Научно-исследовательская лаборатория (NRL) ВМС США намерена разработать ротационный, или спиновый, детонационный двигатель (Rotating Detonation Engine, RDE), который в перспективе сможет заменить на кораблях обычные газотурбинные силовые установки. Как сообщает NRL, новые двигатели позволят военным снизить потребление топлива, одновременно повысив энергетическую отдачу силовых установок.
В настоящее время ВМС США используют 430 газотурбинных двигателей (ГТД) на 129 кораблях. Ежегодно они потребляют топлива на два миллиарда долларов. По оценке NRL, благодаря RDE военные смогут экономить на топливе до 400 миллионов долларов в год. RDE смогут вырабатывать на десять процентов больше энергии, чем обычные ГТД. Прототип RDE уже создан, однако когда такие двигатели начнут поступать на флот, пока неизвестно.
Модель вращающейся детонации в RDE. Изображение NRL |
В основу RDE легли наработки NRL, полученные при создании пульсирующего детонационного двигателя (Pulse Detonation Engine, PDE). Работа таких силовых установок основана на устойчивом детонационном горении топливной смеси.
В случае с пульсирующими двигателями детонационная волна распространяется в топливной смеси быстрее скорости звука; за время химического горения смеси давление в камере сгорания не успевает значительно измениться, но затем возрастает в разы скачкообразно. После этого начинается расширение продуктов сгорания в сопле с образованием реактивной струи. Последняя на кораблях будет вращать лопасти газовой турбины.
Одним из преимуществ детонационных двигателей является прогрев топливной смеси вплоть до возгорания при прохождении через нее фронта ударной волны. Последующее возгорание топливной смеси также происходит в режиме детонации, благодаря чему удается получить устойчивый цикл работы двигателя. Одним из препятствий создания RDE является несовершенство материалов, не способных обеспечить большой ресурс силовой установки.
В ротационном детонационном двигателе, в отличие от пульсирующего, образуется вращающаяся детонационная волна; она как бы "обегает" по кругу кольцеобразную камеру сгорания. Такой принцип позволяет значительно снизить шумность силовой установки в целом, повысить топливную эффективность (в частности, за счет меньшей потребности в топливе для инициации нового детонационного цикла), а также добиться непрерывности детонации - предыдущий цикл взрывного горения не мешает последующему.
Сами RDE могут быть сконструированы без каких-либо движущихся частей, благодаря чему обеспечивается простота их обслуживания и относительная дешевизна производства по сравнению с обычными двигателями внутреннего сгорания других типов. RDE пока планируется использовать для модернизации силовых установок уже стоящих на вооружении ВМС США кораблей.
Следует отметить, что помимо NRL разработкой ротационного детонационного двигателя занимается Техасский университет в Арлингтоне. Создаваемая им силовая установка получила название двигателя непрерывной детонации. Новые двигатели в будущем могут быть использованы не только на кораблях, но и на самолетах.
В марте 2011 года управляющий директор НПО "Сатурн" Илья Федоров рассказал, что Научно-технический центр имени Люльки (входит в НПО) занимается созданием пульсирующего воздушно-реактивного двигателя. Тип двигателя Федоров не уточнил. В настоящее время известны три вида пульсирующих двигателей: клапанные, бесклапанные и детонационные.