2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25
Kosmoseuuringuid seostatakse tahes-tahtmata kosmoselaevadega. Iga kanderaketi süda on selle mootor. See peab arendama esimese kosmosekiiruse – umbes 7,9 km/s, et viia astronaudid orbiidile, ja teise kosmosekiiruse, et ületada planeedi gravitatsiooniväli.
Selle saavutamine pole lihtne, kuid teadlased otsivad pidev alt uusi viise selle probleemi lahendamiseks. Venema alt pärit disainerid läksid veelgi kaugemale ja suutsid välja töötada detonatsioonirakettmootori, mille katsetused lõppesid eduk alt. Seda saavutust võib nimetada tõeliseks läbimurdeks kosmosetehnika valdkonnas.
Uued funktsioonid
Miks on detonatsioonimootoritele suuri lootusi? Teadlaste sõnul on nende võimsus 10 tuhat korda suurem kui olemasolevate rakettmootorite võimsus. Samal ajal tarbivad nad palju vähem kütust ning nende tootmist eristavad madalad kulud ja kasumlikkus. Millega see onseotud?
Kõik on seotud kütuse oksüdatsioonireaktsiooniga. Kui tänapäevased rakettid kasutavad deflagratsiooniprotsessi - kütuse aeglast (allhelikiirust) põlemist konstantsel rõhul, siis detonatsiooniraketi mootor toimib plahvatuse, põleva segu detonatsiooni tõttu. See põleb ülehelikiirusel, vabastades samal ajal lööklaine levimisega tohutul hulgal soojusenergiat.
Detonatsioonimootori venekeelse versiooni arendus ja katsetamine viidi läbi spetsialiseeritud laboris "Detonation LRE" tootmiskompleksi "Energomash" osana.
Uute mootorite paremus
Maailma juhtivad teadlased on detonatsioonimootoreid uurinud ja arendanud 70 aastat. Peamine põhjus, mis takistab seda tüüpi mootorite loomist, on kütuse kontrollimatu isesüttimine. Lisaks oli päevakorras kütuse ja oksüdeerija tõhus segamine ning düüsi ja õhuvõtuava integreerimine.
Nende probleemide lahendamisel on võimalik luua detonatsioonirakettmootor, mis oma tehniliste omaduste poolest ületab aega. Samal ajal nimetavad teadlased selle eeliseid:
- Võime arendada kiirust allahelikiirusega ja hüperhelikiirusega vahemikus.
- Disain palju liikuvaid osi.
- Elektrijaama väiksem mass ja maksumus.
- Kõrge termodünaamiline efektiivsus.
Seda tüüpi mootoreid seeriaviisiliselt ei toodetud. Esimest korda katsetati seda madalatel lennukitel 2008. aastal. Vene teadlased katsetasid esmakordselt kanderakettide detonatsioonimootorit. Seetõttu omistatakse sellele sündmusele nii suur tähtsus.
Tööpõhimõte: pulss ja pidev
Praegu arendavad teadlased impulss- ja pideva töövooga installatsioone. Impulsstöö skeemiga detonatsioonirakettmootori tööpõhimõte põhineb põlemiskambri tsüklilisel täitmisel põleva seguga, selle järjestikusel süttimisel ja põlemisproduktide keskkonda viimisel.
Järelikult juhitakse pidevas tööprotsessis kütust põlemiskambrisse pidev alt, kütus põleb ühes või mitmes detonatsioonilaines, mis ringlevad pidev alt üle voolu. Selliste mootorite eelised on:
- Kütuse ühekordne süüde.
- Suhteliselt lihtne disain.
- Üksikute väike suurus ja kaal.
- Süttiva segu tõhusam kasutamine.
- Madal müra, vibratsioon ja heitkogused.
Tulevikus, kasutades neid eeliseid, asendab pidev alt töötav detonatsiooniga vedelkütusega rakettmootor oma kaalu, suuruse ja kuluomaduste tõttu kõik olemasolevad paigaldised.
Testi detonatsioonimootorit
Esimesed kodumaise detonatsioonipaigaldise katsetused toimusid aasta raamesHaridus- ja Teadusministeeriumi poolt asutatud projekt. Prototüübina esitleti väikest mootorit, mille põlemiskambri läbimõõt on 100 mm ja rõngakujuline kanali laius 5 mm. Katsed viidi läbi spetsiaalsel stendil, indikaatorid registreeriti erinevat tüüpi põleva seguga töötamisel - vesinik-hapnik, maagaas-hapnik, propaan-butaan-hapnik.
Hapnik-vesinikkütusel töötava detonatsioonirakettmootori katsetused tõestasid, et nende üksuste termodünaamiline tsükkel on 7% tõhusam kui teistel üksustel. Lisaks kinnitati katseliselt, et tarnitava kütuse koguse suurenemisega suureneb ka tõukejõud, samuti detonatsioonilainete arv ja pöörlemiskiirus.
Analoogid teistes riikides
Detonatsioonimootoreid arendavad maailma juhtivate riikide teadlased. Suurimat edu selles suunas on saavutanud USA disainerid. Oma mudelites rakendasid nad pidevat töörežiimi ehk rotatsiooni. USA sõjavägi kavatseb neid seadmeid kasutada pinnalaevade varustamiseks. Tänu oma kergemale kaalule ja väikesele suurusele ning suure väljundvõimsusele aitavad need suurendada lahingupaatide tõhusust.
Ameerika detonatsioonirakettmootor kasutab vesiniku ja hapniku stöhhiomeetrilist segu. Sellise energiaallika eelised on eelkõige majanduslikud – hapnik põleb täpselt nii palju, kui on vaja vesiniku oksüdeerimiseks. Nüüd selleksUSA valitsus kulutab sõjalaevade süsinikkütusega varustamiseks mitu miljardit dollarit. Stöhhiomeetriline kütus vähendab kulusid mitu korda.
Edasised arengusuunad ja väljavaated
Detonatsioonimootorite katsete tulemusena saadud uued andmed määrasid põhimõtteliselt uute meetodite kasutamise vedelkütusel töötamise skeemi koostamiseks. Kuid töötamiseks peab sellistel mootoritel olema kõrge kuumuskindlus, kuna eraldub palju soojusenergiat. Hetkel töötatakse välja spetsiaalne kate, mis tagab põlemiskambri töö kõrgel temperatuuril.
Edaspidisel uurimistööl on eriline koht segamispeade loomisel, millega on võimalik saada etteantud suuruse, kontsentratsiooni ja koostisega põlevmaterjali tilka. Nende probleemide lahendamiseks luuakse uus detonatsiooniga vedelkütusega rakettmootor, millest saab uue klassi kanderakettide alus.
Soovitan:
Tuletatud HEJd: kirjeldus, tööpõhimõte, kus neid kasutatakse
Hüdrotehnilisi struktuure on energia tootmiseks kasutatud iidsetest aegadest peale. Tänapäeval on eduk alt arenemas ka eraldi tuletusjaamade suund. Need on ehitised, mida iseloomustab spetsiaalne drenaažiinfrastruktuur, mis võimaldab tõhusamat vooluhulka reguleerida ka keerulistes geograafilistes tingimustes. Põhitasemel on neile rakendatav hüdroelektrijaamade dekodeerimine - hüdroloogiline elektrijaam
Terase pidevvalu: tööpõhimõte, vajalikud seadmed, meetodi eelised ja puudused
Tänapäeval valmistatakse terasest tohutult palju erinevaid asju, detaile jne. Loomulikult on selleks vaja palju lähtematerjali. Seetõttu on taimed pikka aega kasutanud terase pidevvalu meetodit, mida iseloomustab kõige olulisem omadus - kõrge tootlikkus
Diisli tööpõhimõte: omadused, eelised ja puudused
Diiselautod meie teedel pole sugugi haruldased. Lääne-Euroopa riikides on neid enamus. Diiselmootoritel on bensiinimootorite ees mitmeid eeliseid. Kuid samal ajal on ka mõningaid puudusi. Mis see mootor on, mis on diiselseade ja tööpõhimõte? Mõelge meie tänases artiklis
Diiselallveelaevad: loomise ajalugu, paadiprojektid, tööpõhimõte, eelised, puudused ja arenguetapid
Idee luua vee all liikuv allveelaev, tegelikult allveelaeva prototüüp (edaspidi allveelaev), tekkis ammu enne nende tegelikku ilmumist 18. sajandil. Täpseid kirjeldusi veealuste sõidukite kohta pole paljudes legendides ega ka renessansigeenius Leonardo da Vincis
Laserkeevitus: tööpõhimõte ja eelised
Metalleid saab ühendada erineval viisil. Kõige usaldusväärsem ja progressiivsem viis erinevate toodete püsivate ühenduste saamiseks on laserkeevitus. Tänu sellele tehnoloogiale on võimalik mitte ainult saavutada suurt täpsust ja täpsust, vaid ka ühendada kõrge sulamistemperatuuri või kõrge soojusjuhtivusega materjale. Lühike kontrollitav sulamisperiood ja väike sulamisaeg võimaldavad keevitada isegi selliseid detaile, mille jaoks tavapärased meetodid üldse ei sobi
