Sistem pendorong yang ada untuk penerbangan dan peluru berpandu menunjukkan prestasi yang sangat tinggi, tetapi hampir mencapai had kemampuan mereka. Untuk meningkatkan lagi parameter tujahan, yang menciptakan landasan untuk pengembangan industri roket penerbangan dan ruang angkasa, diperlukan mesin lain, termasuk. dengan prinsip kerja baru. Harapan besar disematkan pada apa yang disebut. enjin letupan. Sistem kelas nadi seperti itu sudah diuji di makmal dan di kapal terbang.
Prinsip fizikal
Enjin bahan api cair yang ada dan beroperasi menggunakan pembakaran atau pembakaran semula jadi subsonik. Reaksi kimia yang melibatkan bahan bakar dan pengoksidaan membentuk bahagian depan yang bergerak melalui ruang pembakaran pada kelajuan subsonik. Pembakaran ini menghadkan jumlah dan kelajuan gas reaktif yang mengalir keluar dari muncung. Oleh itu, daya tuju maksimum juga terhad.
Pembakaran letupan adalah alternatif. Dalam kes ini, reaksi depan bergerak pada kelajuan supersonik, membentuk gelombang kejutan. Mod pembakaran ini meningkatkan hasil produk gas dan memberikan daya tarikan yang meningkat.
Mesin peledakan boleh dibuat dalam dua versi. Pada masa yang sama, motor impuls atau denyut (IDD / PDD) dan motor berputar / berputar sedang dibangunkan. Perbezaan mereka terletak pada prinsip pembakaran. Mesin putar mengekalkan reaksi berterusan, sementara mesin impuls beroperasi dengan "letupan" berturut-turut dari campuran bahan bakar dan pengoksidaan.
Impuls membentuk daya tuju
Secara teori, reka bentuknya tidak lebih rumit daripada mesin roket ramjet tradisional atau cecair. Ini termasuk ruang pembakaran dan pemasangan muncung, serta alat untuk membekalkan bahan bakar dan pengoksidaan. Dalam kes ini, sekatan khas dikenakan pada kekuatan dan ketahanan struktur yang berkaitan dengan kekhasan operasi mesin.
Semasa operasi, penyuntik membekalkan bahan bakar ke ruang pembakaran; pengoksidaan dibekalkan dari atmosfera menggunakan alat pengambilan udara. Selepas pembentukan campuran, pencucuhan berlaku. Oleh kerana pemilihan komponen bahan bakar dan perkadaran campuran yang betul, kaedah penyalaan optimum dan konfigurasi ruang, gelombang kejutan dihasilkan yang bergerak ke arah muncung mesin. Tahap teknologi semasa memungkinkan untuk memperoleh kecepatan gelombang hingga 2.5-3 km / s dengan peningkatan daya tuju yang sesuai.
IDD menggunakan prinsip operasi berdenyut. Ini bermaksud bahawa selepas letupan dan pelepasan gas reaktif, ruang pembakaran diletupkan, diisi semula dengan campuran - dan "letupan" baru menyusul. Untuk mendapatkan tujahan tinggi dan stabil, kitaran ini mesti dijalankan pada frekuensi tinggi, dari puluhan hingga ribuan kali sesaat.
Kesukaran dan kelebihan
Kelebihan utama IDD adalah kemungkinan teoritis untuk memperoleh ciri-ciri yang lebih baik yang memberikan keunggulan daripada mesin ramjet dan cecair yang sedia ada dan prospektif yang ada. Jadi, dengan tujahan yang sama, motor impuls ternyata lebih padat dan lebih ringan. Oleh itu, unit yang lebih kuat dapat dibuat dalam dimensi yang sama. Selain itu, enjin seperti itu lebih ringkas dalam reka bentuk, kerana ia tidak memerlukan bahagian instrumen.
IDD beroperasi dalam pelbagai kelajuan, dari sifar (pada permulaan roket) hingga hipersonik. Ia dapat mencari aplikasi dalam sistem roket dan angkasa dan dalam penerbangan - dalam bidang awam dan ketenteraan. Dalam semua keadaan, ciri khasnya memungkinkan untuk memperoleh kelebihan tertentu berbanding sistem tradisional. Bergantung pada keperluan, mungkin untuk membuat IDD roket menggunakan pengoksidaan dari tangki, atau yang reaktif udara yang mengambil oksigen dari atmosfera.
Walau bagaimanapun, terdapat kekurangan dan kesukaran yang ketara. Oleh itu, untuk menguasai arah baru, perlu melakukan pelbagai kajian dan eksperimen yang agak rumit di persimpangan sains dan disiplin ilmu yang berbeza. Prinsip operasi khusus membuat tuntutan khas pada reka bentuk mesin dan bahannya. Harga tujahan tinggi adalah peningkatan beban yang boleh merosakkan atau memusnahkan struktur mesin.
Tantangannya adalah untuk memastikan kadar pengiriman bahan bakar dan oksidan yang tinggi, sesuai dengan frekuensi peledakan yang diperlukan, dan juga melakukan pembersihan sebelum pengiriman bahan bakar. Di samping itu, masalah kejuruteraan yang terpisah adalah pelancaran gelombang kejutan pada setiap kitaran operasi.
Harus diingat bahawa hingga saat ini, IDD, di sebalik semua usaha para saintis dan pereka, belum siap untuk melampaui makmal dan tempat ujian. Reka bentuk dan teknologi memerlukan pengembangan lebih lanjut. Oleh itu, belum lagi perlu dibincangkan mengenai pengenalan enjin baru dalam praktik.
Sejarah teknologi
Ingin tahu bahawa prinsip mesin letupan berdenyut pertama kali dicadangkan bukan oleh saintis, tetapi oleh penulis fiksyen sains. Sebagai contoh, kapal selam "Pioneer" dari novel karya G. Adamov "The Mystery of Two Oceans" menggunakan IDD pada campuran gas hidrogen-oksigen. Idea serupa terdapat dalam karya seni yang lain.
Penyelidikan saintifik mengenai topik mesin peledakan bermula sedikit kemudian, pada empat puluhan, dan pelopor arahnya adalah saintis Soviet. Di masa depan, di berbagai negara, usaha dilakukan berulang kali untuk membuat IDD yang berpengalaman, tetapi kejayaan mereka dibatasi dengan kekurangan teknologi dan bahan yang diperlukan.
Pada 31 Januari 2008, agensi DARPA dari Jabatan Pertahanan AS dan Makmal Tentera Udara mula menguji makmal terbang pertama dengan IDD jenis pernafasan udara. Enjin asal dipasang pada pesawat Long-EZ yang diubah suai dari Scale Composites. Loji janakuasa itu merangkumi empat ruang pembakaran tiub dengan bekalan bahan bakar cair dan pengambilan udara dari atmosfera. Pada frekuensi peledakan 80 Hz, daya tuju lebih kurang. 90 kgf, yang cukup hanya untuk pesawat ringan.
Ujian ini menunjukkan kesesuaian asas IDD untuk digunakan dalam penerbangan, dan juga menunjukkan perlunya memperbaiki reka bentuk dan meningkatkan ciri mereka. Pada tahun 2008 yang sama, pesawat prototaip dihantar ke muzium, dan DARPA dan organisasi berkaitan terus berfungsi. Dilaporkan tentang kemungkinan menggunakan IDD dalam sistem peluru berpandu yang menjanjikan - tetapi sejauh ini belum dikembangkan.
Di negara kita, subjek IDD dikaji pada tahap teori dan praktik. Sebagai contoh, pada tahun 2017, artikel mengenai ujian mesin ramjet peledakan yang berjalan pada hidrogen gas muncul dalam jurnal Combustion and Explosion. Juga, kerja berterusan pada mesin peledakan berputar. Motor roket propelan cecair, sesuai digunakan pada peluru berpandu, telah dikembangkan dan diuji. Masalah penggunaan teknologi sedemikian dalam mesin pesawat sedang dikaji. Dalam kes ini, ruang pembakaran letupan disatukan ke dalam enjin turbojet.
Perspektif Teknologi
Enjin peledakan sangat menarik dari sudut penggunaannya dalam pelbagai bidang dan bidang. Oleh kerana peningkatan yang diharapkan dalam ciri-ciri utama, mereka sekurang-kurangnya dapat menghilangkan sistem kelas yang ada. Walau bagaimanapun, kerumitan pengembangan teori dan praktikal belum memungkinkan mereka untuk digunakan dalam praktik.
Walau bagaimanapun, trend positif telah diperhatikan dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Enjin letupan pada amnya, termasuk berdenyut, semakin banyak muncul dalam berita dari makmal. Perkembangan arah ini terus berlanjut, dan di masa depan akan dapat memberikan hasil yang diinginkan, walaupun waktu munculnya sampel yang menjanjikan, ciri dan bidang aplikasi mereka masih dipertanyakan. Walau bagaimanapun, mesej beberapa tahun kebelakangan ini membolehkan kita melihat masa depan dengan optimis.
