На современном этапе технологии освоения космоса стоят перед проблемой рентабельности полётов. Так, для преодоления земного притяжения тратятся колоссальные массивы топлива, стоимость которых составляет внушительную долю от затрат на запуски. Исследователи из Вашингтонского университета разработали математическую модель работы альтернативного ракетного двигателя, который может сделать космические полёты доступней.

Детонационный вращающийся ракетный двигатель, США
Экспериментальный ВДД, созданный специалистами Вашингтонского университета.
Источник: sciencealert.com

Принцип работы Вращающегося детонационного двигателя (ВДД) был разработан исследовательской группой под руководством Джеймса Коха. В его основе лежит новый принцип сгорания топлива. Так, в «классическом» ракетном двигателе топливо сгорает в камере, а продукты горения через сопло создают необходимую тягу. Конструкция ВДД позволяет достигать подобного эффекта с большим КПД – в нём топливо течёт по зазорам между концентрическими цилиндрами. Воспламенение приводит к моментальному выбросу тепла, которое рождает ударную волну – сверхзвуковой импульс газа, выходящий под высоким давлением.

 

Деструктивная бифуркация вращающихся детонационных волн в двигателе.

 

 

 

В этом главное отличие ВДД от обычных реактивных двигателей – перспективная схема не требует большого количества механизмов для управления реакцией сгорания, и её конвертацией в ускорение. Здесь тяга создаётся естественным образом – от воспламенения и ударной волны.

 

Вместе с тем, учёные подчеркнули в статье, описывающей результаты исследований, что принцип изучен не до конца, поэтому было решено протестировать полученные данные. Для этого был разработан экспериментальный ВДД, который позволил корректировать различные параметры. Процесс горения топлива был записан с помощью высокоскоростной камеры, что дало возможность наблюдать в замедленном темпе за реакциями в камере сгорания.

 

Исследователи подтвердили теоретические расчёты. Процесс горения представлял собой обычные детонации и взрывы, но за начальной фазой запуска образовывались стабильные импульсы горения, потреблявшие поступающее топливо. Это создало высокое давление и температуру газов, которые могут создавать необходимую для полётов тягу.

 

 

 

На основе полученных данных была разработана математическая модель, которая позволяет имитировать работу ВДД. Используя её, другие исследователи смогут оценить стабильность работы конкретных двигателей, которая пока не выяснена.

 

Так, обратной стороной перспективной конструкции является её непредсказуемость. В то время как цикл ударов, управляемых горением, обеспечивает тягу, после запуска двигателя детонация становится неконтролируемой, что неприемлемо при реальных полётах. Поэтому говорить о создании полноценных образцов ракетных ВДД пока рано.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!