Krajem januara pojavili su se izvještaji o novom napretku ruske nauke i tehnologije. Iz službenih izvora postalo je poznato da je jedan od domaćih projekata perspektivnog mlaznog motora detonacije već prošao fazu testiranja. Time se bliži trenutak potpunog završetka svih potrebnih radova, prema rezultatima kojih će svemirske ili vojne rakete ruskog dizajna moći dobiti nove elektrane povećanih karakteristika. Štoviše, novi principi rada motora mogu pronaći primjenu ne samo u području projektila, već i u drugim područjima.
Potpredsjednik Vlade Dmitrij Rogozin rekao je krajem januara domaćoj štampi o najnovijim uspjesima istraživačkih organizacija. Između ostalih tema, dotaknuo se procesa stvaranja mlaznih motora koristeći nove principe rada. Obećavajući motor s detonacijskim izgaranjem već je doveden na testiranje. Prema riječima potpredsjednika Vlade, upotreba novih principa rada elektrane omogućava značajno povećanje performansi. U usporedbi sa strukturama tradicionalne arhitekture, uočava se povećanje potiska od oko 30%.
Dijagram detonacijskog raketnog motora
Savremeni raketni motori različitih klasa i tipova, koji rade na različitim poljima, koriste tzv. izobarni ciklus ili izgaranje sa deflagracijom. Njihove komore za sagorijevanje održavaju konstantan pritisak pri kojem gorivo sporo sagorijeva. Motor zasnovan na principima deflagracije ne treba posebno izdržljive jedinice, međutim, ograničen je u maksimalnim performansama. Povećanje osnovnih karakteristika, počevši od određene razine, pokazalo se nerazumno teškim.
Alternativa motoru sa izobarnim ciklusom u kontekstu poboljšanja performansi je sistem sa tzv. detonacijsko sagorijevanje. U tom se slučaju oksidacijska reakcija goriva događa iza udarnog vala koji se velikom brzinom kreće kroz komoru za izgaranje. To postavlja posebne zahtjeve prema dizajnu motora, ali istovremeno nudi očite prednosti. Što se tiče efikasnosti sagorijevanja goriva, detonaciono sagorijevanje je 25% bolje od deflagracionog sagorijevanja. Takođe se razlikuje od sagorijevanja sa konstantnim pritiskom povećanjem snage oslobađanja topline po jedinici površine reakcionog fronta. U teoriji je moguće povećati ovaj parametar za tri do četiri reda veličine. Kao posljedica toga, brzina reaktivnih plinova može se povećati 20-25 puta.
Dakle, motor za detonaciju, s povećanom efikasnošću, može razviti veći potisak uz manju potrošnju goriva. Njegove prednosti u odnosu na tradicionalne dizajne su očite, ali donedavni napredak u ovoj oblasti ostavljao je mnogo želja. Principe mlaznog motora s detonacijom formulirao je davne 1940. godine sovjetski fizičar Ya. B. Zeldovich, ali gotovi proizvodi ove vrste još nisu dostigli eksploataciju. Glavni razlozi nedostatka stvarnog uspjeha su problemi s stvaranjem dovoljno jake strukture, kao i poteškoće u pokretanju, a zatim i održavanju udarnog vala korištenjem postojećih goriva.
Jedan od najnovijih domaćih projekata u oblasti detonacijskih raketnih motora pokrenut je 2014. godine i razvija se u NPO Energomaš po Akademik V. P. Glushko. Prema dostupnim podacima, cilj projekta sa kodom "Ifrit" bio je proučavanje osnovnih principa nove tehnologije s naknadnim stvaranjem raketnog motora na tekuće gorivo pomoću kerozina i plinovitog kisika. Novi motor, nazvan po vatrenim demonima iz arapskog folklora, zasnivao se na principu spaljivanja detonacijom. Stoga se, u skladu s glavnom idejom projekta, udarni val mora kontinuirano kretati u krug unutar komore za izgaranje.
Glavni razvijač novog projekta bio je NPO Energomash, bolje rečeno posebna laboratorija stvorena na njegovoj osnovi. Osim toga, nekoliko drugih istraživačkih i razvojnih organizacija bilo je uključeno u rad. Program je dobio podršku Fondacije za napredna istraživanja. Zajedničkim naporima svi sudionici Ifrit projekta uspjeli su formirati optimalan izgled za motor koji obećava, kao i stvoriti model komore za izgaranje s novim principima rada.
Proučavati izglede čitavog smjera i nove ideje, tzv. model komore za izgaranje sa detonacijom koja ispunjava zahtjeve projekta. Tako iskusan motor sa smanjenom konfiguracijom trebao je koristiti gorivo kao tekući kerozin. Kao oksidaciono sredstvo predložen je plin kisik. U kolovozu 2016. započelo je testiranje prototipa kamere. Važno je da je po prvi put u istoriji projekat ove vrste doveden u fazu benč testova. Ranije su se razvijali domaći i strani detonacijski raketni motori, ali nisu testirani.
Tijekom ispitivanja uzorka modela, dobiveni su vrlo zanimljivi rezultati koji pokazuju ispravnost korištenih pristupa. Zbog upotrebe odgovarajućih materijala i tehnologija pokazalo se da je pritisak u komori za izgaranje doveden na 40 atmosfera. Potisak eksperimentalnog proizvoda dosegao je 2 tone.
Model komore na ispitnom stolu
Određeni rezultati su postignuti u okviru projekta Ifrit, ali domaći motor za detonaciju na tekući pogon još je daleko od punopravne praktične primjene. Prije uvođenja takve opreme u nove tehnološke projekte, dizajneri i znanstvenici moraju riješiti niz najozbiljnijih problema. Tek tada će raketna i svemirska industrija ili odbrambena industrija moći početi s ostvarivanjem potencijala nove tehnologije u praksi.
Sredinom siječnja Rossiyskaya Gazeta objavila je intervju s glavnim projektantom NPO Energomash Petrom Levochkinom o trenutnom stanju i izgledima za detonacijske motore. Predstavnik razvojne kompanije podsjetio je na glavne odredbe projekta, a dotaknuo se i teme postignutih uspjeha. Osim toga, govorio je o mogućim područjima primjene "Ifrita" i sličnih struktura.
Na primjer, detonacijski motori mogu se koristiti u hipersoničnim zrakoplovima. P. Lyovochkin je podsjetio da motori koji se sada predlažu za upotrebu na takvoj opremi koriste podzvučno sagorijevanje. Pri hipersoničnoj brzini letačkog aparata, zrak koji ulazi u motor mora se usporiti na zvučni način rada. Međutim, energija kočenja mora dovesti do dodatnih toplinskih opterećenja na kućištu. U motorima s detonacijom brzina sagorijevanja goriva doseže najmanje M = 2, 5. To omogućava povećanje brzine leta aviona. Takva mašina s motorom tipa detonacije moći će ubrzati do brzine osam puta veće od brzine zvuka.
Međutim, stvarni izgledi za raketne motore detonacijskog tipa još nisu veliki. Prema P. Ljovočkine, "upravo smo otvorili vrata u područje detonacijskog sagorijevanja". Znanstvenici i dizajneri morat će proučiti mnoga pitanja, a tek nakon toga bit će moguće stvoriti strukture s praktičnim potencijalom. Zbog toga će svemirska industrija morati dugo koristiti tradicionalne motore na tekuće pogone, što, međutim, ne negira mogućnost njihovog daljnjeg poboljšanja.
Zanimljiva je činjenica da se detonacijski princip sagorijevanja koristi ne samo u području raketnih motora. Već postoji domaći projekat za vazduhoplovni sistem sa komorom za sagorevanje detonacionog tipa koja radi na impulsnom principu. Prototip ove vrste stavljen je na test, a u budućnosti može dati početak novom smjeru. Novi motori sa kucanjem sa sagorijevanjem mogu pronaći primjenu u raznim područjima i djelomično zamijeniti tradicionalne plinskoturbinske ili turboreaktivne motore.
Domaći projekat avionskog motora s detonacijom razvija se u OKB -u im. A. M. Cradle. Podaci o ovom projektu prvi put su predstavljeni na prošlogodišnjem međunarodnom vojno-tehničkom forumu "Army-2017". Na štandu kompanije-programera nalazili su se materijali o raznim motorima, serijskim i onima u razvoju. Među posljednjima je i uzorak detonacije koji obećava.
Suština novog prijedloga je korištenje nestandardne komore za sagorijevanje sposobne za impulsno detonacijsko sagorijevanje goriva u zračnoj atmosferi. U tom slučaju, učestalost "eksplozija" unutar motora mora doseći 15-20 kHz. U budućnosti je moguće dodatno povećati ovaj parametar, zbog čega će buka motora izaći iz raspona koji ljudsko uho opaža. Takve karakteristike motora mogu biti od interesa.
Prvo lansiranje eksperimentalnog proizvoda "Ifrit"
Međutim, glavne prednosti nove elektrane povezane su s poboljšanim performansama. Benč testovi prototipova pokazali su da premašuju tradicionalne gasno -turbinske motore za oko 30% u specifičnim pokazateljima. Do prve javne demonstracije materijala na motoru OKB im. A. M. Kolijevke su mogle dobiti prilično visoke performanse. Iskusni motor novog tipa mogao je raditi 10 minuta bez prekida. Ukupno vrijeme rada ovog proizvoda na štandu tada je premašilo 100 sati.
Predstavnici razvojne kompanije naveli su da je već moguće stvoriti novi motor za detonaciju s potiskom od 2-2,5 tona, pogodan za ugradnju u lake avione ili bespilotne letjelice. U dizajnu takvog motora predlaže se upotreba tzv. rezonatorski uređaji odgovorni za ispravan tok sagorevanja goriva. Važna prednost novog projekta je temeljna mogućnost ugradnje takvih uređaja bilo gdje u okviru aviona.
Stručnjaci OKB -a im. A. M. Kolijevke su radile na avionskim motorima sa impulsnim detonacionim sagorijevanjem više od tri decenije, ali do sada projekat nije napustio fazu istraživanja i nema stvarnih izgleda. Glavni razlog je nedostatak naloga i potrebno finansiranje. Ako projekt dobije potrebnu podršku, tada se u dogledno vrijeme može stvoriti uzorak motora, prikladan za upotrebu na različitim uređajima.
Do danas su ruski naučnici i dizajneri uspjeli pokazati vrlo zapažene rezultate u području mlaznih motora koristeći nove principe rada. Postoji nekoliko projekata odjednom pogodnih za upotrebu u raketnom prostoru i hiperzvučnim područjima. Osim toga, novi motori se mogu koristiti i u "tradicionalnom" vazduhoplovstvu. Neki projekti su još u ranoj fazi i još nisu spremni za inspekcije i druge radove, dok su u drugim područjima već postignuti najznačajniji rezultati.
Istražujući temu detonacionih mlaznih motora sa sagorijevanjem, ruski stručnjaci uspjeli su stvoriti model modela komore za sagorijevanje sa željenim karakteristikama. Eksperimentalni proizvod "Ifrit" već je prošao testove, tokom kojih je prikupljena velika količina različitih informacija. Uz pomoć prikupljenih podataka, razvoj smjera će se nastaviti.
Ovladavanje novim smjerom i prevođenje ideja u praktično primjenjivu formu oduzeti će puno vremena, pa će iz tog razloga u dogledno vrijeme svemirske i vojne rakete u doglednoj budućnosti biti opremljene samo tradicionalnim motorima na tekuće gorivo. Ipak, radovi su već napustili čisto teoretsku fazu, a sada svako probno lansiranje eksperimentalnog motora približava trenutak izgradnje punopravnih projektila s novim elektranama.
