موتور راکت انفجاری: آزمایش، اصل عملیات، مزایا

فتح فضای بیرونی ناخواسته با فضاپیمای مرتبط است. قلب هر موشک حامل موتور آن است. او باید اولین سرعت فضایی - حدود 7.9 کیلومتر بر ثانیه را برای ارائه فضانوردان به مدار و فضای دوم برای غلبه بر میدان گرانشی سیاره توسعه دهد. دستیابی به این آسان نیست، اما دانشمندان دائما به دنبال راه های جدید برای حل این مشکل هستند. طراحان از روسیه حتی پیشرفت کردند و توانستند یک موتور راکت انفجاری ایجاد کنند که آزمایشات آن موفقیت آمیز بود. این دستاورد را می توان یک پیشرفت واقعی در زمینه مهندسی فضا نامید.

ویژگی های جدید

چرا موتورهای انفجاری امید زیادی دارند؟ به گفته دانشمندان، ظرفیت آنها 10 هزار برابر بیشتر از ظرفیت موتورهای موجود در موشک است. در عین حال، آنها سوخت بسیار کمتر مصرف خواهند کرد و تولید آنها با هزینه کم و سودآوری متفاوت خواهد بود. دلیل این چیست؟

همه چیز در مورد واکنش اکسیداسیون سوخت است. اگر در موشک های مدرن از فرآیند پیش بینی استفاده می شود - سوختگی آهسته (زیرونایی) سوخت در فشار ثابت، سپس موتور راکت انفجاری به علت انفجار، انفجار مخلوط قابل احتراق کار می کند. با افزایش سرعت فوق العاده ای با انتشار مقدار زیادی انرژی حرارتی در همان زمان به عنوان گسترش موج شوک می سوزد. توسعه و آزمایش انواع روسی موتور انفجاری توسط آزمایشگاه تخصصی "موتورهای مایع راکتی انفجاری" به عنوان بخشی از مجموعه تولید انرژی Energomash انجام شده است.

تعالی موتورهای جدید

مطالعه و توسعه موتورهای انفجاری توسط دانشمندان برجسته جهان برای 70 سال انجام می شود. دلیل اصلی جلوگیری از ایجاد این نوع موتور، احتراق خود به خودی خود سوخت نیست. علاوه بر این، دستورالعمل شامل وظایف مخلوط کارآمد سوخت و اکسید کننده، و همچنین ادغام نازل و مصرف هوا است. پس از حل این مشکلات، امکان ایجاد یک موتور راکت انفجاری وجود دارد که با ویژگی های فنی آن زمان را فرا می گیرد. در عین حال، دانشمندان از مزایای این مزیت استفاده می کنند:

1. توانایی توسعه سرعت در دامنه های زیرسیونی و hypersonic.
2. خروج از طراحی بسیاری از قطعات متحرک.
3. جرم و هزینه پایین نیروگاه.
4. بازده ترمودینامیکی بالا.

سریال این نوع موتور تولید نشد. برای اولین بار در سال 2008 در هواپیمای کم پرواز مورد آزمایش قرار گرفت. موتور انفجار برای موشک های حامل توسط دانشمندان روسی برای اولین بار آزمایش شد. به همین دلیل این رویداد اهمیت زیادی داده شده است.

اصل عملیات: پالس و پیوسته

در حال حاضر، دانشمندان در حال توسعه دستگاه هایی با فرایند کار پالس و مداوم هستند. اصل موتور راکت انفجاری با یک طرح پالس عملیاتی براساس تکمیل چرخه ی اتاق احتراق با مخلوط قابل احتراق، احتراق پس از آن و انتشار محصولات احتراق به محیط زیست است. بر این اساس، در یک فرآیند مستمر، سوخت به طور مداوم به محفظه احتراق تغذیه می شود، سوخت در یک یا چند امواج انفجاری بوجود می آید که به طور مداوم در سراسر جریان جریان می یابد. مزایای این موتورها عبارتند از:

1. احتراق سوخت یک بار.
2. ساخت و ساز نسبتا ساده است.
3. اندازه و وزن کوچک تاسیسات.
4. استفاده مؤثر از مخلوط قابل احتراق
5. سطح پایین سر و صدا تولید، لرزش و انتشارات مضر.

در چشم انداز، با استفاده از این مزایا، موتور راکت مایع انفجاری طرح پیوسته عملیات، به دلیل ویژگی های جرم و هزینه آن، تمام تاسیسات موجود را جایگزین می کند.

تست موتور انفجار

اولین آزمایشات گیاه انفجاری داخلی در چارچوب یک پروژه ایجاد شده توسط وزارت آموزش و پرورش و علوم انجام شد. به عنوان یک نمونه اولیه، یک موتور کوچک با یک اتاق احتراق 100 میلیمتر قطر و عرض کانال حلقه ای 5 میلیمتر ارائه شد. این آزمایش ها بر روی یک نیمکت آزمایشی انجام شد و شاخص ها در هنگام کار بر روی انواع مختلف مخلوط قابل احتراق - اکسیژن هیدروژن، گاز طبیعی اکسیژن، پروپان بوتان اکسیژن ثبت شد.

آزمایشات موتور موشک منفجر شده بر روی سوخت اکسیژن هیدروژن ثابت کرده است که چرخه ترمودینامیکی این واحدها 7٪ کارآمد تر از عملیات واحدهای دیگر است. علاوه بر این، به طور تجربی تایید شد که با افزایش مقدار سوخت، نیروی محرکه و همچنین تعداد امواج انفجاری و سرعت چرخش افزایش می یابد.

آنالوگ در سایر کشورها

دانشمندان کشورهای پیشرو در توسعه موتورهای انفجاری مشغول هستند. بزرگترین موفقیت ها در این راستا توسط طراحان از ایالات متحده آمریکا به دست آمد. در مدل های آنها متوجه شدم یک روش بی وقفه کار یا چرخش. ارتش آمریکا قصد دارد از این تاسیسات برای تجهیز کشتی های سطح استفاده کند. با توجه به ابعاد کوچکتر و ابعاد کوچکتر آن، با قدرت خروجی بالا، آنها به افزایش اثربخشی قایقهای مبارزه کمک می کنند.

مخلوط استوکیومتری از هیدروژن و اکسیژن برای کار خود موتور راکتی انفجاری آمریکایی استفاده می کند. مزایای چنین منبع انرژی عمدتا اقتصادی است - سوختن اکسیژن به همان اندازه که برای اکسیداسیون هیدروژن لازم است. در حال حاضر دولت ایالات متحده چند میلیارد دلار برای تامین کشتی های نظامی با سوخت کربن صرف می کند. سوخت استوکیومتری هزینه های چندین بار را کاهش می دهد.

جهت های بیشتر توسعه و چشم انداز

داده های جدید به دست آمده در نتیجه آزمایشات موتور انفجاری، استفاده از روش های اساسی جدید برای ساخت یک طرح برای کار با سوخت مایع را تعیین کرد. اما برای عملکرد این موتورها باید با توجه به مقدار زیادی از انرژی حرارتی منتشر شده، مقاومت حرارت بالا داشته باشد. در حال حاضر، یک پوشش ویژه در حال توسعه است که عملکرد اتاق احتراق تحت تاثیر دما را تضمین می کند. جایگاه ویژه ای در تحقیقات بیشتر ایجاد موش های مخلوط است که با کمک آن می توان قطرات مواد قابل احتراق با اندازه، غلظت و ترکیب مشخصی را به دست آورد. با حل این مسائل، یک موتور راکت مایع انفجاری جدید ایجاد خواهد شد که پایه یک کلاس جدید راکت های حامل را تشکیل خواهد داد.