Om een technologische reserve te creëren voor de verdere ontwikkeling van luchtvaart, rakettechnologie en ruimtevaart, worden in ons land verschillende kansrijke projecten ontwikkeld, oa. een fundamenteel nieuwe motor. Onlangs werd aangekondigd dat de tests van een pulserende detonatiemotor met straalmotor zijn voltooid. Tot nu toe is alleen de technologiedemonstrator op de stand getest, maar zelfs deze vertoont een aanzienlijke toename van de belangrijkste kenmerken.
Laatste nieuws
Op 9 april berichtte de persdienst van de onderneming UEC-UMPO (onderdeel van United Engine Corporation en Rostec) over de laatste successen op het gebied van motorenbouw. OKB im. BEN. De sledes van de UEC-UMPO hebben met succes de eerste testfase van de demonstrator van de nieuwe motor uitgevoerd.
Direct-flow pulserende detonatiemotor (PPDD) met een blok gasdynamische resonatoren in de demonstratieversie bevestigde de mogelijkheid om hoge technische kenmerken te verkrijgen. De stuwkracht van het product bereikte 1600 kg. In sommige modi vertoonde de motor een toename van de specifieke stuwkracht tot 50% in vergelijking met producten van andere bestaande schema's. Het specifieke brandstofverbruik werd dienovereenkomstig verlaagd.
Het gebruik van motoren met dergelijke kenmerken zal de basisparameters en mogelijkheden van vliegtuigen aanzienlijk vergroten. Het maximale bereik en het laadvermogen kunnen met 1, 3-1, 5 keer worden verhoogd. Een toename van de stuwkracht-gewichtsverhouding zal ook de manoeuvreerbaarheid en vluchtdynamiek verbeteren.
Opgemerkt moet worden dat de ontwikkeling van een binnenlandse straalmotor-detonatiemotor lang geleden begon. De eerste rapporten over dit project, ontwikkeld op het OKB im. De wiegen verschenen al in 2011. Al in 2013 werd een van de eerste experimentele motoren getest. Hij creëerde een stuwkracht van slechts 100 kg, maar vertoonde een sterke toename van de efficiëntie en andere parameters.
In de toekomst werd het ontwerp verbeterd en vergroot, met een gelijktijdige toename van de belangrijkste kenmerken. Tot op heden heeft de demonstratiemotor een stuwkracht van 1600 kg - 16 keer meer dan het allereerste prototype. De verwachting is dat het huidige project zal worden ontwikkeld en hierdoor zal een nog krachtigere motor verschijnen.
Technologische grondbeginselen
Het concept van de RPA of pulse detonation engine (PDE) is de afgelopen decennia actief ontwikkeld in verschillende landen. In de omstandigheden van laboratoria en testbanken zijn al behoorlijk interessante resultaten behaald, maar nog geen enkele motor van een nieuwe klasse is in de praktijk geïmplementeerd.
Tot op heden zijn er verschillende basis IDD-ontwerpen ontwikkeld en getest. De eenvoudigste is het maken van een product dat een luchtinlaatapparaat bevat, de zogenaamde. trekwand en detonatiebuiskamer. Wanneer het lucht-brandstofmengsel verbrandt, wordt een detonatiegolf gevormd, die de tractiemuur raakt en stuwkracht veroorzaakt. Op basis van dergelijke apparaten kunnen multitube-engines worden gemaakt.
Complexer, maar effectief is de PDD met een hoogfrequente resonator. Het ontwerp onderscheidt zich door de aanwezigheid van een reactor en een resonator. De reactor is een speciaal apparaat dat zorgt voor een meer volledige verbranding van het lucht-brandstofmengsel. De resonator zorgt voor een efficiënter gebruik van de energie van detonatiegolven. Zo'n motor kan worden gebruikt als een stand-alone product of als een efficiëntere vervanging voor de "traditionele" naverbrander van een turbojetmotor.
OKB im. Cradle ontwikkelt en test precies de schakeling met een blok gasdynamische resonatoren. Het hoge potentieel is herhaaldelijk bevestigd door tests van verschillende prototypes, en nu wordt een ander soortgelijk product getest.
RPM en IDD van alle schema's hebben bepaalde voordelen ten opzichte van gasturbine-schema's. Allereerst is het een minder complex ontwerp. In IDD zijn er geen bewegende delen die moeilijk te vervaardigen zijn en die hoge mechanische en thermische belastingen ondervinden. Bovendien stelt een dergelijke motor lagere eisen aan de parameters van het stromingstraject. Hierdoor kan de detonatiemotor worden gemaakt met behulp van bestaande technologieën en materialen.
Door een andere thermodynamische cyclus wordt het specifieke brandstofverbruik verminderd, wat kan worden gebruikt om bepaalde eigenschappen van het vliegtuig te verbeteren. Afhankelijk van de taken die zijn ingesteld, kun je de economie verlaten ten gunste van het vergroten van de stuwkracht of deze behouden door het vliegbereik te vergroten.
Toepassingen
De organisatie-ontwikkelaar van de nieuwe technologiedemonstrator is van mening dat de motoren van de nieuwe klasse breed inzetbaar zijn op verschillende gebieden. Verkeersregels zijn nuttig bij de verdere ontwikkeling van de luchtvaart, incl. super- en hypersonisch; ze kunnen worden gebruikt in nieuwe ruimtevaartsystemen. De nieuwe motor wordt gezien als een nuttige aanvulling op raket- en straalvoortstuwingssystemen.
RPME's hebben ontwerp- en technologische voordelen ten opzichte van gasturbineproducten met dezelfde parameters. Volgens het OKB hen. BEN. Reiswiegen, dit is ook een commercieel en economisch voordeel. Een vliegtuig met een dergelijke motor zal hoge technische kenmerken hebben, maar de kosten van ontwikkeling, productie en exploitatie blijven op een acceptabel niveau.
Tegelijkertijd zijn de voorgestelde ontwerpen van IDD niet zonder nadelen. Dus, net als andere straalmotoren, heeft detonatie een beperkt bereik van werksnelheden. Om te starten heeft hij een eerste acceleratie nodig - met behulp van een andere motor. In het geval van raketten kan dit een voortstuwingssysteem met vloeibare of vaste stuwstof zijn, en het vliegtuig kan een afzonderlijke turbostraalmotor hebben voor opstijgen en landen en versnellingsmodi.
Vanwege technische en operationele beperkingen is de richting van pulserende straalmotoren in het verleden onderontwikkeld. Als gevolg hiervan bevinden nieuwe IDD-projecten zich nog in de ontwikkelings- en testfase. Er zijn nog steeds geen volwaardige hoogwaardige monsters die geschikt zijn voor implementatie in echte projecten van luchtvaart- of ruimtetechnologie.
Voor hun uiterlijk is verdere voortzetting van het werk noodzakelijk met een geleidelijke oplossing van alle sleuteltaken. Om het niveau van moderne turbojetmotoren te bereiken, is een toename van de stuwkracht nodig, een toename van de middelen en het bereiken van een hoge betrouwbaarheid. Dit soort werk is op dit moment gaande en heeft al bepaalde resultaten. Maar het creëren van een volwaardige IDD/PDAA voor praktisch gebruik is nog een kwestie van verre toekomst.
Werk voor de toekomst
De direct-flow pulserende detonatiemotor heeft een aantal belangrijke kenmerken en is van groot belang in het kader van de verdere ontwikkeling van luchtvaart-, raket- en ruimtetechnologie. Het ontwikkelen van deze richting en het ontwikkelen van werkbare structuren met voldoende karakteristieken blijkt echter een zeer moeilijk en tijdrovend proces te zijn. Dus in de afgelopen 10 jaar hebben de binnenlandse verkeersregels en -regels die zijn ontwikkeld door UEC-UMPO een aanzienlijke prestatieverbetering laten zien, maar zijn ze nog niet in de praktijk geïmplementeerd.
Desalniettemin gaat het werk door en geeft reden tot optimisme. Het laatste nieuws laat een aanzienlijke vooruitgang zien en suggereert ook dat de industrie in de nabije toekomst nieuwe successen zal boeken. Het verschijnen van vliegtuigen met pulserende detonatiemotoren is dus nog steeds een gebeurtenis op de middellange of lange termijn, maar elke nieuwe ontwikkelings- en testfase brengt het dichterbij.
