Motori i raketës me shpërthim: teste, parimi i funksionimit, avantazhet

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Eksplorimi i hapësirës lidhet në mënyrë të pavullnetshme me anijen kozmike. Zemra e çdo mjeti lëshues është motori i tij. Duhet të zhvillojë shpejtësinë e parë hapësinore - rreth 7.9 km/s për të dërguar astronautët në orbitë dhe shpejtësinë e dytë hapësinore për të kapërcyer fushën gravitacionale të planetit.

Arritja e kësaj nuk është e lehtë, por shkencëtarët janë vazhdimisht në kërkim të mënyrave të reja për ta zgjidhur këtë problem. Projektuesit nga Rusia shkuan edhe më tej dhe arritën të zhvillonin një motor rakete shpërthyese, testet e të cilit përfunduan me sukses. Kjo arritje mund të quhet një përparim i vërtetë në fushën e inxhinierisë hapësinore.

Veçori të reja

Pse ka shpresa të mëdha për motorët e shpërthimit? Sipas shkencëtarëve, fuqia e tyre do të jetë 10 mijë herë më e madhe se fuqia e motorëve ekzistues të raketave. Në të njëjtën kohë, ata do të konsumojnë shumë më pak karburant, dhe prodhimi i tyre do të dallohet nga kosto e ulët dhe përfitimi. Me çfarë ështëtë lidhura?

E gjitha ka të bëjë me reaksionin e oksidimit të karburantit. Nëse raketat moderne përdorin procesin e deflagimit - djegie të ngad altë (nënsonike) të karburantit me presion konstant, atëherë motori i raketës së shpërthimit funksionon për shkak të shpërthimit, shpërthimit të përzierjes së djegshme. Ai digjet me shpejtësi supersonike, duke çliruar sasi të mëdha energjie termike në të njëjtën kohë me përhapjen e valës së goditjes.

Zhvillimi dhe testimi i versionit rus të motorit të shpërthimit u krye nga laboratori i specializuar "Detonation LRE" si pjesë e kompleksit të prodhimit "Energomash".

Epërsia e motorëve të rinj

Shkencëtarët kryesorë në botë kanë studiuar dhe zhvilluar motorë shpërthimi për 70 vjet. Arsyeja kryesore që pengon krijimin e këtij lloji motori është djegia spontane e pakontrolluar e karburantit. Për më tepër, përzierja efikase e karburantit dhe oksiduesit, si dhe integrimi i grykës dhe marrjes së ajrit, ishin në rendin e ditës.

Me zgjidhjen e këtyre problemeve do të mundësohet krijimi i një motori rakete shpërthyes, i cili për nga karakteristikat teknike do të kalojë kohën. Në të njëjtën kohë, shkencëtarët i quajnë avantazhet e tij:

1. Aftësia për të zhvilluar shpejtësi në intervalet nënsonike dhe hipersonike.
2. Dizajnoni shumë pjesë lëvizëse.
3. Masa më e ulët dhe kostoja e termocentralit.
4. Efiçencë e lartë termodinamike.

Ky lloj motori nuk është prodhuar në seri. Ai u testua për herë të parë në avionë me fluturim të ulët në 2008. Motori i shpërthimit për mjetet lëshuese u testua për herë të parë nga shkencëtarët rusë. Kjo është arsyeja pse kësaj ngjarje i kushtohet një rëndësi kaq e madhe.

Parimi i punës: pulsi dhe i vazhdueshëm

Aktualisht, shkencëtarët po zhvillojnë instalime me një rrjedhë pune pulsuese dhe të vazhdueshme. Parimi i funksionimit të një motori rakete detonimi me një skemë funksionimi pulsues bazohet në mbushjen ciklike të dhomës së djegies me një përzierje të djegshme, ndezjen e tij vijuese dhe lëshimin e produkteve të djegies në mjedis.

Prandaj, në një proces të vazhdueshëm pune, karburanti futet vazhdimisht në dhomën e djegies, karburanti digjet në një ose më shumë valë shpërthimi që qarkullojnë vazhdimisht përgjatë rrjedhës. Përparësitë e motorëve të tillë janë:

1. Ndezja e vetme e karburantit.
2. Dizajn relativisht i thjeshtë.
3. Madhësia dhe pesha e vogël e njësive.
4. Përdorim më efikas i përzierjes së djegshme.
5. Zhurmë, dridhje dhe emetime të ulëta.

Në të ardhmen, duke përdorur këto avantazhe, një motor rakete me lëndë djegëse të lëngshme shpërthyese me funksionim të vazhdueshëm do të zëvendësojë të gjitha instalimet ekzistuese për shkak të peshës, madhësisë dhe karakteristikave të kostos.

Testoni motorin e shpërthimit

Provat e para të instalimit të shpërthimit të brendshëm u zhvilluan në kuadër tëprojekt i krijuar nga Ministria e Arsimit dhe Shkencës. Një motor i vogël me një dhomë djegieje 100 mm në diametër dhe një gjerësi kanali unazore prej 5 mm u prezantua si një prototip. Testet u kryen në një stendë të veçantë, treguesit u regjistruan kur punonin në lloje të ndryshme të përzierjes së djegshme - hidrogjen-oksigjen, gaz natyror-oksigjen, propan-butan-oksigjen.

Testet e motorit të raketës shpërthyese të fuqizuar nga karburanti oksigjen-hidrogjen vërtetuan se cikli termodinamik i këtyre njësive është 7% më efikas se njësitë e tjera. Përveç kësaj, u konfirmua eksperimentalisht se me një rritje të sasisë së karburantit të furnizuar, rritet edhe shtytja, si dhe numri i valëve të shpërthimit dhe shpejtësia e rrotullimit.

Analogë në vende të tjera

Motorët e shpërthimit po zhvillohen nga shkencëtarë nga vendet kryesore të botës. Dizajnerët nga SHBA-të kanë arritur suksesin më të madh në këtë drejtim. Në modelet e tyre, ata zbatuan një mënyrë të vazhdueshme funksionimi, ose rrotulluese. Ushtria amerikane planifikon t'i përdorë këto instalime për të pajisur anijet sipërfaqësore. Për shkak të peshës së tyre më të lehtë dhe madhësisë së vogël me fuqi të lartë të prodhimit, ato do të ndihmojnë në rritjen e efektivitetit të varkave luftarake.

Një përzierje stoikiometrike e hidrogjenit dhe oksigjenit përdoret nga një motor rakete shpërthyese amerikane. Përparësitë e një burimi të tillë energjie janë kryesisht ekonomike - oksigjeni digjet saktësisht aq sa kërkohet për të oksiduar hidrogjenin. Tani përQeveria amerikane shpenzon disa miliardë dollarë për t'i pajisur anijet luftarake me karburant karboni. Karburanti stekiometrik do të reduktojë kostot me disa herë.

Udhëzime dhe perspektiva të mëtejshme zhvillimi

Të dhënat e reja të marra si rezultat i provave të motorëve të shpërthimit përcaktuan përdorimin e metodave thelbësisht të reja për ndërtimin e një skeme për funksionimin e karburantit të lëngshëm. Por për funksionim, motorë të tillë duhet të kenë rezistencë të lartë ndaj nxehtësisë për shkak të sasisë së madhe të energjisë termike të çliruar. Për momentin, është duke u zhvilluar një shtresë e veçantë që do të sigurojë funksionimin e dhomës së djegies nën ekspozimin e temperaturës së lartë.

Një vend të veçantë në kërkimet e mëtejshme është krijimi i kokave të përzierjes, me të cilat do të jetë e mundur të merren pika të materialit të djegshëm të një madhësie, përqendrimi dhe përbërjeje të caktuar. Për të adresuar këto çështje, do të krijohet një motor i ri rakete me lëndë djegëse të lëngshme shpërthyese, i cili do të bëhet baza e një klase të re mjetesh lëshimi.