Tentera Laut AS merancang untuk menaik taraf loji kuasa turbin gas yang kini dipasang di pesawat dan kapalnya pada masa akan datang, menggantikan enjin kitaran Brighton konvensional dengan mesin putar peledakan. Oleh kerana itu, penjimatan bahan bakar dijangka berjumlah sekitar $ 400 juta setiap tahun. Namun, penggunaan teknologi baru secara bersiri adalah mungkin, menurut para pakar, tidak lebih awal dari satu dekad.
Pembangunan mesin putar berputar atau berputar di Amerika dilakukan oleh Makmal Penyelidikan Tentera Laut AS. Menurut anggaran awal, enjin baru akan lebih berkuasa dan sekitar seperempat lebih ekonomik daripada enjin konvensional. Pada masa yang sama, prinsip asas operasi loji tenaga akan tetap sama - gas dari bahan bakar yang terbakar akan memasuki turbin gas, memutar bilahnya. Menurut makmal Tentera Laut AS, bahkan pada masa depan yang agak jauh, ketika seluruh armada Amerika akan digerakkan oleh elektrik, turbin gas masih akan bertanggungjawab untuk menghasilkan tenaga, hingga tahap tertentu diubah.
Ingatlah bahawa penemuan mesin jet berdenyut bermula pada akhir abad kesembilan belas. Pencipta adalah jurutera Sweden Martin Wiberg. Loji janakuasa baru menjadi meluas semasa Perang Dunia Kedua, walaupun mereka jauh lebih rendah dari segi ciri teknikalnya dengan enjin pesawat yang ada pada masa itu.
Harus diingat bahawa pada saat ini, armada Amerika memiliki 129 kapal, yang menggunakan 430 mesin turbin gas. Setiap tahun, kos menyediakan bahan bakar kepada mereka adalah sekitar $ 2 miliar. Pada masa akan datang, apabila enjin moden diganti dengan yang baru, jumlah kos bahan bakar akan berubah.
Enjin pembakaran dalaman yang sedang digunakan beroperasi pada kitaran Brighton. Sekiranya anda menentukan intipati konsep ini dalam beberapa kata, maka semuanya datang ke percampuran pengoksidaan dan bahan bakar berturut-turut, pemampatan selanjutnya dari campuran yang dihasilkan, kemudian - pembakaran dan pembakaran dengan pengembangan produk pembakaran. Pengembangan ini hanya digunakan untuk menggerakkan, menggerakkan piston, memutar turbin, iaitu melakukan tindakan mekanikal, memberikan tekanan yang berterusan. Proses pembakaran campuran bahan bakar bergerak pada kelajuan subsonik - proses ini disebut dufflagration.
Bagi enjin baru, saintis bermaksud menggunakan pembakaran yang boleh meletup di dalamnya, iaitu, letupan, di mana pembakaran berlaku pada kelajuan supersonik. Dan walaupun pada masa ini fenomena peledakan belum dikaji sepenuhnya, diketahui bahawa dengan jenis pembakaran ini, gelombang kejutan muncul, yang menyebar melalui campuran bahan bakar dan udara, menyebabkan reaksi kimia, hasilnya adalah pembebasan sejumlah besar tenaga haba. Apabila gelombang kejutan melalui campuran, ia memanas, yang membawa kepada letupan.
Dalam pengembangan mesin baru, dirancang untuk menggunakan pengembangan tertentu yang diperoleh dalam proses pengembangan mesin detonasi berdenyut. Prinsip pengoperasiannya adalah bahawa campuran bahan bakar yang dimampatkan dimasukkan ke dalam ruang pembakaran, di mana ia dinyalakan dan diletupkan. Produk pembakaran berkembang di muncung, melakukan tindakan mekanikal. Kemudian keseluruhan kitaran diulang dari awal. Tetapi kelemahan motor berdenyut adalah bahawa kadar pengulangan kitaran terlalu rendah. Di samping itu, reka bentuk motor ini sendiri menjadi lebih kompleks sekiranya berlaku peningkatan jumlah denyutan. Ini disebabkan oleh keperluan untuk menyegerakkan operasi injap, yang bertanggungjawab untuk membekalkan campuran bahan bakar, dan juga secara langsung oleh kitaran peledakan itu sendiri. Enjin berdenyut juga sangat bising, mereka memerlukan sejumlah besar bahan bakar untuk beroperasi, dan kerja hanya mungkin dilakukan dengan suntikan bahan api yang diukur secara berterusan.
Sekiranya kita membandingkan enjin putar detonasi dengan mesin yang berdenyut, maka prinsip pengoperasiannya sedikit berbeza. Oleh itu, secara khusus, enjin baru menyediakan peledakan bahan api berterusan yang berterusan di ruang pembakaran. Fenomena ini dipanggil putaran, atau peledakan berputar. Ini pertama kali digambarkan pada tahun 1956 oleh saintis Soviet Bogdan Voitsekhovsky. Dan fenomena ini ditemui lebih awal, pada tahun 1926. Pelopornya adalah orang Inggeris, yang memperhatikan bahawa dalam sistem tertentu "kepala" bercahaya muncul, yang bergerak dalam lingkaran, bukan gelombang peledakan rata.
Voitsekhovsky, menggunakan perakam foto yang dia sendiri merancang, memotret gelombang depan, yang bergerak di ruang pembakaran anulus dalam campuran bahan bakar. Detonasi putaran berbeza dengan peledakan pesawat kerana gelombang melintang kejutan tunggal muncul di dalamnya, diikuti oleh gas yang dipanaskan yang belum bertindak balas, dan sudah berada di belakang lapisan ini terdapat zon tindak balas kimia. Dan justru gelombang seperti itu yang mencegah pembakaran ruang itu sendiri, yang disebut oleh Marlene Topchiyan sebagai "donat yang rata".
Perlu diperhatikan bahawa mesin peledakan telah digunakan pada masa lalu. Khususnya, kita berbicara tentang enjin jet udara yang berdenyut, yang digunakan oleh Jerman pada akhir Perang Dunia II pada peluru berpandu V-1. Pengeluarannya agak sederhana, penggunaannya cukup mudah, tetapi pada masa yang sama enjin ini tidak begitu dipercayai untuk menyelesaikan masalah penting.
Selanjutnya, pada tahun 2008, Rutang Long-EZ, sebuah pesawat eksperimen yang dilengkapi dengan mesin peledakan berdenyut, terbang ke udara. Penerbangan hanya berlangsung selama sepuluh saat pada ketinggian tiga puluh meter. Selama ini, loji janakuasa mengembangkan teras sebanyak 890 Newton.
Prototaip eksperimen mesin, yang dikemukakan oleh makmal Amerika Tentera Laut AS, adalah ruang pembakaran berbentuk kerucut berbentuk anular yang mempunyai diameter 14 sentimeter di sisi bekalan bahan bakar dan 16 sentimeter di sisi muncung. Jarak antara dinding ruang adalah 1 sentimeter, sementara "tiub" panjang 17.7 sentimeter.
Campuran udara dan hidrogen digunakan sebagai campuran bahan bakar, yang dibekalkan pada tekanan 10 atmosfera ke ruang pembakaran. Suhu campuran ialah 27.9 darjah. Perhatikan bahawa campuran ini diakui paling sesuai untuk mengkaji fenomena peletupan putaran. Tetapi, menurut para saintis, dalam enjin baru mungkin menggunakan campuran bahan bakar yang terdiri daripada bukan sahaja hidrogen tetapi juga komponen dan udara yang mudah terbakar.
Kajian eksperimental mesin putar telah menunjukkan kecekapan dan kuasanya yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan enjin pembakaran dalaman. Kelebihan lain adalah ekonomi bahan bakar yang ketara. Pada masa yang sama, selama eksperimen dinyatakan bahawa pembakaran campuran bahan bakar dalam mesin "uji" putar tidak seragam, oleh itu perlu untuk mengoptimumkan reka bentuk mesin.
Produk pembakaran yang mengembang di muncung dapat dikumpulkan dalam satu jet gas menggunakan kerucut (ini adalah apa yang disebut kesan Coanda), dan kemudian jet ini dapat dihantar ke turbin. Turbin akan berputar di bawah pengaruh gas-gas ini. Oleh itu, sebahagian kerja turbin dapat digunakan untuk mendorong kapal, dan sebagian untuk menghasilkan tenaga, yang diperlukan untuk peralatan kapal dan berbagai sistem.
Mesin itu sendiri boleh dihasilkan tanpa bahagian yang bergerak, yang akan sangat memudahkan reka bentuknya, yang seterusnya akan mengurangkan kos loji janakuasa secara keseluruhan. Tetapi ini hanya dalam perspektif. Sebelum melancarkan enjin baru ke dalam pengeluaran bersiri, perlu menyelesaikan banyak masalah sukar, salah satunya ialah pemilihan bahan tahan panas yang tahan lama.
Perhatikan bahawa pada masa ini, mesin peledakan berputar dianggap sebagai salah satu mesin yang paling menjanjikan. Mereka juga dikembangkan oleh saintis dari University of Texas di Arlington. Loji tenaga yang mereka buat disebut "mesin peledakan berterusan". Di universiti yang sama, penyelidikan sedang dilakukan mengenai pemilihan pelbagai diameter ruang anulus dan pelbagai campuran bahan bakar, yang merangkumi hidrogen dan udara atau oksigen dalam bahagian yang berbeza.
Pembangunan ke arah ini juga sedang dijalankan di Rusia. Jadi, pada tahun 2011, menurut pengarah urusan persatuan penyelidikan dan pengeluaran Saturnus I. Fedorov, para saintis dari Pusat Sains dan Teknikal Lyulka sedang mengembangkan mesin jet udara berdenyut. Pekerjaan ini dilakukan selari dengan pengembangan mesin yang menjanjikan yang disebut "Produk 129" untuk T-50. Di samping itu, Fedorov juga mengatakan bahawa persatuan sedang melakukan penyelidikan mengenai penciptaan pesawat yang menjanjikan pada tahap berikutnya, yang seharusnya tidak berawak.
Pada masa yang sama, kepala tidak menentukan jenis mesin berdenyut yang dimaksudkan. Pada masa ini, terdapat tiga jenis enjin seperti itu - tanpa injap, injap dan peledakan. Secara umum, sementara itu, motor berdenyut adalah yang paling mudah dan paling murah untuk dihasilkan.
Hari ini, beberapa syarikat pertahanan besar sedang melakukan penyelidikan mengenai mesin jet berdenyut berprestasi tinggi. Antara firma tersebut ialah American Pratt & Whitney dan General Electric dan SNECMA Perancis.
Oleh itu, kesimpulan tertentu dapat diambil: penciptaan mesin yang menjanjikan baru mempunyai kesulitan tertentu. Masalah utama pada masa ini adalah secara teori: apa yang sebenarnya berlaku apabila gelombang kejutan peletupan bergerak dalam lingkaran hanya diketahui secara umum, dan ini sangat menyukarkan proses mengoptimumkan reka bentuk. Oleh itu, teknologi baru, walaupun sangat menarik, hampir tidak dapat dilaksanakan pada skala pengeluaran industri.
Walau bagaimanapun, jika penyelidik berjaya menyelesaikan masalah teoretikal, kemungkinan untuk membincangkan tentang penembusan yang sebenarnya. Lagipun, turbin digunakan bukan hanya dalam pengangkutan, tetapi juga di sektor tenaga, di mana peningkatan kecekapan dapat memberikan kesan yang lebih kuat.
