Основы современного ракетостроения: как устроен детонационный двигатель и почему он так важен
Для работы вращающегося детонационного ракетного двигателя требуется гораздо меньше топлива, чем для двигателя внутреннего сгорания, используемого в настоящее время в ракетах. То есть, в будущем появятся более эффективные и менее затратные способы доставки космических кораблей в космос.
Таким образом, в ходе эксперимента, проведенного аэрокосмическим инженером Каримом Ахмедом из Университета Центральной Флориды и его коллегами в мае 2020 года, были впервые представлены доказательства безопасной и эффективной детонации водорода и кислорода во вращающемся детонационном ракетном двигателе.
Идея вращающегося детонационного двигателя появилась в 1950-х годах. Суть технологии кроется в закольцованной камере сгорания, расположенной между двумя цилиндрами, которые находятся один внутри другого.
В камеру через небольшие отверстия (форсунки) впрыскиваются газообразное топливо и окислитель, после чего они поджигаются. Это создает первую детонацию, которая испускает сверхзвуковую ударную волну, идущую по закольцованной камере сгорания. Сделав один оборот и вернувшись к форсункам, она поджигающую следующую порцию топлива и окислителя — взрыв создает следующую сверхзвуковую волну и так далее. В результате серии взрывов появляется тяга.
Преимуществом технологии является меньший расход топлива (на 25%) при той же тяге, поэтому американские военные активно вкладываются в разработку вращающегося детонационного двигателя, надеясь впоследствии ежегодно экономить около 400 миллионов долларов на запусках ракет.
Но у двигателя есть важные особенности: детонация хаотична и ее сложнее контролировать. То есть двигатель требует тщательной калибровки. Важно не только используемое топливо и соотношение его с окислителем, но и размер форсунок, диаметр и толщина камеры, размер и форма реактора, место и момент впрыска топлива. Ахмед и его команда заняты именно настройками двигателя и его калибровкой. Они создали небольшой прототип двигателя диаметром 7,6 сантиметров и успешно испытали его в работе.
