เครื่องยิงจรวดระเบิด: การทดสอบ หลักการทำงาน ข้อดี

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

การสำรวจอวกาศเกี่ยวข้องกับยานอวกาศโดยไม่สมัครใจ หัวใจของยานยิงทุกคันคือเครื่องยนต์ มันต้องพัฒนาความเร็วของอวกาศครั้งแรก - ประมาณ 7.9 กม. / s เพื่อส่งนักบินอวกาศขึ้นสู่วงโคจรและความเร็วของอวกาศที่สองเพื่อเอาชนะสนามโน้มถ่วงของดาวเคราะห์

การบรรลุเป้าหมายนี้ไม่ใช่เรื่องง่าย แต่นักวิทยาศาสตร์กำลังมองหาวิธีใหม่ๆ ในการแก้ปัญหานี้อยู่ตลอดเวลา นักออกแบบจากรัสเซียไปไกลกว่านั้นและพยายามพัฒนาเครื่องยนต์จรวดระเบิดซึ่งการทดสอบสิ้นสุดลงด้วยความสำเร็จ ความสำเร็จนี้เรียกได้ว่าเป็นความก้าวหน้าอย่างแท้จริงในด้านวิศวกรรมอวกาศ

คุณสมบัติใหม่

เหตุใดเครื่องยนต์ระเบิดจึงมีความหวังสูง นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าพลังของพวกมันจะมากกว่าพลังของเครื่องยนต์จรวดที่มีอยู่ถึง 10,000 เท่า ในเวลาเดียวกันพวกเขาจะใช้เชื้อเพลิงน้อยลงมากและการผลิตจะโดดเด่นด้วยต้นทุนและผลกำไรที่ต่ำ เป็นอะไรกับที่เกี่ยวข้อง?

เกี่ยวกับปฏิกิริยาออกซิเดชันของเชื้อเพลิงทั้งหมด หากจรวดสมัยใหม่ใช้กระบวนการดับไฟ - การเผาไหม้เชื้อเพลิงแบบเปรี้ยงปร้าง (เปรี้ยงปร้าง) ที่ความดันคงที่ เครื่องยนต์จรวดจุดระเบิดก็ทำงานเนื่องจากการระเบิด การระเบิดของส่วนผสมที่ติดไฟได้ มันเผาไหม้ด้วยความเร็วเหนือเสียง โดยปล่อยพลังงานความร้อนจำนวนมากออกมาพร้อมๆ กับคลื่นกระแทกที่แพร่กระจาย

การพัฒนาและทดสอบเครื่องยนต์ระเบิดเวอร์ชั่นรัสเซียดำเนินการโดยห้องปฏิบัติการเฉพาะทาง "Detonation LRE" ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของศูนย์การผลิต "Energomash"

ความเหนือชั้นของเครื่องยนต์ใหม่

นักวิทยาศาสตร์ชั้นนำของโลกได้ศึกษาและพัฒนาเครื่องยนต์จุดชนวนมากว่า 70 ปีแล้ว สาเหตุหลักที่ทำให้เครื่องยนต์ประเภทนี้ไม่สามารถสร้างได้คือการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่เกิดขึ้นเองโดยไม่ได้ควบคุม นอกจากนี้ การประชุมร่วมกันอย่างมีประสิทธิภาพของเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์ ตลอดจนการรวมหัวฉีดและช่องอากาศเข้า อยู่ในระเบียบวาระการประชุม

ด้วยการแก้ปัญหาเหล่านี้ จะสามารถสร้างเครื่องยนต์จรวดระเบิดได้ ซึ่งในแง่ของคุณสมบัติทางเทคนิคจะแซงหน้าเวลา ในขณะเดียวกัน นักวิทยาศาสตร์ก็เรียกข้อดีของมันว่า

1. ความสามารถในการพัฒนาความเร็วในช่วง subsonic และ hypersonic
2. ออกแบบชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้มากมาย
3. มวลที่ต่ำกว่าและต้นทุนของโรงไฟฟ้า
4. ประสิทธิภาพทางอุณหพลศาสตร์สูง

เครื่องยนต์ประเภทนี้ไม่ได้ผลิตเป็นซีรีส์ ได้รับการทดสอบครั้งแรกกับเครื่องบินบินต่ำในปี 2551 เครื่องยนต์ระเบิดสำหรับยานยิงได้รับการทดสอบเป็นครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย นั่นคือเหตุผลที่งานนี้ได้รับความสำคัญอย่างมาก

หลักการทำงาน: ชีพจรและต่อเนื่อง

ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์กำลังพัฒนาการติดตั้งที่มีขั้นตอนการทำงานที่ต่อเนื่องและต่อเนื่อง หลักการทำงานของเครื่องยนต์จรวดจุดชนวนที่มีรูปแบบการทำงานแบบพัลซิ่งนั้นขึ้นอยู่กับการเติมแบบวนรอบของห้องเผาไหม้ด้วยส่วนผสมที่ติดไฟได้ การจุดระเบิดตามลำดับ และการปล่อยผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ออกสู่สิ่งแวดล้อม

ด้วยเหตุนี้ ในกระบวนการทำงานที่ต่อเนื่อง เชื้อเพลิงจะถูกป้อนเข้าห้องเผาไหม้อย่างต่อเนื่อง เชื้อเพลิงจะเผาไหม้ในคลื่นระเบิดหนึ่งคลื่นหรือมากกว่าที่หมุนเวียนไปตามกระแสน้ำอย่างต่อเนื่อง ข้อดีของเอ็นจิ้นดังกล่าวคือ:

1. การจุดระเบิดน้ำมันเชื้อเพลิงครั้งเดียว
2. การออกแบบที่ค่อนข้างเรียบง่าย
3. ขนาดเล็กและน้ำหนักของหน่วย
4. การใช้ส่วนผสมที่ติดไฟได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น
5. เสียงต่ำ การสั่นสะเทือน และการปล่อยมลพิษ

ในอนาคต ด้วยข้อได้เปรียบเหล่านี้ เครื่องยนต์จรวดขับเคลื่อนด้วยของเหลวที่ระเบิดได้ซึ่งทำงานอย่างต่อเนื่องจะเข้ามาแทนที่การติดตั้งที่มีอยู่ทั้งหมดเนื่องจากน้ำหนัก ขนาด และลักษณะเฉพาะของต้นทุน

ทดสอบเครื่องระเบิด

การทดสอบการติดตั้งจุดชนวนภายในประเทศครั้งแรกเกิดขึ้นภายใต้กรอบของโครงการที่จัดตั้งขึ้นโดยกระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์ เครื่องยนต์ขนาดเล็กที่มีห้องเผาไหม้ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 มม. และความกว้างของช่องวงแหวน 5 มม. ถูกนำเสนอเป็นแบบอย่าง การทดสอบได้ดำเนินการบนสแตนด์พิเศษ โดยมีการบันทึกตัวบ่งชี้ไว้เมื่อทำงานกับส่วนผสมที่ติดไฟได้ประเภทต่างๆ - ไฮโดรเจน-ออกซิเจน ก๊าซธรรมชาติ-ออกซิเจน โพรเพน-บิวเทน-ออกซิเจน

การทดสอบเครื่องยนต์จรวดระเบิดที่ขับเคลื่อนด้วยเชื้อเพลิงออกซิเจน-ไฮโดรเจนพิสูจน์แล้วว่าวัฏจักรอุณหพลศาสตร์ของหน่วยเหล่านี้มีประสิทธิภาพมากกว่าหน่วยอื่นๆ 7% นอกจากนี้ยังได้รับการยืนยันจากการทดลองว่าด้วยปริมาณเชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้น แรงขับก็เพิ่มขึ้น เช่นเดียวกับจำนวนคลื่นระเบิดและความเร็วในการหมุน

แอนะล็อกในประเทศอื่น

เครื่องยนต์ระเบิดกำลังพัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์จากประเทศชั้นนำของโลก ดีไซเนอร์จากอเมริกาประสบความสำเร็จสูงสุดในด้านนี้ ในแบบจำลอง พวกเขาใช้โหมดการทำงานต่อเนื่องหรือการหมุน กองทัพสหรัฐวางแผนที่จะใช้สถานที่ปฏิบัติงานนอกชายฝั่งเหล่านี้เพื่อติดตั้งเรือผิวน้ำ เนื่องจากน้ำหนักที่เบากว่าและขนาดที่เล็กและมีกำลังขับสูง จึงจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเรือรบได้

เครื่องยนต์จรวดระเบิดของอเมริกาใช้ส่วนผสมของปริมาณสารสัมพันธ์ของไฮโดรเจนและออกซิเจน ข้อดีของแหล่งพลังงานดังกล่าวเป็นหลักในเชิงเศรษฐกิจ - ออกซิเจนเผาผลาญได้มากเท่ากับที่จำเป็นในการออกซิไดซ์ไฮโดรเจน ตอนนี้สำหรับรัฐบาลสหรัฐฯ ใช้เงินหลายพันล้านดอลลาร์เพื่อจัดหาเชื้อเพลิงคาร์บอนให้กับเรือรบ เชื้อเพลิงปริมาณสัมพันธ์จะลดต้นทุนได้หลายเท่า

ทิศทางและแนวโน้มการพัฒนาเพิ่มเติม

ข้อมูลใหม่ที่ได้รับจากการทดสอบเครื่องยนต์จุดชนวนกำหนดการใช้วิธีการใหม่ขั้นพื้นฐานสำหรับการสร้างแผนงานสำหรับการใช้เชื้อเพลิงเหลว แต่สำหรับการใช้งาน เครื่องยนต์ดังกล่าวจะต้องมีความต้านทานความร้อนสูงเนื่องจากมีการปล่อยพลังงานความร้อนออกมาเป็นจำนวนมาก ขณะนี้มีการพัฒนาสารเคลือบพิเศษเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของห้องเผาไหม้ภายใต้การสัมผัสอุณหภูมิสูง

สถานที่พิเศษในการวิจัยเพิ่มเติมคือการสร้างหัวผสม ซึ่งจะสามารถหยดวัสดุที่ติดไฟได้ในขนาด ความเข้มข้น และองค์ประกอบที่กำหนด เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ จะมีการสร้างเครื่องยนต์จรวดที่ขับเคลื่อนด้วยของเหลวเพื่อการระเบิด ซึ่งจะกลายเป็นพื้นฐานของยานยิงประเภทใหม่