Досвідчений зразок "неможливого" ротаційно-детонаційного реактивного двигуна успішно пройшов перші випробування

May 08 7:00 2020 Друк цієї статті

У переважній більшості сучасних реактивних двигунів використовується не вибуховий, а постійне горіння паливної суміші. Таке горіння, яке являє собою реакцію між паливом і окислювачем, супроводжується виділенням великої тепла, є зрозумілим і добре контрольованим процесом.

Вибуховий (детонаційне) горіння - процес більш швидкий і більш хаотичний. По суті, вибух - це миттєвий викид енергії, що отримується шляхом розриву хімічних зв'язків в молекулі вибухової речовини, при цьому, кількості цієї енергії достатньо для формування руйнівної ударної хвилі. Вибухи гарні тоді, коли треба зруйнувати щось велике, але забезпечення точного контролю за вибуховими процесами є досить складною і важкою завданням.

Але коли мова заходить про подолання земного тяжіння і доставці чого-небудь в космос, кожен додатковий грам поднимаемого ваги значно впливає на вартість цього заходу. Вибухове горіння може забезпечити еквівалентну кількість енергії при меншій кількості спалюваного палива і, тому, в точіння останніх 60 років вчені та інженери займалися розробкою ротаційно-детонаційних двигунів для зниження ваги космічної техніки.

Ідея ротаційно-детонаційного двигуна була народжена інженерами з Мічиганського університету в 1050-х роках. Конструкція цього двигуна досить проста з механічної точки зору, але створення стабільної ланцюгової вибухової хвилі було непосильним завданням аж до останнього часу.

Конструкцію двигуна можна розглядати, як два циліндра, вставлені один в одного з невеликим зазором. В кільцевий проміжок між циліндрами через мережу отворів і розрізів подається вибухонебезпечна суміш, у момент займання якої виникає вибух, гази від якого спрямовуються до виходу і створюють реактивну тягу. Разом з цим всередині камери виникає ударна хвиля, що рухається у зворотну сторону зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку в п'ять разів, і вона, ця хвиля є причиною детонації чергової порції палива, створюючи практично безперервний вибух у камері двигуна.

Досвідчений ротаційно-детонаційна двигун є експериментальною установкою, він створений з мідних деталей і має вихідне сопло, діаметром близько 7 сантиметрів. В якості палива використовується суміш кисню і водню, але ключовим моментом у цьому випадку є процентне співвідношення компонентів вибухової суміші. Навіть мале відхилення від потрібного значення призводить до того, що суміш починає згоряти більш повільно, а не вибухати в камері двигуна.

Конструкція ротаційно-детонаційного двигуна розглядається зараз як перспективи установки на ракетах Aerojet Rocketdyne RL-10, в яких використовуються двигуни, розробки ще 1962 року. Такі ракети виступають зараз як верхніх ступенів ракет Atlas V і Delta IV, а в перспективі вони можуть використовуватися і в ракетах Exploration, OmegA і Vulcan.

Крім цього, інтерес до ротаційно-детонаційним реактивним двигунам проявило командування ВМФ США. Попередні розрахунки і оцінки показали, що заміна такими двигунами газотурбінних двигунів, використовуваних зараз більш ніж на сотні великих суден, що дозволить одержати економію палива на рівні 10-15 відсотків. А це, погодьтеся, немало, з урахуванням того, що ці судна зараз споживають в рік паливо на суму в 2 мільярди доларів.