan haba yang tinggi kerana sejumlah besar tenaga haba yang dikeluarkan. Pada masa ini, salutan khas sedang dibangunkan yang akan memastikan operasi kebuk pembakaran di bawah pendedahan suhu tinggi.

Tempat istimewa dalam penyelidikan lanjut ialah penciptaan kepala pencampur, yang dengannya anda boleh mendapatkan titisan bahan mudah terbakar dengan saiz, kepekatan dan komposisi tertentu. Untuk menangani isu ini, enjin roket pendorong cecair letupan baharu akan dicipta, yang akan menjadi asas kepada kelas kenderaan pelancar baharu.