Patlama roket motoru: testler, çalışma prensibi, avantajlar

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Uzay keşfi, istem dışı olarak uzay aracıyla ilişkilendirilir. Herhangi bir fırlatma aracının kalbi motorudur. İlk uzay hızını - astronotları yörüngeye ulaştırmak için yaklaşık 7,9 km/s ve gezegenin yerçekimi alanının üstesinden gelmek için ikinci uzay hızını geliştirmesi gerekiyor.

Bunu başarmak kolay değil, ancak bilim adamları sürekli olarak bu sorunu çözmenin yeni yollarını arıyorlar. Rusya'dan tasarımcılar daha da ileri gittiler ve testleri başarıyla sonuçlanan bir patlama roket motoru geliştirmeyi başardılar. Bu başarıya uzay mühendisliği alanında gerçek bir atılım denilebilir.

Yeni Özellikler

Patlama motorları için neden yüksek umutlar var? Bilim adamlarına göre, güçleri mevcut roket motorlarının gücünden 10 bin kat daha fazla olacak. Aynı zamanda çok daha az yakıt tüketecekler ve üretimleri düşük maliyet ve karlılık ile ayırt edilecek. ne varilgili?

Her şey yakıt oksidasyon reaksiyonuyla ilgili. Modern roketler parlama işlemini kullanıyorsa - sabit basınçta yakıtın yavaş (ses altı) yanması, o zaman patlama roket motoru, yanıcı karışımın patlaması nedeniyle patlama işlevi görür. Süpersonik hızlarda yanar ve şok dalgası yayılırken aynı anda büyük miktarda termal enerji yayar.

Patlama motorunun Rus versiyonunun geliştirilmesi ve test edilmesi, "Energomash" üretim kompleksinin bir parçası olarak özel "Detonation LRE" laboratuvarı tarafından gerçekleştirildi.

Yeni motorların üstünlüğü

Dünyanın önde gelen bilim adamları 70 yıldır patlama motorları üzerinde çalışıyor ve geliştiriyor. Bu tip motorların oluşmasını engelleyen ana sebep, yakıtın kontrolsüz kendiliğinden yanmasıdır. Ayrıca yakıt ve oksitleyicinin verimli bir şekilde karıştırılması, nozul ve hava girişinin entegrasyonu da gündemdeydi.

Bu problemleri çözerek, teknik özellikleri açısından zaman alacak bir patlama roket motoru oluşturmak mümkün olacak. Aynı zamanda, bilim adamları avantajlarını şöyle adlandırıyor:

1. Ses altı ve hipersonik aralıklarda hız geliştirme yeteneği.
2. Birçok hareketli parça tasarlayın.
3. Enerji santralinin daha düşük kütlesi ve maliyeti.
4. Yüksek termodinamik verimlilik.

Bu tip motor seri olarak üretilmemiştir. İlk olarak 2008 yılında alçaktan uçan uçaklarda test edildi. Fırlatma araçları için patlatma motoru ilk kez Rus bilim adamları tarafından test edildi. Bu olaya bu kadar önem verilmesinin nedeni budur.

Çalışma prensibi: darbeli ve sürekli

Şu anda bilim adamları, darbeli ve sürekli bir iş akışına sahip kurulumlar geliştiriyorlar. Darbeli bir çalışma şemasına sahip bir patlama roket motorunun çalışma prensibi, yanma odasının yanıcı bir karışımla döngüsel olarak doldurulmasına, sıralı ateşlenmesine ve yanma ürünlerinin çevreye salınmasına dayanır.

Buna göre, sürekli bir çalışma sürecinde, yakıt sürekli olarak yanma odasına beslenir, yakıt, akış boyunca sürekli dolaşan bir veya daha fazla patlama dalgasında yanar. Bu tür motorların avantajları şunlardır:

1. Tek ateşlemeli yakıt.
2. Nispeten basit tasarım.
3. Birimlerin küçük boyutu ve ağırlığı.
4. Yanıcı karışımın daha verimli kullanımı.
5. Düşük gürültü, titreşim ve emisyon.

Gelecekte, bu avantajları kullanarak, sürekli çalışan bir patlamalı sıvı yakıtlı roket motoru, ağırlığı, boyutu ve maliyet özellikleri nedeniyle mevcut tüm kurulumların yerini alacaktır.

Patlama motorunu test edin

Yerli patlatma tesisatının ilk testleri,Eğitim ve Bilim Bakanlığı tarafından oluşturulan proje. 100 mm çapında bir yanma odasına ve 5 mm dairesel kanal genişliğine sahip küçük bir motor prototip olarak sunuldu. Testler özel bir stantta yapıldı, çeşitli yanıcı karışım türleri üzerinde çalışırken göstergeler kaydedildi - hidrojen-oksijen, doğal gaz-oksijen, propan-bütan-oksijen.

Oksijen-hidrojen yakıtla çalışan patlama roket motorunun testleri, bu birimlerin termodinamik döngüsünün diğer birimlere göre %7 daha verimli olduğunu kanıtladı. Ek olarak, sağlanan yakıt miktarındaki bir artışla, itme kuvvetinin yanı sıra patlama dalgalarının sayısı ve dönüş hızının da arttığı deneysel olarak doğrulandı.

Diğer ülkelerdeki analoglar

Patlama motorları dünyanın önde gelen ülkelerinden bilim adamları tarafından geliştiriliyor. ABD'li tasarımcılar bu yönde en büyük başarıyı elde ettiler. Modellerinde sürekli veya rotasyonel bir çalışma modu uyguladılar. ABD ordusu bu tesisleri yüzey gemilerini donatmak için kullanmayı planlıyor. Yüksek çıkış gücüne sahip daha hafif ağırlıkları ve küçük boyutları nedeniyle, muharebe botlarının etkinliğini artırmaya yardımcı olacaklar.

Bir Amerikan patlama roket motoru tarafından hidrojen ve oksijenin stokiyometrik bir karışımı kullanılır. Böyle bir enerji kaynağının avantajları öncelikle ekonomiktir - oksijen, hidrojeni oksitlemek için gerektiği kadar yakar. Şimdi içinABD hükümeti, savaş gemilerine karbon yakıtı sağlamak için birkaç milyar dolar harcıyor. Stokiyometrik yakıt, maliyetleri birkaç kat az altacaktır.

Geliştirme yönleri ve beklentileri

Patlama motorlarının testleri sonucunda elde edilen yeni veriler, sıvı yakıtla çalışmak için bir şema oluşturmak için temelde yeni yöntemlerin kullanımını belirledi. Ancak, bu tür motorların çalışması için, salınan büyük miktarda termal enerji nedeniyle yüksek ısı direncine sahip olması gerekir. Şu anda yanma odasının yüksek sıcaklığa maruz kalma altında çalışmasını sağlayacak özel bir kaplama geliştiriliyor.

Daha ileri araştırmalarda özel bir yer, belirli bir boyut, konsantrasyon ve bileşimde yanıcı madde damlaları elde etmenin mümkün olacağı karıştırma kafalarının oluşturulmasıdır. Bu sorunları çözmek için, yeni bir fırlatma aracı sınıfının temeli olacak yeni bir patlamalı sıvı yakıtlı roket motoru oluşturulacak.