В России испытали пульсирующий детонационный двигатель

частности, могут быть созданы двигатели с коротким ресурсом работы для беспилотных летательных аппаратов

Впервые новый тип двигателя был использован серийно во время Второй мировой войны на немецких крылатых ракетах Фау-1.

В перспективе на основе новых технологий могут быть созданы двигатели для ракетно-космических систем и комбинированных силовых установок самолетов, способных выполнять полеты в атмосфере и за ее пределами.

По оценке конструкторского бюро, новые двигатели позволят увеличить тяговооруженность самолетов в 1,5-2 раза. Кроме того, при использовании таких силовых установок дальность полета или масса авиационных средств поражения могут увеличиться на 30-50 процентов. При этом удельный вес новых двигателей будет в 1,5-2 раза меньше аналогичного показателя обычных реактивных силовых установок.

По словам главного конструктора ОКБ имени Люльки Александра Тарасова, в ходе испытаний моделировались режимы работы, характерные для турбореактивного и прямоточного двигателей.

Полезность предлагаемых изобретений и положительный эффект от их использования заключаются в снижении габаритов и сухого веса гиперзвукового пульсирующего детонационного двигателя, технологичности конструкции, повышении надежности его работы на режимах гиперзвукового полета. Как показывает анализ результатов исследований, термический кпд может быть повышен до 0,65, а удельная тяга двигателя до 2900 Нс/кг

Задачей заявляемых изобретений является создание эффективного и надежного гиперзвукового пульсирующего детонационного двигателя.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретений, заключается в повышении термического кпд, топливной эффективности, удельной тяги, надежности и снижении массы, а также обеспечении высокой степени интегрирования гиперзвукового пульсирующего детонационного двигателя с летательным аппаратом.

Решение поставленной задачи и технический результат достигаются тем, что согласно заявляемому изобретению, в предлагаемом гиперзвуковом пульсирующем детонационном двигателе, содержащем корпус, воздухозаборник, полузамкнутую детонационную камеру сгорания, сопловой аппарат, топливную систему и систему управления, воздухозаборник выполнен кольцевым, а его центральным телом является корпус с топливным баком, теплообменником и активной теплозащитой. Полузамкнутая детонационная камера сгорания сформирована торцевой стенкой центрального тела и внутренней стенкой соплового аппарата, а канал воздухозаборника соединен с полузамкнутой детонационной камерой сгорания регулируемым кольцевым щелевым соплом. При этом торцевая стенка центрального тела выполнена перфорированной с элементами подачи топливной смеси в полузамкнутую детонационную камеру сгорания.

Привет теории от практики. ))

Петрович то есть по вашему прогресс в принципе невозможен?

Как подметил пользлватель Vic в доугой ветке - все думали что Бобик сдох. А бобик не только жив и кусается но и начинает превращаться в большого бурого медведя

враг и есть враг
врага надо знать в лицо

"...Так вот, преимущество ПуВРД в сравнении с ВРД, даже с точки зрения идеальных термодинамических процессов (КПД термодинамических циклов) не столь существенно, как заявлено в этой статье. Это по крупному.
А в частностях, смотрите:- нужно (прервусь, допишу чуть позже...)"

- Петрович, Вы немогли-бы продожить мысль?

Еще не все поняли - России не хватает пооизводственных мощностей.

Ну ну . Лажа по моему в годове у вас и вам подобным

Еще не все поняли - России не хватает пооизводственных мощностей

России не хватает пооизводственных мощностей

Покупные новые станки (приобретенные 2-4 года назад) не позволяют получать требуемую точность....доводят изделия как-всегда ручками....

У нас в СМИ вообще большая проблема. Все перепечатывают новости об очередном mysterious китайском псевдо- вундерваффе но не видят российских разработок на поверхности и даже не пытается о них рассказать. Гораздо прще просто перевести и перепечатать новости из западных изданий.

Я думаю, нельзя сравнивать термодинамику обычных ВРД с пульсирующими.
Не надо забывать, что воздух, врываясь на скорости внутрь двигателя, тормозиться и вся его кинетическая энергия переходит в температуру.

Не надо забывать, что воздух, врываясь на скорости внутрь двигателя, тормозиться и вся его кинетическая энергия переходит в температуру.

Нагреваясь этот воздух увеличивается в объёме и создает давление внутри двигателя, мешающее его нормальной работе.

Повышение давления не мешает работе КС а наоборот способствует ее более эффективной работе.

1.Топливовоздушная смесь поступает в КС порциями, т.е с какой-то частотой, и скорость поступления (частота) имеет предел, в отличие от ГПВРД, в КС которого процесс идет непрерывно. И уже здесь ГПВРД перед ПуВРД имеет преимущества.

2.Колебания при работающем ПуВРД неминуемо будут передаваться на конструкцию всего ЛА, что отнюдь не будет способствовать улучшению его работоспособности при гиперзвуковых скоростях.

етонацию нужно инициировать, т.к. она не самоподдерживающаяся, а это потери номер два, ну и сам двигатель нужно кормить топливом, а это потери номер три.

А еще - зачем в ВРД стоит вентилятор и дальше компрессоры?
А потому-что воздух ,останавливаясь, мешает своим высоким давлением поступлению воздуха снаружи из воздухозаборников и его приходиться качать дополнительными компрессорами.
Это же бесполезная работа, по перекачке воздуха, которую надо вычитать из общего КПД.

А вот на большой скорости есть двигатели - прямоточники с большим входным давлением.

Мне кажется в статье вранье про рост КПД в 50% - слишком это невероятно с таким термодинамически несовершенным двигателем как периодический детонационный.

Для этого и разрабатываются двигатели с предварительным охлаждением - чтоб решить эту проблему.

Новая схема сверхзвукового пульсирующего детонационного прямоточного двигателя (СПДПД) со сверхзвуковым потоком в детонационной камере сгорания и с горением в пульсирующей детонационной волне.

Пульсирующий нестационарный процесс в СПДПД инициируется периодическими изменениями режима подачи топлива (богатая стехиометрическая смесь чередуется с более бедной), а специальный источник зажигания нужен лишь для запуска двигателя. На схему в 2000 г. получен патент РФ.

Математическая модель СПДПД. Расчеты для водородно−воздушного СПДПД показали, что при полете на высоте H = 25 км он может работать при числах Маха полета м/с от 4,5 до 7,5. По расчетному удельному импульсу Iуд = 3000 - 3500 м/с и удельной тяге Rуд = 50 - 70 с СПДПД не уступает ПВРД и ГПВРД при значительно меньшей степени торможения сверхзвукового потока и меньшей теплонапряженности тракта двигателя.

Вот что на эту тему говорит кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Жуковского (ЦАГИ) Леонид НОСАЧЕВ (интерьвью обозревателю "Времени новостей"):
Цитата:
...-- Наноструктуры существовали в природе всегда, и только появление зондовых сканирующих микроскопов дало возможность распознать их и через манипуляторы воздействовать на процессы, которые, собственно, эти структуры и формируют. Например, молекулы воды все время формируются в кластеры, которые существенно меняют ее свойства. Кластеры формируют условия, например, для присутствия серебра и других катализаторов. Ученые «озвучили» эти природные нанотехнологии после того, как поняли механизмы формирования наноструктур. А самое главное -- появилась возможность воздействовать на эти структуры. Мы стремимся использовать механизмы формирования наноструктур, композитных наноматериалов при создании перспективных образцов авиационно-космической техники. Практическая цель -- улучшение в разы их эксплуатационных качеств. Мы разрабатываем технологическое оборудование генерации углеродных нанокластеров для получения новых композитов, а также для борьбы с микротрещинами в конструкциях, которые со временем могут ее разрушить. С помощью нанокластеров трещины можно исключить и тем самым существенно увеличить ресурс эксплуатации этих конструкций.

-- Насколько я знаю, совсем недавно ЦАГИ получил очередной патент в области нанотехнологий...

-- Этот патент затрагивает проблемы детонационного синтеза углеродных наноматериалов, которые, в свою очередь, предполагается использовать в новых композитах для конструирования перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов. Главным образом беспилотных и с пульсирующим детонационным двигателем. Они могут в будущем стать элементами систем противовоздушной и противоракетной обороны.


Нанотехнологии -- это не только размеры частиц в одну миллионную долю миллиметра, но и протекание процессов в наносекундном диапазоне. Сначала появилась возможность увидеть и контролировать малые размеры, а теперь -- и возможность контролировать процессы в малое время. В том числе и процесс детонации.


- В Германии еще в 40-е годы прошлого века были созданы пульсирующие детонационные двигатели. Но низкочастотные механические клапанные системы не позволили тогда добиться максимального эффекта от детонационного горения. В последние годы российскими учеными и специалистами , в первую очередь НПО «Сатурн» и ЦАГИ, выполнен ряд успешных разработок бесклапанных дозирующих систем на основе газоструйных резонаторов, ставших важнейшим элементом новых перспективных схем пульсирующего детонационного двигателя. При этом частота пульсирующей газовой детонации может увеличиться с 200 герц до 25 килогерц!

-- Что служит материалом для детонации в таком двигателе?

-- Главным образом водород. Основа для получения водорода -- металлическое топливо с высокой энергоемкостью. В первом приближении это специально подготовленный алюминий. Такое топливо при определенных реакциях выделяет не только тепло, но и водород, который и используется для сжигания в детонационном двигателе. Металлическое топливо в отличие от водорода удобно для безопасного хранения на борту летательного аппарата. Водород же обладает колоссальной проникающей способностью и разрушает конструкции.

-- Как металлическое топливо привести в действие, чтобы оно давало водород?

-- Над этим мы и работаем -- в рамках программы создания интеллектуальной собственности ЦАГИ. Цель программы проста: через нашу интеллектуальную собственность, используемую любым производителем при создании новых летательных аппаратов, институт будет иметь свою долю прибыли. На эти средства можно дальше развивать наши научные исследования, работая на опережение, приумножая научно-технический задел ЦАГИ. Кстати, патент, о котором мы говорим, получен благодаря гранту Российского фонда фундаментальных исследований. В этом году мы подали еще одну заявку -- на исследование процессов газовой детонации.

-- Возможен ли так называемый синергетический эффект -- от применения современных нанотехнологий вкупе с другими технологиями?

-- Конечно. Особенно при удачном применении нано-, гиперзвуковых и информационных технологий. В частности, для создания беспилотных мини- и микролетательных аппаратов с пульсирующим детонационным двигателем. ЦАГИ уже накопил колоссальный опыт при создании и эксплуатации космического корабля многоразового использования «Буран».

-- Это принципиально новый двигатель?

-- Высокочастотных пульсирующих детонационных двигателей с высоким КПД, да к тому же практически бесшумных, еще ни у кого нет. У американцев есть нечто подобное, но другое: с помощью механического клапана детонирующей смесью наполняют трубу, затем инициируют детонацию, которая позволяет работать двигателю. Но чтобы работать беспрерывно, нужно опять заполнить трубу, опять инициировать детонацию. Это можно делать с частотой 100 герц. Чтобы повысить частоту, американцы делают связку труб. Аппарат издает при этом не только страшный грохот, он просто опасен. Топливо должно подаваться с частотой не 100 герц, а 20 тыс. герц. На этой частоте вы вообще не слышите звука, а дозы настолько малы, что нет необходимости говорить об опасности.

-- Почему вы хотите использовать новый двигатель именно на беспилотных аппаратах?

-- Просто нанотехнологии дают возможность создавать очень компактные летательные аппараты, которые могут решать задачи без участия человека. В том числе и в космосе.

-- Ваша новинка применима в военной области? Вписывается ли она в концепцию асимметричного ответа?


-- Этот вопрос в компетенции военных. Но нанотехнологии дают возможность создать аппарат, который можно было бы назвать разумным снарядом. Его интеграция с детонационным двигателем позволит достигать гиперзвуковой скорости, и тогда не нужно никакой боевой части. Достаточно простого кинетического столкновения, чтобы уничтожить цель.

-- Из какого же орудия можно запускать этот умный снаряд?

-- С пусковых установок или орудий соответствующего калибра.

-- Какая у гиперзвукового аппарата может быть скорость?

-- 7--8 скоростей звука...

Может ли быть предложено что-то лучшее, чем цикл Брайтона традиционного ВРД? Да, это цикл детонационного пульсирующего двигателя (ПуВРД). В англоязычной литературе двигатели такого типа принято обозначать PDE. Принцип действия ПуВРД понятен из схемы на рис. 12.


Рис. 12. Цикл пульсирующего детонационного двигателя (PDE)

Во время первого такта детонационная камера заполняется топливно-воздушной смесью. На втором такте происходит ее воспламенение. Во время третьего такта ударная волна пробегает по детонационной камере, поднимая давление в ней при постоянном объеме. На четвертом такте рабочая среда расширяется и совершает работу. На пятом и шестом такте детонационная камера продувается свежим воздухом. Цикл ПуВРД, в сравнении с идеальным циклом Брайтона, показан на рис. 13. Работа тепловой машины равна площади, ограниченной кривой 1-2-3-4. Сектор розового цвета показывает преимущество термодинамического цикла ПуВРД, по сравнению с циклом Брайтона. «Зеленый» сектор показывает область, недоступную для циклов тепловых машин Отто и Дизеля.


Рис. 13. Сравнение циклов ПуВРД и ВРД

Рис. 14. Сравнение удельного импульса и плотности тока детонационного двигателя (вверху), СПВРД (посередине), ПВРД (внизу)

Рис. 15. Сравнение к.п.д. ПВРД и ПуВРД

В ЦИАМ им. Баранова было проведено сравнение удельного импульса, плотности тока и теплонапряженности ПуВРД, ПВРД и СПВРД аналогичной конструкции (рис. 14). Показано, что детонационный двигатель имеет в несколько раз меньшую теплонапряженность. Особенно велико преимущество перед СПВРД.
Тепловой коэффициент полезного действия у ВРД, действующего в соответствии с традиционным циклом Брайтона, значительно меньше во всем диапазоне коэффициентов повышения давления (рис.15). Потенциальные преимущества детонационных двигателей вызвали шквал исследовательских работ в этом направлении.
Особенно интересной является запатентованная [5] в 2008 г. турбина со встроенными детонационационными камерами (рис.16), приводящая в действие вентилятор ТРДД.

Другим принципиально новым направлением в развитии ракетодвигате-лестроения является разработка двигателей, работающих на детонационном принципе преобразования энергии рабочего тела.

Решение данной задачи могло бы обеспечить технический прорыв в военной и космической областях за счёт реализации многих факторов, среди которых наиболее важными являются следующие:

- более экономичная работа;

- меньший удельный расход топлива по сравнению с любыми другими типами двигателей;

- более простая конструкция;

- экологически чистое топливо и продукты сгорания;

- низкие давления подачи топлива в камеру сгорания;

- возможность использования более дешёвых компонентов топлива.

Следует заметить, что преимущества детонационного горения по сравнению с дефлаграционным (обычным) известны давно, а исследования по возможности создания пульсирующих детонационных двигателей (ПДД), как в России, так и за рубежом начались только в последние 10-15 лет.

Вопросам детонационного преобразования энергии топлива посвящено много работ наших и зарубежных учёных. Из наших соотечественников большой вклад в развитие теории детонации внесли Зельдович Я.Б., Щёлкин К.И., Соколик A.C., Михельсон В.А., Трошин Я.К., Митрофанов В.В., Васильев A.A. и др. Из зарубежных учёных: Чепмен Д.Л., Жуге Е., Кэмбелл К., Грейфер Б., Гибсон Ф.К. и др. Однако проведённые ими исследования, как правило, носят теоретический характер или описывают работу только одного цикла преобразования энергии.

Для разработки ПДД в ряде стран созданы программы, над реализацией которых работают ведущие организации. Например, в США над этой проблемой уже в течение семи лет работают Министерство обороны США и NASA, а также 5 аэрокосмических фирм, объединенных в группу NASP. Данная программа является дорогостоящей, длительной и имеет высокую степень риска [125].

Комбинированные ПДД позволят разработать такие JIA, которые могут летать в большом диапазоне изменения скоростей, иметь значительно меньшие массовые и геометрические характеристики. Также ПДД могут быть использованы при создании воздушной подушки для транспортных средств , а также в качестве управляющих двигателей для отделяемых боевых частей (блоков) и космических аппаратов . Однако отсутствие отработанных для этих целей двигателей сдерживает разработку таких аппаратов.

Работа выполнялась в соответствии с комплексной программой, разработанной государственным ракетным центром "КБ им. ак. Макеева" совместно с Российской академией ракетных и артиллерийских наук в обеспечении создания регулируемых двигательных установок с качественно новым уровнем технического совершенства для ракетных и ракетно-космических комплексов до 2005 года на основании решения научно-технического совета от 18 июня 1996г.

В связи с отсутствием ГОСТов, по данному научному направлению в работе, разрабатываемые устройства будут называться пульсирующими детонационными двигателями (ПДД) или энергосиловыми установками (ЭСУ) детонационного горения. За рубежом такие устройства также называются пульсирующими детонационными двигателями, а в более ранних работах автора -пульсирующими двигателями детонационного горения (ПДДГ).



Научная библиотека диссертаций и авторефератов disserCat http://www.dissercat.com/content/obosnovanie-oblika-energosilovykh-ustanovok-na-osnove-pulsiruyushchikh-detonatsionnykh-dviga#ixzz2gG3bFVbb

Вот что на эту тему говорит кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Жуковского (ЦАГИ) Леонид НОСАЧЕВ (интерьвью обозревателю "Времени новостей"):
Цитата: ...