РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Как устроен новый «детонирующий» ракетный двигатель

В 2020 году ученые из Вашингтонского университета разработали математическую модель, которая описывает работу нового механизма запуска ракет — вращающегося детонационного двигателя (ВДД), и создали его экспериментальный образец.
Тэги:
Как устроен новый «детонирующий» ракетный двигатель

В эпоху активного освоения космоса особую важность приобретает эффективность ракетных двигателей и стоимость запусков. Сокращая затраты, космические агентства и частные аэрокосмические компании делают космос ближе. Основной статьей расходов при запуске ракет является цена топлива. Проще говоря, чтобы вырваться из цепких лап гравитации нужно много ракетного топлива!

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Новая конструкция отличается удивительной топливной экономичностью и не так сложна в изготовлении, как привычный ракетный двигатель. Но беда в том, что новый двигатель пока слишком непредсказуем. Над ним предстоит еще работать и работать.

Группу ученых, разработавших модель, возглавлял докторант по аэронавтике и космонавтике Вашингтонского университета Джеймс Кох. Также над теорией нового двигателя работали профессоры по аэронавтике и астронавтике Митсуру Куросака и Карл Новлен, а также профессор прикладной математики Натан Куц.

В обычном ракетном двигателе пропеллент сжигается в камере, а затем выбрасывается через форсунки для создания тяги. ВДД работает совершенно иначе, как объяснил Кох в пресс-релизе: «Вращающийся детонационный двигатель использует другой подход к процессу сжигания топлива. Он сделан из концентрических цилиндров. Пропеллент попадает в зазор между цилиндрами, и после его воспламенения происходит быстрое тепловыделение, которое образует ударную волну — импульс газа со значительно более высоким давлением и температурой, который движется быстрее скорости звука».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

В привычных ракетных двигателях требуется множество устройств, контролирующих процесс горения, но в ВДД ударная волна, генерируемая зажиганием, создает тягу естественным образом и без использования дополнительных приборов и устройств.

Новый ракетный двигатель
James Koch/University of Washington
Экспериментальный вращающийся детонационный двигатель
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Ученые разработали экспериментальный ВДД, который позволил им контролировать различные параметры. Например, ширину зазора между цилиндрами. Затем они записали процесс горения топлива, который длился всего половину секунды, с помощью камеры, делающей 240 000 кадров в секунду. Это позволило наблюдать за происходящими процессами в замедленном режиме.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

«Процесс сгорания буквально является детонацией — взрывом. Мы наблюдаем ряд устойчивых импульсов сгорания, которые продолжают сжигать доступное топливо. Это создает высокое давление и температуру, которые вытесняют выхлопные газы из двигателя на высоких оборотах, создавая тягу», — описывают процесс ученые.

youtube
Нажми и смотри
Нажми и смотри
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Затем исследователи разработали математическую модель для имитации того, что они наблюдали в ходе своего эксперимента. Эта модель, первая в своем роде, позволила ученым определить, будет ли новый двигатель стабильным.

Как уже отмечалось, у конструкции двигателя есть и слабая сторона — ее непредсказуемость: с одной стороны, взрывы, вызванные горением, приводят к созданию тяги, а с другой, начавшись, они становятся жестокими и неконтролируемыми, что неприемлемо, когда речь идет о ракетах.

youtube
Нажми и смотри
Нажми и смотри

Пока еще слишком рано говорить о прорыве в области ракетных двигателей, который сделает полеты в космос более рентабельными. Прежде необходимо обеспечить безопасность и надежность конструкции двигателя, сделав процесс сгорания контролируемым и мягким.

Загрузка статьи...