Eind januari waren er berichten over nieuwe vorderingen in de Russische wetenschap en technologie. Uit officiële bronnen werd bekend dat een van de binnenlandse projecten van een veelbelovende straalmotor van het detonatietype de testfase al heeft doorstaan. Dit brengt het moment van volledige voltooiing van al het vereiste werk dichterbij, volgens de resultaten waarvan ruimte- of militaire raketten van Russisch ontwerp in staat zullen zijn om nieuwe krachtcentrales met verhoogde kenmerken te verkrijgen. Bovendien kunnen de nieuwe principes van motorwerking niet alleen toepassing vinden op het gebied van raketten, maar ook op andere gebieden.
Eind januari vertelde vice-premier Dmitry Rogozin de binnenlandse pers over de laatste successen van onderzoeksorganisaties. Hij ging onder meer in op het proces van het maken van straalmotoren met behulp van nieuwe werkingsprincipes. Een veelbelovende motor met detonatieverbranding is al op de proef gesteld. Volgens de vice-premier maakt het gebruik van nieuwe werkingsprincipes van de energiecentrale een aanzienlijke prestatieverbetering mogelijk. In vergelijking met structuren van traditionele architectuur wordt een toename van de stuwkracht van ongeveer 30% waargenomen.
Detonatie raketmotor diagram
Moderne raketmotoren van verschillende klassen en typen, die op verschillende gebieden worden gebruikt, gebruiken de zogenaamde. isobare cyclus of deflagratieverbranding. Hun verbrandingskamers handhaven een constante druk waarbij de brandstof langzaam verbrandt. Een motor gebaseerd op deflagratieprincipes heeft geen bijzonder duurzame eenheden nodig, maar is beperkt in maximale prestaties. Het verhogen van de basiskenmerken, vanaf een bepaald niveau, blijkt onredelijk moeilijk.
Een alternatief voor een motor met een isobare cyclus in het kader van prestatieverbetering is een systeem met de zgn. detonatie verbranding. In dit geval vindt de oxidatiereactie van de brandstof plaats achter de schokgolf die met hoge snelheid door de verbrandingskamer beweegt. Dit stelt bijzondere eisen aan het motorontwerp, maar biedt tegelijkertijd duidelijke voordelen. In termen van brandstofverbrandingsefficiëntie is detonatieverbranding 25% beter dan deflagratieverbranding. Het verschilt ook van verbranding met constante druk door het verhoogde vermogen van warmteafgifte per oppervlakte-eenheid van het reactiefront. In theorie is het mogelijk om deze parameter met drie tot vier ordes van grootte te verhogen. Als gevolg hiervan kan de snelheid van de reactieve gassen 20-25 keer worden verhoogd.
Zo kan de detonatiemotor, met zijn verhoogde efficiëntie, meer stuwkracht ontwikkelen met minder brandstofverbruik. De voordelen ten opzichte van traditionele ontwerpen zijn duidelijk, maar tot voor kort liet de vooruitgang op dit gebied te wensen over. De principes van een detonatiestraalmotor werden in 1940 geformuleerd door de Sovjet-fysicus Ya. B. Zeldovich, maar dergelijke afgewerkte producten zijn nog niet tot exploitatie gekomen. De belangrijkste redenen voor het uitblijven van echt succes zijn problemen met het creëren van een voldoende sterke structuur, evenals de moeilijkheid om een schokgolf te lanceren en vervolgens in stand te houden met behulp van bestaande brandstoffen.
Een van de nieuwste binnenlandse projecten op het gebied van detonatieraketmotoren is in 2014 gelanceerd en wordt ontwikkeld bij NPO Energomash vernoemd naar Academicus V. P. Glushko. Volgens de beschikbare gegevens was het doel van het project met de code "Ifrit" om de basisprincipes van nieuwe technologie te bestuderen met de daaropvolgende creatie van een raketmotor met vloeibare stuwstof die kerosine en gasvormige zuurstof gebruikt. De nieuwe motor, genoemd naar de vuurdemonen uit de Arabische folklore, was gebaseerd op het principe van spindetonatieverbranding. Dus, in overeenstemming met het hoofdidee van het project, moet de schokgolf continu in een cirkel in de verbrandingskamer bewegen.
De hoofdontwikkelaar van het nieuwe project was NPO Energomash, of liever een speciaal laboratorium dat op basis daarvan werd opgericht. Daarnaast waren verschillende andere onderzoeks- en ontwikkelingsorganisaties bij het werk betrokken. Het programma kreeg steun van de Advanced Research Foundation. Door gezamenlijke inspanningen konden alle deelnemers aan het Ifrit-project een optimale look vormen voor een veelbelovende motor en een modelverbrandingskamer creëren met nieuwe werkingsprincipes.
Om de vooruitzichten van de hele richting en nieuwe ideeën te bestuderen, een zogenaamde. model detonatie verbrandingskamer die voldoet aan de eisen van het project. Zo'n ervaren motor met een gereduceerde configuratie moest vloeibare kerosine als brandstof gebruiken. Zuurstofgas werd voorgesteld als oxidatiemiddel. In augustus 2016 begon het testen van een prototype camera. Het is belangrijk dat een dergelijk project voor het eerst in de geschiedenis op de proef wordt gesteld. Eerder werden binnenlandse en buitenlandse detonatieraketmotoren ontwikkeld, maar niet getest.
Tijdens de tests van het modelmonster werden zeer interessante resultaten verkregen, die de juistheid van de gebruikte benaderingen aantoonden. Door het gebruik van de juiste materialen en technologieën bleek het dus de druk in de verbrandingskamer op 40 atmosfeer te brengen. De stuwkracht van het experimentele product bereikte 2 ton.
Modelkamer op een testbank
In het kader van het Ifrit-project werden wel bepaalde resultaten behaald, maar de binnenlandse detonatiemotor op vloeibare brandstof is nog verre van een volwaardige praktische toepassing. Voordat dergelijke apparatuur in nieuwe technologische projecten wordt geïntroduceerd, moeten ontwerpers en wetenschappers een aantal van de ernstigste problemen oplossen. Alleen dan kan de raket- en ruimtevaartindustrie of de defensie-industrie het potentieel van de nieuwe technologie in de praktijk gaan realiseren.
Half januari publiceerde Rossiyskaya Gazeta een interview met de hoofdontwerper van NPO Energomash, Petr Levochkin, over de huidige stand van zaken en vooruitzichten voor detonatiemotoren. De vertegenwoordiger van het ontwikkelingsbedrijf herinnerde aan de belangrijkste bepalingen van het project en ging ook in op het onderwerp van de behaalde successen. Daarnaast sprak hij over de mogelijke toepassingsgebieden van "Ifrit" en soortgelijke constructies.
Detonatiemotoren kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt in hypersonische vliegtuigen. P. Lyovochkin herinnerde eraan dat de motoren die nu voor gebruik op dergelijke apparatuur worden voorgesteld, subsonische verbranding gebruiken. Bij hypersonische snelheid van het vliegapparaat moet de lucht die de motor binnenkomt worden afgeremd naar de geluidsmodus. De remenergie moet echter leiden tot extra thermische belasting van het casco. In detonatiemotoren bereikt de brandstofverbrandingssnelheid minimaal M = 2, 5. Dit maakt het mogelijk om de vliegsnelheid van het vliegtuig te verhogen. Zo'n machine met een detonatiemotor kan accelereren tot acht keer de snelheid van het geluid.
De reële vooruitzichten voor raketmotoren van het detonatietype zijn echter nog niet erg groot. Volgens P. Lyovochkin, we "openden zojuist de deur naar het gebied van detonatieverbranding." Wetenschappers en ontwerpers zullen veel zaken moeten bestuderen, en pas daarna zal het mogelijk zijn om constructies met praktisch potentieel te creëren. Hierdoor zal de ruimtevaartindustrie lange tijd traditionele motoren voor vloeibare stuwstof moeten gebruiken, wat echter de mogelijkheid van verdere verbetering niet uitsluit.
Een interessant feit is dat het detonatieprincipe van verbranding niet alleen wordt gebruikt op het gebied van raketmotoren. Er is al een binnenlands project voor een luchtvaartsysteem met een verbrandingskamer van het detonatietype die werkt volgens een pulsprincipe. Zo'n prototype is op de proef gesteld en kan in de toekomst een nieuwe richting inslaan. Nieuwe motoren met klopverbranding kunnen op een groot aantal verschillende gebieden worden toegepast en traditionele gasturbine- of turbojetmotoren gedeeltelijk vervangen.
Het binnenlandse project van een ontploffingsvliegtuigmotor wordt ontwikkeld op het OKB im. BEN. Wieg. Informatie over dit project werd vorig jaar voor het eerst gepresenteerd op het internationale militair-technische forum "Army-2017". Op de stand van de bedrijfsontwikkelaar stonden materialen op diverse motoren, zowel seriematig als in ontwikkeling. Onder de laatste bevond zich een veelbelovend detonatiemonster.
De essentie van het nieuwe voorstel is om een niet-standaard verbrandingskamer te gebruiken die in staat is tot gepulseerde detonatieverbranding van brandstof in een luchtatmosfeer. In dit geval moet de frequentie van "explosies" in de motor 15-20 kHz bereiken. In de toekomst is het mogelijk om deze parameter verder te verhogen, waardoor het motorgeluid buiten het bereik komt dat door het menselijk oor wordt waargenomen. Dergelijke motorfuncties kunnen van enig belang zijn.
Eerste lancering van het experimentele product "Ifrit"
De belangrijkste voordelen van de nieuwe energiecentrale houden echter verband met verbeterde prestaties. Benchtests van prototypes hebben aangetoond dat ze traditionele gasturbinemotoren met ongeveer 30% overtreffen in specifieke indicatoren. Tegen de tijd van de eerste openbare demonstratie van materialen op de motor OKB im. BEN. De wiegen waren in staat om behoorlijk hoge prestatiekenmerken te krijgen. Een ervaren motor van een nieuw type kon 10 minuten ononderbroken werken. De totale bedrijfstijd van dit product op de stand was op dat moment meer dan 100 uur.
Vertegenwoordigers van het ontwikkelingsbedrijf gaven aan dat het al mogelijk is om een nieuwe detonatiemotor te maken met een stuwkracht van 2-2,5 ton, geschikt voor installatie op lichte vliegtuigen of onbemande luchtvaartuigen. Bij het ontwerp van een dergelijke motor wordt voorgesteld om de zogenaamde te gebruiken. resonatorapparaten die verantwoordelijk zijn voor het juiste verloop van de brandstofverbranding. Een belangrijk voordeel van het nieuwe project is de fundamentele mogelijkheid om dergelijke apparaten overal in het casco te installeren.
Experts van het OKB hen. BEN. De wiegen werken al meer dan drie decennia aan vliegtuigmotoren met impulsdetonatieverbranding, maar tot nu toe heeft het project het onderzoeksstadium niet verlaten en heeft het geen echte vooruitzichten. De belangrijkste reden is het ontbreken van een bestelling en de benodigde financiering. Als het project de nodige ondersteuning krijgt, kan binnen afzienbare tijd een voorbeeldmotor worden gemaakt, geschikt voor gebruik op verschillende apparatuur.
Tot op heden zijn Russische wetenschappers en ontwerpers erin geslaagd om zeer opmerkelijke resultaten te laten zien op het gebied van straalmotoren met behulp van nieuwe bedieningsprincipes. Er zijn verschillende projecten tegelijk die geschikt zijn voor gebruik in de raketruimte en hypersonische gebieden. Daarnaast kunnen de nieuwe motoren ook gebruikt worden in de "traditionele" luchtvaart. Sommige projecten bevinden zich nog in de beginfase en zijn nog niet klaar voor inspecties en andere werkzaamheden, terwijl op andere gebieden de meest opmerkelijke resultaten al zijn behaald.
Bij het onderzoeken van het onderwerp van detonatie-verbrandingsstraalmotoren, konden Russische specialisten een bankmodelmodel van een verbrandingskamer met de gewenste kenmerken maken. Het experimentele product "Ifrit" heeft al tests doorstaan, waarbij een grote hoeveelheid verschillende informatie is verzameld. Met behulp van de verkregen gegevens zal de ontwikkeling van de richting worden voortgezet.
Het beheersen van een nieuwe richting en het vertalen van ideeën in een praktisch toepasbare vorm zal veel tijd vergen, en daarom zullen ruimte- en legerraketten in de nabije toekomst alleen worden uitgerust met traditionele vloeibare stuwstofmotoren in de nabije toekomst. Niettemin heeft het werk het puur theoretische stadium al verlaten en nu brengt elke testlancering van een experimentele motor het moment van het bouwen van volwaardige raketten met nieuwe krachtcentrales dichterbij.
