Ракетный двигатель, который до недавнего времени считался невозможным, был запущен в лаборатории. Инженеры создали и успешно испытали устройство известно как вращающийся детонационный двигатель. Двигатель создает тягу с помощью самоподдерживающейся волны детонаций, которая движется по круговому каналу.
Новый двигатель требует меньше топлива по сравнению с традиционными ракетными. В конце концов, он может стать эффективным средством для запуска космических кораблей.
«Данное исследование впервые представляет экспериментальные доказательства безопасной и поддерживаемой детонации водородного и кислородного топлива во вращающемся детонационном ракетном двигателе», — говорит Карим Ахмед, авиакосмический инженер из Университета Центральной Флориды.
Идея вращающегося детонационного двигателя появилась еще в 1950-х годах. Он состоит из кольцевой тяговой камеры, образованной двумя цилиндрами разного диаметра, заключенным друг в друга с зазором.
В эту камеру через небольшие отверстия подается газовое ракетное топливо и окислитель, которые замешиваются и воспаляются. Это создает первую детонацию, которая порождает сверхзвуковую ударную волну. Волна движется вокруг по камере, отражаясь от стенок. Далее эта волна вызывает следующую детонацию, которая зажигает следующую и так далее, создавая постоянную сверхзвуковую ударную волну для генерации тяги.
Согласно расчетам, такой двигатель будет потреблять меньше топлива и генерировать большую тягу. Именно поэтому Армия США финансирует этот проект.
Но есть одно но.
Детонация является хаотичной и ее трудно контролировать. Для того чтобы двигатель не взорвался, он должен быть очень точно откалиброван.
Используемое топливо, соотношение горючего в окислителя, размер отверстий, размер кольцевой камеры, размер и форма реактора, когда и куда впрыскивается топливо — все эти параметры необходимо учитывать и менять относительно друг друга. Например, для различных типов топлива могут понадобиться впорскувальни отверстия различного размера или формы.
Над этим точной настройкой и работала команда Ахмеда. Они подобрали необходимое соотношение водорода и кислорода и испытали его на экспериментальной установке — небольшом 7,6-сантиметровом вращающемся детонационно ракетном двигателе.
Чтобы убедиться, что прототип работает, команда ввела в водород трассер (метан) и использовала высокоскоростную камеру для съемки волн детонации. На полученных изображениях видно непрерывные пять волн детонации, движущихся против часовой стрелки. Эта технология может значительно уменьшить необходимые для запуска ракеты объемы горючего и окислителя, а это путь к снижению общих затрат на запуски ракет. В статье авторы отмечают, что такой тип двигателя является перспективным для использования в качестве движителя верхних ступеней ракет.
После опубликования результатов исследования, несколько команд исследователей также взялись за изучение вращающегося детонационного двигателя и проверку данных полученных командой из Университета Центральной Флориды. Со временем будет получено больше данных, которые позволят оценить его эффективность по сравнению с традиционными конструкциями.
Leave a Reply