تفجير محرك الصاروخ: الاختبارات ، مبدأ التشغيل ، المزايا

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

يرتبط استكشاف الفضاء بشكل لا إرادي بالمركبات الفضائية. إن قلب أي مركبة إطلاق هو محركها. يجب أن يطور السرعة الفضائية الأولى - حوالي 7.9 كم / ثانية لإيصال رواد الفضاء إلى المدار ، والسرعة الفضائية الثانية للتغلب على مجال الجاذبية للكوكب.

تحقيق ذلك ليس بالأمر السهل ، لكن العلماء يبحثون باستمرار عن طرق جديدة لحل هذه المشكلة. ذهب المصممون من روسيا إلى أبعد من ذلك وتمكنوا من تطوير محرك صاروخ تفجير ، انتهت اختباراته بالنجاح. يمكن تسمية هذا الإنجاز باختراق حقيقي في مجال هندسة الفضاء.

ميزات جديدة

لماذا الآمال كبيرة لمحركات التفجير؟ وفقًا للعلماء ، ستكون قوتهم أكبر بـ 10 آلاف مرة من قوة محركات الصواريخ الحالية. في الوقت نفسه ، سوف يستهلكون وقودًا أقل بكثير ، وسيتم تمييز إنتاجهم بتكلفة منخفضة وربحية. ما هو معذات الصلة؟

الأمر كله يتعلق بتفاعل أكسدة الوقود. إذا كانت الصواريخ الحديثة تستخدم عملية الاحتراق - الاحتراق البطيء (دون سرعة الصوت) للوقود عند ضغط ثابت ، فإن محرك صاروخ التفجير يعمل بسبب الانفجار ، وتفجير الخليط القابل للاشتعال. تحترق بسرعات تفوق سرعة الصوت ، وتطلق كميات هائلة من الطاقة الحرارية في نفس الوقت الذي تنتشر فيه موجة الصدمة.

تم تطوير واختبار النسخة الروسية من محرك التفجير بواسطة المختبر المتخصص "Detonation LRE" كجزء من مجمع الإنتاج "Energomash".

تفوق المحركات الجديدة

العلماء البارزون في العالم يدرسون ويطورون محركات التفجير منذ 70 عامًا. السبب الرئيسي الذي يمنع إنشاء هذا النوع من المحركات هو الاحتراق التلقائي غير المنضبط للوقود. بالإضافة إلى ذلك ، كان الخلط الفعال للوقود والمؤكسد ، فضلاً عن تكامل الفوهة وسحب الهواء ، على جدول الأعمال.

من خلال حل هذه المشكلات ، سيكون من الممكن إنشاء محرك صاروخ تفجير ، والذي ، من حيث خصائصه التقنية ، سيتجاوز الوقت. في الوقت نفسه ، يسمي العلماء مزاياه:

1. القدرة على تطوير سرعات في النطاقات دون سرعة الصوت وفرط الصوت.
2. تصميم العديد من الأجزاء المتحركة.
3. انخفاض الكتلة والتكلفة لمحطة الطاقة.
4. كفاءة عالية في الديناميكا الحرارية.

لم يتم إنتاج هذا النوع من المحركات على التوالي. تم اختباره لأول مرة على طائرات تحلق على ارتفاع منخفض في عام 2008. تم اختبار محرك التفجير لمركبات الإطلاق لأول مرة من قبل العلماء الروس. هذا هو سبب إعطاء هذا الحدث أهمية كبيرة.

مبدأ العمل: نبضي و مستمر

حاليًا ، يقوم العلماء بتطوير منشآت ذات سير عمل نبضي ومستمر. يعتمد مبدأ تشغيل محرك صاروخ التفجير بنظام التشغيل النبضي على الملء الدوري لغرفة الاحتراق بمزيج قابل للاشتعال ، واشتعالها المتسلسل وإطلاق نواتج الاحتراق في البيئة.

وفقًا لذلك ، في عملية العمل المستمرة ، يتم تغذية الوقود في غرفة الاحتراق بشكل مستمر ، ويحترق الوقود في موجة تفجير واحدة أو أكثر تدور باستمرار عبر التدفق. مزايا هذه المحركات هي:

1. اشتعال واحد للوقود.
2. تصميم بسيط نسبيًا.
3. صغر حجم ووزن الوحدات
4. استخدام أكثر كفاءة للخليط القابل للاحتراق.
5. انخفاض مستوى الضجيج والاهتزاز والانبعاثات.

في المستقبل ، وباستخدام هذه المزايا ، سيحل محرك تفجير يعمل بالوقود السائل يعمل بالوقود السائل محل جميع المنشآت القائمة نظرًا لوزنها وحجمها وخصائص تكلفتها.

اختبار محرك التفجير

أجريت الاختبارات الأولى لتركيب التفجير المحلي في إطارالمشروع الذي أنشأته وزارة التربية والتعليم والعلوم. تم تقديم محرك صغير بقطر غرفة احتراق 100 مم وعرض قناة حلقية 5 مم كنموذج أولي. تم إجراء الاختبارات على منصة خاصة ، وتم تسجيل المؤشرات عند العمل على أنواع مختلفة من الخليط القابل للاحتراق - الهيدروجين والأكسجين والغاز الطبيعي والأكسجين والبروبان والبيوتان والأكسجين.

أثبتت اختبارات محرك صاروخ التفجير المدعوم بوقود الأكسجين والهيدروجين أن الدورة الديناميكية الحرارية لهذه الوحدات أكثر كفاءة بنسبة 7٪ من الوحدات الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، تم التأكيد تجريبيًا على أنه مع زيادة كمية الوقود المزود ، يزداد الدفع أيضًا ، وكذلك عدد موجات التفجير وسرعة الدوران.

نظائرها في بلدان أخرى

محركات التفجير يتم تطويرها من قبل علماء من الدول الرائدة في العالم. حقق المصممون من الولايات المتحدة الأمريكية أكبر نجاح في هذا الاتجاه. في نماذجهم ، طبقوا نمط تشغيل مستمر ، أو دوراني. يخطط الجيش الأمريكي لاستخدام هذه المنشآت لتجهيز السفن السطحية. نظرًا لوزنها الخفيف وصغر حجمها مع طاقة خرج عالية ، فإنها ستساعد في زيادة فعالية القوارب القتالية.

يتم استخدام مزيج متكافئ من الهيدروجين والأكسجين بواسطة محرك صاروخ تفجير أمريكي. تعتبر مزايا مصدر الطاقة هذا اقتصادية في المقام الأول - يحترق الأكسجين تمامًا بقدر ما هو مطلوب لأكسدة الهيدروجين. الآن لتنفق حكومة الولايات المتحدة عدة مليارات من الدولارات لتزويد السفن الحربية بوقود الكربون. سيقلل الوقود المتكافئ التكاليف عدة مرات.

مزيد من اتجاهات التنمية والآفاق

البيانات الجديدة التي تم الحصول عليها نتيجة لاختبارات محركات التفجير حددت استخدام طرق جديدة بشكل أساسي لإنشاء مخطط للعمل على الوقود السائل. ولكن للتشغيل ، يجب أن تتمتع هذه المحركات بمقاومة عالية للحرارة بسبب الكمية الكبيرة من الطاقة الحرارية المنبعثة. في الوقت الحالي ، يتم تطوير طلاء خاص يضمن تشغيل غرفة الاحتراق تحت درجة حرارة عالية.

مكان خاص في مزيد من البحث هو إنشاء رؤوس خلط ، والتي يمكن من خلالها الحصول على قطرات من مادة قابلة للاحتراق بحجم وتركيز وتركيب معين. لمعالجة هذه المشكلات ، سيتم إنشاء محرك صاروخي جديد يعمل بالوقود السائل للتفجير ، والذي سيصبح أساس فئة جديدة من مركبات الإطلاق.