2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21
L'exploració espacial s'associa involuntàriament a les naus espacials. El cor de qualsevol vehicle de llançament és el seu motor. Ha de desenvolupar la primera velocitat espacial: uns 7,9 km/s per posar els astronautes en òrbita, i la segona velocitat espacial per superar el camp gravitatori del planeta.
Aconseguir això no és fàcil, però els científics busquen constantment noves maneres de resoldre aquest problema. Els dissenyadors de Rússia van anar encara més enllà i van aconseguir desenvolupar un motor de coets de detonació, les proves del qual van acabar amb èxit. Aquest assoliment es pot anomenar un autèntic avenç en el camp de l'enginyeria espacial.
Noves funcions
Per què hi ha grans esperances per als motors de detonació? Segons els científics, la seva potència serà 10 mil vegades més gran que la potència dels motors de coets existents. Al mateix temps, consumiran molt menys combustible i la seva producció es distingirà per un baix cost i rendibilitat. Amb què ésrelacionat?
Tot es tracta de la reacció d'oxidació del combustible. Si els coets moderns utilitzen el procés de deflagració: combustió lenta (subsònica) del combustible a pressió constant, el motor del coet de detonació funciona a causa de l'explosió, la detonació de la mescla combustible. Crema a velocitats supersòniques, alliberant grans quantitats d'energia tèrmica al mateix temps que l'ona de xoc es propaga.
El desenvolupament i les proves de la versió russa del motor de detonació van ser realitzats pel laboratori especialitzat "Detonation LRE" com a part del complex de producció "Energomash".
La superioritat dels nous motors
Els principals científics del món porten 70 anys estudiant i desenvolupant motors de detonació. El principal motiu que impedeix la creació d'aquest tipus de motor és la combustió espontània incontrolada del combustible. A més, la barreja eficient de combustible i comburant, així com la integració de la boquilla i la presa d'aire, estaven a l'ordre del dia.
Amb la solució d'aquests problemes, es podrà crear un motor de coet detonant que, pel que fa a les seves característiques tècniques, avançarà en el temps. Al mateix temps, els científics anomenen els seus avantatges:
- La capacitat de desenvolupar velocitats en els rangs subsònic i hipersònic.
- Dissenyeu moltes peces mòbils.
- Menor massa i cost de la central elèctrica.
- Alta eficiència termodinàmica.
Aquest tipus de motor no es va produir en sèrie. Es va provar per primera vegada en avions de vol baix el 2008. El motor de detonació per a vehicles de llançament va ser provat per primera vegada per científics russos. És per això que aquest esdeveniment té tanta importància.
Principi de funcionament: pols i continu
En l'actualitat, els científics estan desenvolupant instal·lacions amb un flux de treball polsat i continu. El principi de funcionament d'un motor de coet de detonació amb un esquema de funcionament polsat es basa en l'ompliment cíclic de la cambra de combustió amb una mescla combustible, la seva ignició seqüencial i l'alliberament de productes de combustió al medi ambient.
En conseqüència, en un procés de treball continu, el combustible s'introdueix a la cambra de combustió contínuament, el combustible es crema en una o més ones de detonació que circulen contínuament pel flux. Els avantatges d'aquests motors són:
- Encesa única del combustible.
- Disseny relativament senzill.
- Mida petita i pes de les unitats.
- Ús més eficient de la mescla combustible.
- Baix soroll, vibracions i emissions.
En el futur, aprofitant aquests avantatges, un motor de coet de detonació de propulsor líquid de funcionament continu substituirà totes les instal·lacions existents pel seu pes, mida i característiques de cost.
Prova el motor de detonació
Les primeres proves de la instal·lació de detonació domèstica van tenir lloc en el marc deprojecte establert pel Ministeri d'Educació i Ciència. Com a prototip es va presentar un petit motor amb una cambra de combustió de 100 mm de diàmetre i una amplada de canal anular de 5 mm. Les proves es van dur a terme en un estand especial, es van registrar indicadors quan es treballava amb diversos tipus de mescles combustibles: hidrogen-oxigen, gas natural-oxigen, propà-butà-oxigen.
Les proves del motor de coets de detonació impulsat per combustible oxigen-hidrogen van demostrar que el cicle termodinàmic d'aquestes unitats és un 7% més eficient que altres unitats. A més, es va confirmar experimentalment que amb un augment de la quantitat de combustible subministrada, també augmenta l'empenta, així com el nombre d'ones de detonació i la velocitat de rotació.
Anàlegs en altres països
Els motors de detonació estan sent desenvolupats per científics dels principals països del món. Els dissenyadors dels EUA han aconseguit el major èxit en aquesta direcció. En els seus models, implementaven un mode de funcionament continu, o rotacional. L'exèrcit nord-americà té previst utilitzar aquestes instal·lacions per equipar vaixells de superfície. A causa del seu pes més lleuger i mida petita amb una gran potència de sortida, ajudaran a augmentar l'efectivitat dels vaixells de combat.
Un motor de coets de detonació nord-americà utilitza una barreja estequiomètrica d'hidrogen i oxigen. Els avantatges d'aquesta font d'energia són principalment econòmics: l'oxigen crema exactament tant com es necessita per oxidar l'hidrogen. Ara perEl govern dels EUA gasta diversos milers de milions de dòlars per subministrar combustible de carboni als vaixells de guerra. El combustible estequiomètric reduirà els costos en diverses vegades.
Més direccions i perspectives de desenvolupament
Les noves dades obtingudes com a resultat de les proves de motors de detonació van determinar l'ús de mètodes fonamentalment nous per construir un esquema de funcionament amb combustible líquid. Però per funcionar, aquests motors han de tenir una alta resistència a la calor a causa de la gran quantitat d'energia tèrmica alliberada. En aquests moments, s'està desenvolupant un recobriment especial que garantirà el funcionament de la cambra de combustió sota exposició a altes temperatures.
Un lloc especial en les investigacions posteriors és la creació de capçals de mescla, amb els quals es podran obtenir gotes de material combustible d'una mida, concentració i composició determinada. Per solucionar aquests problemes, es crearà un nou motor de coet de detonació de propulsor líquid, que es convertirà en la base d'una nova classe de vehicles de llançament.
Recomanat:
Colada contínua d'acer: principi de funcionament, equipament necessari, avantatges i desavantatges del mètode
Avui, una gran quantitat de coses, peces, etc. estan fetes d'acer. Naturalment, això requereix una gran quantitat de material d'origen. Per tant, les plantes fa temps que utilitzen el mètode de fosa contínua d'acer, caracteritzat per la característica més important: alta productivitat
Locomotora elèctrica 2ES6: història de la creació, descripció amb foto, característiques principals, principi de funcionament, característiques de funcionament i reparació
Avui, la comunicació entre diferents ciutats, el transport de passatgers, el lliurament de mercaderies es realitza de diferents maneres. Una d'aquestes vies era el ferrocarril. La locomotora elèctrica 2ES6 és un dels tipus de transport que s'utilitza activament actualment
Màquina de perforació de diamants: tipus, dispositiu, principi de funcionament i condicions de funcionament
La combinació d'una configuració complexa de direcció de tall i un equip de treball d'estat sòlid permet que els equips de perforació de diamant realitzin operacions de treball del metall extremadament delicades i crítiques. Aquestes unitats són de confiança per a les operacions de creació de superfícies conformades, correcció de forats, acondicionament d'extrems, etc. Al mateix temps, la perforadora de diamant és universal pel que fa a les possibilitats d'aplicació en diversos camps. S'utilitza no només en indústries especialitzades, sinó també en tallers privats
Principi de funcionament del dièsel: característiques, avantatges i inconvenients
Els cotxes dièsel a les nostres carreteres no són gens estranys. Als països d'Europa occidental, són la majoria. Els motors dièsel tenen una sèrie d'avantatges respecte als motors de gasolina. Però al mateix temps, hi ha alguns inconvenients. Què és aquest motor, quin és el dispositiu dièsel i el principi de funcionament? Considereu-ho al nostre article d'avui
Escalfadors de baixa pressió: definició, principi de funcionament, característiques tècniques, classificació, disseny, característiques de funcionament, aplicació a la indústria
Els escalfadors de baixa pressió (LPH) s'utilitzen actualment de manera força activa. Hi ha dos tipus principals que són produïts per diferents plantes de muntatge. Naturalment, també es diferencien en les seves característiques de rendiment
