Motores de detonaciones. Éxitos y perspectivas
A finales de enero, hubo informes de nuevos éxitos de la ciencia y la tecnología rusas. De fuentes oficiales se supo que uno de los proyectos domésticos del prometedor motor a reacción de detonación ya había pasado la etapa de prueba. Esto trae el momento de la finalización completa de todo el trabajo requerido, de acuerdo con los resultados de los cuales los misiles espaciales o militares de fabricación rusa podrán obtener nuevas centrales eléctricas con características mejoradas. Además, los nuevos principios del motor pueden aplicarse no solo en el campo de los misiles, sino también en otras áreas.
A fines de enero, el viceprimer ministro Dmitry Rogozin le contó a la prensa nacional los últimos éxitos de las organizaciones de investigación. Entre otros temas, abordó el proceso de creación de motores a reacción que utilizan nuevos principios operativos. El motor prospectivo con la quema de detonación ya ha sido puesto a prueba. Según el viceprimer ministro, la aplicación de los nuevos principios de la central eléctrica permite obtener un aumento significativo en el rendimiento. En comparación con las estructuras de la arquitectura tradicional, se observa un aumento en el empuje del orden de 30%.
Esquema detonador del motor de cohete.
Los motores de cohete modernos de varias clases y tipos, operados en varios campos, utilizan el llamado. Ciclo isobárico o combustión de deflagración. En sus cámaras de combustión, se mantiene una presión constante en la que tiene lugar la combustión lenta del combustible. El motor basado en los principios de deflagración no necesita unidades particularmente robustas, sin embargo, está limitado en el rendimiento máximo. Mejorar las características básicas, comenzando desde un cierto nivel, resulta ser innecesariamente difícil.
Una alternativa a un motor con un ciclo isobárico en el contexto de aumentar el rendimiento es un sistema con un llamado. la detonación quema. En este caso, la reacción de oxidación del combustible ocurre detrás de la onda de choque, moviéndose a alta velocidad a través de la cámara de combustión. Esto impone exigencias especiales en el diseño del motor, pero también tiene ventajas obvias. En términos de eficiencia de combustión, el 25% de combustión por detonación es mejor que la deflagración. También difiere de la combustión con una presión constante por el aumento de la potencia de generación de calor por unidad de área de la superficie frontal de reacción. En teoría, es posible aumentar este parámetro de tres a cuatro órdenes de magnitud. Como resultado, la velocidad de los gases reactivos puede aumentarse 20-25 veces.
Por lo tanto, el motor de detonación, que se distingue por una mayor eficiencia, es capaz de desarrollar un mayor empuje con menos consumo de combustible. Sus ventajas sobre los diseños tradicionales son obvias, pero hasta hace poco el progreso en esta área dejaba mucho que desear. Los principios de un motor a reacción de detonación fueron formulados tan pronto como 1940, por el físico soviético Ya.B. Zeldovich, pero los productos terminados de este tipo aún no están operativos. Las principales razones de la falta de éxito real son los problemas para crear una construcción bastante sólida, así como la dificultad de lanzar y posteriormente mantener una onda de choque cuando se usan combustibles existentes.
Uno de los últimos proyectos nacionales en el campo de los motores de detonación de cohetes se lanzó en el año 2014 y se está desarrollando en la NPO Energomash que lleva el nombre de Académico V.P. Glushko. Según los datos disponibles, el propósito del proyecto con el código "Ifrit" era estudiar los principios básicos de la nueva tecnología, seguido de la creación de un motor de cohete líquido que utiliza queroseno y oxígeno gaseoso. La base del nuevo motor, llamado así por los demonios ardientes del folklore árabe, se ajusta al principio de la quema de detonación de espín. Por lo tanto, de acuerdo con la idea básica del proyecto, la onda de choque debe moverse continuamente en un círculo dentro de la cámara de combustión.
NPO Energomash, o más bien un laboratorio especial creado sobre su base, se convirtió en el desarrollador principal del nuevo proyecto. Además, varias otras organizaciones de investigación y diseño participaron en el trabajo. El programa ha recibido el apoyo de la Fundación de Investigación Avanzada. Juntos, todos los participantes en el proyecto Ifrit pudieron obtener el aspecto óptimo de un motor prometedor, así como crear una cámara de combustión modelo con nuevos principios operativos.
Para explorar las perspectivas de toda la dirección y las nuevas ideas hace unos años, se construyó una llamada Modelo de cámara de combustión por detonación que cumple con los requisitos del proyecto. Un motor experimentado con una configuración reducida tuvo que usar queroseno líquido como combustible. Se propuso gas oxígeno como agente oxidante. En agosto, el 2016 comenzó a probar la cámara de prueba. Es importante que por primera vez en historias Un proyecto de este tipo fue llevado a la etapa de controles de banco. Anteriormente, se desarrollaron motores de cohetes de detonación nacionales y extranjeros, pero no se probaron.
Durante las pruebas de la muestra del modelo, fue posible obtener resultados muy interesantes que muestran la exactitud de los enfoques utilizados. Entonces, al utilizar los materiales y las tecnologías correctos, resultó que la presión dentro de la cámara de combustión llegaba a las atmósferas 40. Los productos experimentados de tracción alcanzaron 2 t.
Modelo de cámara en el banco de pruebas.
En el marco del proyecto Ifrit, se obtuvieron ciertos resultados, pero el motor de detonación doméstico con combustible líquido aún está lejos de ser una aplicación práctica completa. Antes de la introducción de dichos equipos en proyectos de nuevas tecnologías, los diseñadores y los científicos tienen que resolver una serie de problemas muy graves. Solo después de eso, la industria del espacio espacial o la industria de la defensa podrán comenzar a darse cuenta del potencial de la nueva tecnología en la práctica.
A mediados de enero, Rossiyskaya Gazeta publicó una entrevista con Pyotr Levochkin, diseñador jefe de NPO Energomash, cuyo tema era la situación actual y las perspectivas de los motores de detonación. El representante del desarrollador de la empresa recordó las principales disposiciones del proyecto y también abordó el tema del éxito. Además, habló sobre las posibles áreas de uso de "Ifrit" y estructuras similares.
Por ejemplo, los motores de detonación se pueden utilizar en aviones hipersónicos. P. Levochkin recordó que los motores que ahora se proponen para su uso en una técnica de este tipo utilizan combustión subsónica. Con una velocidad de vuelo hipersónica, el aire que ingresa al motor debe ser frenado en modo de sonido. Sin embargo, la energía de frenado debe conducir a cargas térmicas adicionales en el fuselaje. En los motores de detonación, la velocidad de combustión del combustible alcanza al menos M = 2,5. Esto hace posible aumentar la velocidad de vuelo de la aeronave. Una máquina de este tipo con un motor de detonación puede acelerar a velocidades ocho veces la velocidad del sonido.
Sin embargo, las perspectivas reales de los motores de cohetes de detonación aún no son demasiado grandes. Según P. Levochkin, "acabamos de abrir la puerta al área de la quema de detonación". Los científicos y diseñadores tendrán que estudiar muchas preguntas, y solo después de eso será posible crear estructuras con potencial práctico. Debido a esto, la industria espacial todavía tiene que usar motores líquidos de diseño tradicional, que, sin embargo, no elimina la posibilidad de su mejora adicional.
Un hecho interesante es que el principio de detonación de la combustión se usa no solo en el campo de los motores de cohetes. Ya existe un proyecto interno aviación Sistemas con una cámara de combustión del tipo de detonación que funcionan por impulsos. Se ha puesto a prueba un prototipo de este tipo, y en el futuro puede dar un comienzo a una nueva dirección. Los nuevos motores con combustión de detonación pueden encontrar aplicación en una amplia variedad de campos y reemplazar parcialmente motores de turbina de gas o turborreactores de diseños tradicionales.
El proyecto doméstico de un motor de detonación de aeronaves se está desarrollando en la Oficina de Diseño de OKB. A.M. Cunas La información sobre este proyecto se presentó por primera vez en el foro técnico-militar internacional "Army-2017" del año pasado. En el stand del desarrollador empresarial había materiales en varios motores, tanto en serie como en desarrollo. Entre estos últimos se encontraba una muestra de detonación prometedora.
La esencia de la nueva propuesta es utilizar una cámara de combustión no estándar capaz de llevar a cabo la combustión de detonación pulsada de combustible en una atmósfera de aire. La frecuencia de "explosiones" dentro del motor debe alcanzar 15-20 kHz. En el futuro, es posible un aumento adicional en este parámetro, como resultado de lo cual el ruido del motor irá más allá del rango percibido por el oído humano. Tales características del motor pueden ser de algún interés.
El primer lanzamiento del experimentado producto Ifrit.
Sin embargo, las principales ventajas de la nueva planta de energía se asocian con un mejor rendimiento. Las pruebas de laboratorio de productos experimentales demostraron que son aproximadamente un 30% superiores a los motores de turbina de gas tradicionales en indicadores específicos. En el momento de la primera demostración pública de materiales en el motor OKB im. A.M. Las cunas podrían obtener un rendimiento bastante alto. Un nuevo tipo de motor experimentado pudo trabajar 10 minutos sin interrupción. El tiempo total de operación de este producto en el soporte en ese momento excedió las horas 100.
Los representantes del desarrollador de la empresa señalaron que ya es posible crear un nuevo motor de detonación con un tonelaje 2-2,5, adecuado para la instalación en aviones ligeros o vehículos aéreos no tripulados. Se propone el diseño de tal motor para utilizar el llamado. Dispositivos resonadores responsables del curso correcto de la combustión del combustible. Una ventaja importante del nuevo proyecto es la posibilidad fundamental de instalar dichos dispositivos en cualquier parte del fuselaje.
Especialistas OKB im. A.M. Las cunas han estado trabajando en motores de aviones con detonación de pulso durante más de tres décadas, pero hasta ahora el proyecto no ha ido más allá de la etapa de investigación y no tiene perspectivas reales. La razón principal - la falta de orden y la financiación necesaria. Si el proyecto recibe el apoyo necesario, en el futuro previsible se puede crear un motor de muestra que se puede utilizar en varios equipos.
Hasta la fecha, los científicos y diseñadores rusos han logrado mostrar resultados bastante notables en el campo de los motores a reacción utilizando nuevos principios operativos. Hay varios proyectos que son adecuados para el uso en el espacio de cohetes y los campos hipersónicos. Además, se pueden utilizar nuevos motores en la aviación "tradicional". Algunos proyectos aún se encuentran en las primeras etapas y aún no están listos para inspecciones y otros trabajos, mientras que en otras áreas ya se han obtenido los resultados más notables.
Al investigar el tema de los motores a reacción con combustión por detonación, los expertos rusos pudieron crear una muestra modelo de banco de la cámara de combustión con las características deseadas. El producto experimentado de Ifrit ya ha pasado las pruebas, durante las cuales se recopiló una gran cantidad de información diversa. Con la ayuda de los datos obtenidos, el desarrollo de la dirección continuará.
Dominar una nueva dirección y traducir ideas en una forma práctica llevará mucho tiempo, y por esta razón, en el futuro previsible, los cohetes espaciales y militares solo se completarán con los motores tradicionales propulsados por líquido en el futuro previsible. Sin embargo, el trabajo ya ha pasado de una etapa puramente teórica, y ahora cada lanzamiento de prueba de un motor experimentado acerca el momento de la construcción de misiles de alta ley con nuevas plantas de energía más cerca.
En los materiales de los sitios:
http://engine.space/
http://fpi.gov.ru/
https://rg.ru/
https://utro.ru/
http://tass.ru/
http://svpressa.ru/
A fines de enero, el viceprimer ministro Dmitry Rogozin le contó a la prensa nacional los últimos éxitos de las organizaciones de investigación. Entre otros temas, abordó el proceso de creación de motores a reacción que utilizan nuevos principios operativos. El motor prospectivo con la quema de detonación ya ha sido puesto a prueba. Según el viceprimer ministro, la aplicación de los nuevos principios de la central eléctrica permite obtener un aumento significativo en el rendimiento. En comparación con las estructuras de la arquitectura tradicional, se observa un aumento en el empuje del orden de 30%.
Esquema detonador del motor de cohete.
Los motores de cohete modernos de varias clases y tipos, operados en varios campos, utilizan el llamado. Ciclo isobárico o combustión de deflagración. En sus cámaras de combustión, se mantiene una presión constante en la que tiene lugar la combustión lenta del combustible. El motor basado en los principios de deflagración no necesita unidades particularmente robustas, sin embargo, está limitado en el rendimiento máximo. Mejorar las características básicas, comenzando desde un cierto nivel, resulta ser innecesariamente difícil.
Una alternativa a un motor con un ciclo isobárico en el contexto de aumentar el rendimiento es un sistema con un llamado. la detonación quema. En este caso, la reacción de oxidación del combustible ocurre detrás de la onda de choque, moviéndose a alta velocidad a través de la cámara de combustión. Esto impone exigencias especiales en el diseño del motor, pero también tiene ventajas obvias. En términos de eficiencia de combustión, el 25% de combustión por detonación es mejor que la deflagración. También difiere de la combustión con una presión constante por el aumento de la potencia de generación de calor por unidad de área de la superficie frontal de reacción. En teoría, es posible aumentar este parámetro de tres a cuatro órdenes de magnitud. Como resultado, la velocidad de los gases reactivos puede aumentarse 20-25 veces.
Por lo tanto, el motor de detonación, que se distingue por una mayor eficiencia, es capaz de desarrollar un mayor empuje con menos consumo de combustible. Sus ventajas sobre los diseños tradicionales son obvias, pero hasta hace poco el progreso en esta área dejaba mucho que desear. Los principios de un motor a reacción de detonación fueron formulados tan pronto como 1940, por el físico soviético Ya.B. Zeldovich, pero los productos terminados de este tipo aún no están operativos. Las principales razones de la falta de éxito real son los problemas para crear una construcción bastante sólida, así como la dificultad de lanzar y posteriormente mantener una onda de choque cuando se usan combustibles existentes.
Uno de los últimos proyectos nacionales en el campo de los motores de detonación de cohetes se lanzó en el año 2014 y se está desarrollando en la NPO Energomash que lleva el nombre de Académico V.P. Glushko. Según los datos disponibles, el propósito del proyecto con el código "Ifrit" era estudiar los principios básicos de la nueva tecnología, seguido de la creación de un motor de cohete líquido que utiliza queroseno y oxígeno gaseoso. La base del nuevo motor, llamado así por los demonios ardientes del folklore árabe, se ajusta al principio de la quema de detonación de espín. Por lo tanto, de acuerdo con la idea básica del proyecto, la onda de choque debe moverse continuamente en un círculo dentro de la cámara de combustión.
NPO Energomash, o más bien un laboratorio especial creado sobre su base, se convirtió en el desarrollador principal del nuevo proyecto. Además, varias otras organizaciones de investigación y diseño participaron en el trabajo. El programa ha recibido el apoyo de la Fundación de Investigación Avanzada. Juntos, todos los participantes en el proyecto Ifrit pudieron obtener el aspecto óptimo de un motor prometedor, así como crear una cámara de combustión modelo con nuevos principios operativos.
Para explorar las perspectivas de toda la dirección y las nuevas ideas hace unos años, se construyó una llamada Modelo de cámara de combustión por detonación que cumple con los requisitos del proyecto. Un motor experimentado con una configuración reducida tuvo que usar queroseno líquido como combustible. Se propuso gas oxígeno como agente oxidante. En agosto, el 2016 comenzó a probar la cámara de prueba. Es importante que por primera vez en historias Un proyecto de este tipo fue llevado a la etapa de controles de banco. Anteriormente, se desarrollaron motores de cohetes de detonación nacionales y extranjeros, pero no se probaron.
Durante las pruebas de la muestra del modelo, fue posible obtener resultados muy interesantes que muestran la exactitud de los enfoques utilizados. Entonces, al utilizar los materiales y las tecnologías correctos, resultó que la presión dentro de la cámara de combustión llegaba a las atmósferas 40. Los productos experimentados de tracción alcanzaron 2 t.
Modelo de cámara en el banco de pruebas.
En el marco del proyecto Ifrit, se obtuvieron ciertos resultados, pero el motor de detonación doméstico con combustible líquido aún está lejos de ser una aplicación práctica completa. Antes de la introducción de dichos equipos en proyectos de nuevas tecnologías, los diseñadores y los científicos tienen que resolver una serie de problemas muy graves. Solo después de eso, la industria del espacio espacial o la industria de la defensa podrán comenzar a darse cuenta del potencial de la nueva tecnología en la práctica.
A mediados de enero, Rossiyskaya Gazeta publicó una entrevista con Pyotr Levochkin, diseñador jefe de NPO Energomash, cuyo tema era la situación actual y las perspectivas de los motores de detonación. El representante del desarrollador de la empresa recordó las principales disposiciones del proyecto y también abordó el tema del éxito. Además, habló sobre las posibles áreas de uso de "Ifrit" y estructuras similares.
Por ejemplo, los motores de detonación se pueden utilizar en aviones hipersónicos. P. Levochkin recordó que los motores que ahora se proponen para su uso en una técnica de este tipo utilizan combustión subsónica. Con una velocidad de vuelo hipersónica, el aire que ingresa al motor debe ser frenado en modo de sonido. Sin embargo, la energía de frenado debe conducir a cargas térmicas adicionales en el fuselaje. En los motores de detonación, la velocidad de combustión del combustible alcanza al menos M = 2,5. Esto hace posible aumentar la velocidad de vuelo de la aeronave. Una máquina de este tipo con un motor de detonación puede acelerar a velocidades ocho veces la velocidad del sonido.
Sin embargo, las perspectivas reales de los motores de cohetes de detonación aún no son demasiado grandes. Según P. Levochkin, "acabamos de abrir la puerta al área de la quema de detonación". Los científicos y diseñadores tendrán que estudiar muchas preguntas, y solo después de eso será posible crear estructuras con potencial práctico. Debido a esto, la industria espacial todavía tiene que usar motores líquidos de diseño tradicional, que, sin embargo, no elimina la posibilidad de su mejora adicional.
Un hecho interesante es que el principio de detonación de la combustión se usa no solo en el campo de los motores de cohetes. Ya existe un proyecto interno aviación Sistemas con una cámara de combustión del tipo de detonación que funcionan por impulsos. Se ha puesto a prueba un prototipo de este tipo, y en el futuro puede dar un comienzo a una nueva dirección. Los nuevos motores con combustión de detonación pueden encontrar aplicación en una amplia variedad de campos y reemplazar parcialmente motores de turbina de gas o turborreactores de diseños tradicionales.
El proyecto doméstico de un motor de detonación de aeronaves se está desarrollando en la Oficina de Diseño de OKB. A.M. Cunas La información sobre este proyecto se presentó por primera vez en el foro técnico-militar internacional "Army-2017" del año pasado. En el stand del desarrollador empresarial había materiales en varios motores, tanto en serie como en desarrollo. Entre estos últimos se encontraba una muestra de detonación prometedora.
La esencia de la nueva propuesta es utilizar una cámara de combustión no estándar capaz de llevar a cabo la combustión de detonación pulsada de combustible en una atmósfera de aire. La frecuencia de "explosiones" dentro del motor debe alcanzar 15-20 kHz. En el futuro, es posible un aumento adicional en este parámetro, como resultado de lo cual el ruido del motor irá más allá del rango percibido por el oído humano. Tales características del motor pueden ser de algún interés.
El primer lanzamiento del experimentado producto Ifrit.
Sin embargo, las principales ventajas de la nueva planta de energía se asocian con un mejor rendimiento. Las pruebas de laboratorio de productos experimentales demostraron que son aproximadamente un 30% superiores a los motores de turbina de gas tradicionales en indicadores específicos. En el momento de la primera demostración pública de materiales en el motor OKB im. A.M. Las cunas podrían obtener un rendimiento bastante alto. Un nuevo tipo de motor experimentado pudo trabajar 10 minutos sin interrupción. El tiempo total de operación de este producto en el soporte en ese momento excedió las horas 100.
Los representantes del desarrollador de la empresa señalaron que ya es posible crear un nuevo motor de detonación con un tonelaje 2-2,5, adecuado para la instalación en aviones ligeros o vehículos aéreos no tripulados. Se propone el diseño de tal motor para utilizar el llamado. Dispositivos resonadores responsables del curso correcto de la combustión del combustible. Una ventaja importante del nuevo proyecto es la posibilidad fundamental de instalar dichos dispositivos en cualquier parte del fuselaje.
Especialistas OKB im. A.M. Las cunas han estado trabajando en motores de aviones con detonación de pulso durante más de tres décadas, pero hasta ahora el proyecto no ha ido más allá de la etapa de investigación y no tiene perspectivas reales. La razón principal - la falta de orden y la financiación necesaria. Si el proyecto recibe el apoyo necesario, en el futuro previsible se puede crear un motor de muestra que se puede utilizar en varios equipos.
Hasta la fecha, los científicos y diseñadores rusos han logrado mostrar resultados bastante notables en el campo de los motores a reacción utilizando nuevos principios operativos. Hay varios proyectos que son adecuados para el uso en el espacio de cohetes y los campos hipersónicos. Además, se pueden utilizar nuevos motores en la aviación "tradicional". Algunos proyectos aún se encuentran en las primeras etapas y aún no están listos para inspecciones y otros trabajos, mientras que en otras áreas ya se han obtenido los resultados más notables.
Al investigar el tema de los motores a reacción con combustión por detonación, los expertos rusos pudieron crear una muestra modelo de banco de la cámara de combustión con las características deseadas. El producto experimentado de Ifrit ya ha pasado las pruebas, durante las cuales se recopiló una gran cantidad de información diversa. Con la ayuda de los datos obtenidos, el desarrollo de la dirección continuará.
Dominar una nueva dirección y traducir ideas en una forma práctica llevará mucho tiempo, y por esta razón, en el futuro previsible, los cohetes espaciales y militares solo se completarán con los motores tradicionales propulsados por líquido en el futuro previsible. Sin embargo, el trabajo ya ha pasado de una etapa puramente teórica, y ahora cada lanzamiento de prueba de un motor experimentado acerca el momento de la construcción de misiles de alta ley con nuevas plantas de energía más cerca.
En los materiales de los sitios:
http://engine.space/
http://fpi.gov.ru/
https://rg.ru/
https://utro.ru/
http://tass.ru/
http://svpressa.ru/
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