ДЕТОНАЦИОНЕН РЕАКТИВЕН ДВИГАТЕЛ
Гергин Гергинов - Армия, ракети, космос, политика
ДЕТОНАЦИОНЕН РЕАКТИВЕН ДВИГАТЕЛ
Използваните днес реактивни двигатели в авиацията и ракетостроенето са ефективни, но вече са на границата на своите възможности, поради което не е възможно значително увеличаване на теглителната им сила. Следователно за повишаване ефективността на летателните апарати от който и да е клас е необходим принципно нов двигагел. В това отношение значителна е перспективата на детонационните двигатели.
Днешните двигатели в авиацията и ракетостроенето са с течно гориво и дозвуково горене. Химичната реакция, чиито компоненти са горивото и окислителя, образува ударна вълна, която се движи през горивната камера с дозвукова скорост. Това горене генерира определено количество газове, притежаващи определена скорост на изтичане през реактивното сопло, която е важен елемент на формираната теглителна сила.
Последната може да се увеличи единствено чрез увеличаване скоростта на изтичане на газовете, т.е. чрез увеличаване скоростта на химичната реакция. Тази цел може да се постигне именно при детонационното горене. При него ударната вълна се движи със свръхзвукова скорост, която увеличава теглителната сила.
Теоретичните научни изследвания по създаване на детонационни двигатели започват през четиридесетте години на ХХ век, но опитен двигател не беше създаден поради липсата на необходими технологии и материали.
Днес съществуват два варианта на детонационния двигател – импулсен /пулсиращ/ и ротационен, принципното различие между които е в процеса на горенето. Импулсният двигател работи с последователно изгаряне на порции от гориво и окислител, докато горенето при ротационния е постоянно.
Параметрите на горенето определят и особеностите на конструкцията, една от които е необходимостта от значително по-голяма якост на конструкцията, оттук и високите изисквания към конструкционните материали.
По време на работа авиационен ротационен двигател инжекторите подават гориво в горивната камера, окислителят се поема от атмосферата с помощта на въздухозаборник, образува се горивната смест и се запалва. При правилен подбор на горивните компоненти и пропорцията на сместа, оптималния момент на запалване и конфигурацията на горивната камера и на соплото се формира ударна вълна, движеща се със свърхзвукова скорост към соплото на двигателя. Създадената вече технология позволява получаване на свърхзвукова скорост на изтичане на газовете до 2,5-3 км/сек и съответно увеличение на теглителната сила. За пример, скоростта на изтичане на газовете при дозвуков процес на горене е няколко стотин м/сек.
Особеността на импулсния детонационен двигател се състои в необходимостта от продухване на горивната камера след всяко детонационно /взривно/ изгаряне на образуваната горивна смес. Освен това, за да се получи висока и стабилна теглителна сила, този цикъл трябва да се извършва с висока честота, от десетки до хиляди пъти в секундата. Тестването на опитните образци потвърждават теоретичните изводи за създаване на по-голяма теглителна сила при използване на едно и също количество гориво и окислител, като при това двигателят се оказва по-лек и по-компактен. Предимство е и факта, че в детонационния двигател няма компресор и други движещи се части.
Предимство на детонационния двигател е и факта, че може да работи в широк диапазон от скорости, включително до хиперзвукова, по-точно до 6.2 км/сек. Това свойство е твърде ценно за военното ракетостроене и преди всичко за използване в крилати ракети, летящи в плътните слоеве на атмосферата.
Посочените предимства и практическата ценност на детонационния двигател наложиха активизиране на опитно-конструкторската работа по разработването му. Така например още през януари 2008 г. Пентагонът провежда изпитания на лабораторен модел, установен на самолет, при които се получават положителни резултати. Значително по-късно, през 2017 г., стана известно, че изследвания по детонационния двигател се работи и в Русия, при които като гориво е използван газообразен водород, а година по-късно в изпитание е детонационен ракетен двигател с теглителна сила 2000 кг.
Значително внимание в Русия се отделя на ротационния вариант, предназначен за използване в ракетостроенето, както и използване на детонационна горивна камера в турбореактивен двигател.
Тези опити показват, че и двата варианта на детонационния двигател са интересни не само като обект за теоретични изследвания, но тестването на лобораторни модели показва, че не е далеч времето, когато те ще намерят масто и в авиацията, и във военното ракетостроене.
ИМПУЛСЕН ДЕТОНАЦИОНЕН ДВИГАТЕЛ