Википедия

Вращающийся детонационный двигатель

Вращающийся детонационный двигатель (ВДД) — разрабатываемый двигатель, использующий одну или несколько детонационных волн, непрерывно распространяющихся по кольцевому каналу. При детонации продукты горения расширяются со сверхзвуковой скоростью, что теоретически на 25 % более эффективно, чем обычное дефлаграционное сгорание[1].

Более высокая эффективность двигателя может обеспечить значительную экономию топлива.[2][3]

Вычислительное моделирование и результаты экспериментов показали, что такой двигатель имеет потенциальное применение как в транспортной, так и в других областях[4][5].

Концепция править

Основная концепция ВДД — это детонационная волна, которая движется по круговому каналу (кольцу). Топливо и окислитель впрыскиваются в канал, обычно через небольшие отверстия или щели. Детонация инициируется в смеси топлива и окислителя какой-либо формой воспламенителя. После запуска двигателя детонации становятся самоподдерживающимися. Одна детонация зажигает смесь топлива и окислителя, которая выделяет энергию, необходимую для поддержания детонации. Продукты сгорания расширяются и выталкиваются из канала поступающим топливом и окислителем[5].

Хотя конструкция ВДД аналогична импульсному детонационному двигателю, вращающийся более эффективен, потому что волны непрерывно вращаются вокруг камеры, тогда как импульсный требует продувки камер после каждого импульса[6].

Развитие править

Несколько американских организаций работают над вращающимся детонационным двигателем.

ВМС США править

ВМС США занимаются развитием вращающихся детонационных двигателей [7] . Исследователи из Военно-морской исследовательской лаборатории проявляют особый интерес к детонационным двигателям, так как они позволяют снизить расход топлива в тяжелых транспортных средствах[8] [9]. На пути к созданию рабочего двигателя остаются нерешённые проблемы. [10]

Aerojet Rocketdyne править

С 2010 года Aerojet Rocketdyne провела более 520 испытаний различных конфигураций. [11]

НАСА править

Дэниел Пэксон [12] в Исследовательском центре Гленна использовал моделирование в вычислительной гидродинамике (CFD), чтобы оценить детонационную систему отсчета RDE и сравнить производительность с PDE. [13] Он обнаружил, что RDE может работать по крайней мере на том же уровне, что и PDE. Кроме того, он обнаружил, что производительность RDE можно напрямую сравнить с PDE, поскольку их производительность была практически одинаковой.

Энергомаш править

По словам вице-премьера России Дмитрия Рогозина, [14] в середине января 2018 года компания НПО «Энергомаш» завершила начальную фазу испытаний жидкого топлива RDE 2-тонного класса и планирует разработать более крупные модели для использования в космических ракетах-носителях.

Университет Центральной Флориды править

В мае 2020 года группа инженеров-исследователей, связанных с военно-воздушными силами США, заявила, что разработала высоко экспериментальную рабочую модель вращающегося детонационного двигателя, способного производить тягу в 200 фунтов-силы (приблизительно 890 Н), работающую на водородно-кислородной топливной смеси. Хотя проект был описан в целом в положительном выражении, проект пока еще не проверен и был произведен с использованием двигателя диаметром 3 дюйма, который может сделать масштабирование конструкции двигателя неосуществимым, и для того, чтобы сделать выводы, необходимо провести дополнительные исследования. [15]

Другие исследования править

Другие эксперименты использовали численные процедуры, чтобы лучше понять поле потока RDE. [16] В 2020 году в исследовании из Университета Вашингтона было исследовано экспериментальное устройство, позволяющее контролировать такие параметры, как размер зазора цилиндра. Используя высокоскоростную камеру, они смогли увидеть, что она работает в очень медленном движении. На основании этого они разработали математическую модель для описания процесса. [17]

Ссылки править

  1. ↑ В России испытали модель детонационного двигателя для ракет будущего. Российская газета (18 января 2018). Дата обращения: 10 февраля 2018. Архивировано 9 февраля 2018 года.
  2. ↑ Matthew S. Feldman, Edgar Y. Choueiri. Proof-of-concept simulations of the magnetic null (MagNul) thruster // 49th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference (англ.). — 2013. — ISBN 978-1-62410-222-6.
  3. ↑ Schwer, Douglas. Numerical Investigation of the Physics of Rotating Detonation Engines (англ.) // Proceedings of the Combustion Institute  (англ.) (рус. : journal. — Elsevier, Inc., 2010. — 25 September (vol. 33, no. 2). — P. 2195—2202. — doi:10.1016/j.proci.2010.07.050.
  4. ↑ Lu, Frank. Rotating Detonation Wave Propulsion: Experimental Challenges, Modeling, and Engine Concepts (англ.) // Journal of Propulsion and Power  (англ.) (рус. : journal. — The American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2014. — 7 July (vol. 30, no. 5). — P. 1125—1142. — doi:10.2514/1.B34802.
  5. ↑ 1 2 Wolanski, Piotr. Detonative Propulsion (англ.) // Proceedings of the Combustion Institute  (англ.) (рус. : journal. — 2013. — Vol. 34, no. 1. — P. 125—158. — doi:10.1016/j.proci.2012.10.005.
  6. ↑ What is pressure gain combustion? AIAA Pressure Gain Combustion Program Committee. Дата обращения: 30 декабря 2016. Архивировано из оригинала 1 января 2017 года.
  7. ↑ How the Rotating Detonation Engine Works. HowStuffWorks (8 марта 2013). Дата обращения: 9 ноября 2015. Архивировано 26 октября 2015 года.
  8. ↑ US Navy developing rotating detonation engine (англ.) // Physics Today : magazine. — 2012. — 6 November. — ISSN 0031-9228. — doi:10.1063/PT.5.026505.
  9. ↑ How the Rotating Detonation Engine Works. HowStuffWorks (8 марта 2013). Дата обращения: 21 октября 2015. Архивировано 26 октября 2015 года.
  10. ↑ Navy Researchers Look to Rotating Detonation Engines to Power the Future - U.S. Naval Research Laboratory. www.nrl.navy.mil. Дата обращения: 9 ноября 2015. Архивировано из оригинала 27 октября 2015 года.
  11. ↑ Claflin. Recent Advances in Power Cycles Using Rotating Detonation Engines with Subcritical and Supercritical CO2. Southwest Research Institute. Дата обращения: 20 марта 2017. Архивировано из оригинала 20 марта 2017 года.
  12. ↑ Daniel E. Paxson - Controls and Dynamics Branch Personnel. www.grc.nasa.gov. Дата обращения: 20 февраля 2020. Архивировано из оригинала 20 февраля 2020 года.
  13. ↑ UCSB Full Bib - External Link (недоступная ссылка — история). pegasus.library.ucsb.edu. Дата обращения: 9 ноября 2015.
  14. ↑ Facebook post, in Russian
  15. ↑ Blain. World-first "impossible" rotating detonation engine fires up. New Atlas. New Atlas. Дата обращения: 6 мая 2020. Архивировано 5 мая 2020 года.
  16. ↑ Schwer, Douglas. Numerical investigation of the physics of rotating-detonation-engines (англ.) // Proceedings of the Combustion Institute  (англ.) (рус. : journal. — 2011. — 1 January (vol. 33, no. 2). — P. 2195—2202. — doi:10.1016/j.proci.2010.07.050.
  17. ↑ Strickler. New detonating engine could make space travel faster and cheaper (англ.). ZME Science (19 февраля 2020). Дата обращения: 20 февраля 2020. Архивировано 20 февраля 2020 года.

См. также править

Внешние ссылки править

Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Вращающийся_детонационный_двигатель&oldid=136749231