Это не официальный сайт wikipedia.org 01.01.2023

Импульсный детонационный двигатель — Википедия
Википедия

Импульсный детонационный двигатель

Импульсный детонационный двигатель (ИДД; Пульсирующий детонационный двигатель, англ. Pulse detonation engine, PDE) — тип двигателя, в котором горение смеси топлива и окислителя происходит путём детонации, а не дефлаграции, как в обычных двигателях[1][2]. Такой двигатель является импульсным, так как после прохождения детонационной волны по камере сгорания требуется обновление топливно-окислительной смеси.

КонцепцияПравить

Принцип действия схож с пульсирующими воздушно-реактивными двигателями. Детонацией называется такое горение какого-либо вещества, в котором фронт горения распространяется быстрее скорости звука. При этом по веществу расходится ударная волна, за которой следует химическая реакция с выделением большого количества тепла. В современных авиационных и ракетных двигателях сгорание топлива происходит с дозвуковой скоростью; такой процесс называется дефлаграцией.

Теоретически, ИДД работоспособен в диапазоне от дозвуковых до гиперзвуковых скоростей (около 4—5 Мах)[3]. Идеальный ИДД может иметь термодинамическую эффективность выше, чем турбореактивный двигатель и турбовентиляторный двигатель за счёт того, что детонационная волна быстрее сжимает смесь и нагревает её практически без изменения объёма. Следовательно, многие движущиеся части, такие как компрессор, являются необязательными, уменьшая вес и стоимость. Теоретические расчеты показали, что детонационное горение на 25 % эффективней, чем изобарический цикл, соответстветствующий сгоранию топлива при постоянном давлении, который реализован в камерах современных жидкостно-реактивных двигателей. Считается, что такие силовые установки могут выдавать большую мощность, потребляя топлива меньше, чем обычные реактивные двигатели.

Детонационные двигатели сегодня делятся на два основных типа: импульсные (пульсирующие) и ротационные (последние ещё называют спиновыми):

  • в импульсных двигателях происходят короткие взрывы по мере сгорания небольших порций топливо-воздушной смеси.
  • в ротационном (спиновом) варианте двигателя (Rotating Detonation Engine, RDE) происходит постоянная незатухающая детонация в кольцевой камере сгорания (горение смеси происходит постоянно без остановки, причем фронт горения «бежит» по кольцевой камере сгорания без перерыва).[4][5]

ИсторияПравить

ИДД изучаются уже более 70 лет[6]. Основные проблемы: быстрое и эффективное перемешивание топлива и окислителя, предотвращение самовозгорания, интеграция сопла и воздухозаборника. Серийно не производились, но несколько тестовых двигателей демонстрировались на низкоскоростных самолётах в 2008 году.

В июле 2016 года на стенде ПНО «Энергомаш» в России состоялись первые в мире испытания экспериментального детонационного ЖРД

В конце декабря 2016 года американская компания Aerojet Rocketdyne получила контракт Национальной лаборатории энергетических технологий США на разработку новой газотурбинной энергетической установки на базе ротационного детонационного двигателя. Работы, по итогам которых будет создан прототип новой установки, планировалось завершить к середине 2019 года, однако сроки окончания проекта были перенесены[7]; испытания были проведены в январе 2023[8].

В 2021 г. в России завершен первый этап испытаний демонстратора прямоточного пульсирующего детонационного двигателя, разработанного на НПО «Энергомаш» (ОДК; разрабатывается в ОКБ имени Люльки, которое сформировало отдельное направление по изучению и разработки подобных силовых установок), модель работает на керосине и газообразном кислороде (первые испытания жидкостного детонационного ракетного двигателя состоялись летом 2016 года; впервые макет пульсирующего детонационного двигателя был представлен на Международном форуме "Армия-2017"[9]). На некоторых режимах работы двигатель показал 50-процентное увеличение удельной тяги по сравнению с силовыми установками традиционных схем. В перспективе он будет применяться в ракетно-космических системах, орбитальных самолетах и гиперзвуковых летательных аппаратах.[10][11]

См. такжеПравить

ЛитератураПравить

  • Импульсные детонационные двигатели. Под редакцией Фролова С. М. / М. :Торус пресс, 2006, 592 с. ISBN 5-94588-043-4

ПримечанияПравить

  1. ↑ Kailasanath, K., "Review of Propulsion Applications of Detonation Waves, " AIAA Journal, Vol. 39, No. 9, pp. 1698—1708, 2000.
  2. ↑ Roy, G.D., Frolov, S.M., Borisov, A.A., and Netzer, D.W., "Pulse Detonation Propulsion: Challenges, Current Status, and Future Perspective, " Progress in Energy and Combustion Science, Vol. 30, No. 6, pp. 545—672, 2004.
  3. ↑ Архивированная копия  (неопр.). Дата обращения: 19 августа 2015. Архивировано 23 сентября 2015 года.
  4. ↑ lenta.ru/articles/2012/11/08/detonation/
  5. ↑ Navy researchers look to rotating detonation engines to power the future  (неопр.). Дата обращения: 10 ноября 2012. Архивировано 6 ноября 2012 года.
  6. ↑ Hoffmann, N., Reaction Propulsion by Intermittent Detonative Combustion, German Ministry of Supply, Volkenrode Translation, 1940.
  7. ↑ В России испытали детонационный двигатель тягой две тонны // nplus1.ru, 19 янв 2018 / Архивная копия от 19 апреля 2021 на Wayback Machine
  8. ↑ Посмотрите на испытания самого мощного ракетного двигателя НАСА // 28 января 2023
  9. ↑ Топливо взрывается - полет нормальный // РГ, 18.01.2018 / Архивная копия от 9 февраля 2018 на Wayback Machine [1]
  10. ↑ Российский детонационный двигатель прошел первый этап испытаний // РГ, 12.04.2021 / Архивная копия от 19 апреля 2021 на Wayback Machine
  11. ↑ Российский детонационный двигатель прошел первый этап испытаний // nplus1.ru, 10 апр 2021 / Архивная копия от 19 апреля 2021 на Wayback Machine
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Импульсный_детонационный_двигатель&oldid=128480077