Предполагается также, что кислород в РДД будет попадать в систему горения через воздухозаборники, т.е агрегат сможет функционировать за счет внешней воздушной среды. Не будет нужды в запасе кислорода на борту, и следовательно, уменьшится вес конструкции, что сделает запуски космических аппаратов дешевле.

ротационный детонационный двигатель, жрд импульсный
Фото: topcor.ru
Как заявляют разработчики, благодаря компьютерному моделированию процессов сгорания, им удалось выявить данные об оптимальной геометрии кольцевой камеры, позволяющей обеспечить непрерывное взрывное горение топливной смеси. Теперь, на основе собранной информации, инженеры приступят к созданию опытной модели РДД.

 

В России ученые и инженеры НПО «Энергомаш» имени Валентина Глушко еще в 2014 году приступили к созданию жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) детонационного типа и назвали свое детище «Ифрит».

 

 

Говоря о детонационном ЖРД стоит вспомнить историю его предтечи — пульсирующего воздушно-реактивного двигателя (ПуВРД), принцип действия которого во многом схож с детонационным ЖРД, поскольку работа того и другого двигателя носит импульсный характер.

ротационный детонационный двигатель, жрд импульсный
Схема детонационного ракетного двигателя Фото: topwar.ru

Использовать импульсный детонационный режим горения в ЖРД — идея, вообще говоря, не самая новая: еще в 1940 г. ее выдвинул будущий академик и трижды Герой соцтруда Яков Зельдович. В Журнале технической физики он поместил статью «Об энергетическом использовании детонационного сгорания».


Позже идея получила развитие — ученые пришли к мысли, что наиболее рациональным и перспективным будет использование так называемой спиновой, т. е. вращающейся детонации, когда детонационная волна в камере сгорания ЖРД движется не в осевом направлении, а по кругу, сжимая и выжигая перед собой топливную смесь. При этом выбрасываемые из сопла продукты сгорания создают тягу. Таким образом, частоту пульсаций заменяет частота вращения детонационной волны, способная достигать десятков килогерц. При столь высокой частоте двигатель работает уже не в пульсирующем режиме, а практически как обычный ЖРД со стационарным горением. Но поскольку детонация топливной смеси при этом все же имеет место, получаемый эффект оказывается значительно выше. Возможность и преимущества спиновой детонации теоретически были предсказаны также в СССР. В 1960 г. математическую модель этого процесса представил физик из Новосибирского академгородка Б. Войцеховский.


Как нередко случается в науке, примерно год спустя такую же идею выдвинул американский ученый из Мичиганского университета Дж. Николлс. Работы по практической реализации детонационного горения развернулись по обе стороны Атлантического океана: в США, Германии, СССР. В этой бескомпромиссной гонке не раз менялись лидеры, но в наши дни ближе всех к финишу оказались российские ракетостроители из имеющего почти вековую историю НПО «Энергомаш» им. Валентина Глушко. ЖРД, разработанные этой фирмой, давно пользуются непререкаемым авторитетом у ракетостроителей во всем мире. Сегодня их используют все российские организации, причастные к созданию ракет-носителей, а также две американские ракетно-космические компании, в том числе и такая именитая, как Lockheed Martin.

 


Но и сами ракетостроители США вложили немало сил и средств в разработку пульсирующих детонационных двигателей. Пока что их зримым достижением на этом поприще было создание действующей демонстрационной модели двигателя, поднявшегося в воздух 31 января 2008 г. на экспериментальном самолете. Хотя в этом полете двигатель проработал лишь 10 секунд, но и это посчитали достаточным для фиксирования приоритета Соединенных Штатов в разработке принципиально новых ракетных двигателей. Сегодня совершивший этот суперкороткий полет самолет можно видеть в Национальном музее ВВС США.

 

В США исследования при участии NASA велись в General Electric. Здесь сделали ставку прежде всего на разработку спиновых детонационных газотурбинных двигателей для нужд флота. Это сулило прямой и близкий экономический эффект: в 2017 году на 129 кораблях ВМФ США использовались 430 газотурбинных установок, съедающих ежегодно топлива на три миллиарда долларов. Естественно, в случае успеха разработки внедрение более экономных детонационных газотурбинных двигателей (ГТД) позволит сберечь гигантские средства.


Кстати, американцы в своем детонационном двигателе предполагают в качестве топлива использовать так называемую стехиометрическую смесь водорода и воздуха. Стехиометрической считается такая смесь, в которой окислителя содержится ровно столько, сколько необходимо для полного сгорания горючего. Вообще смесь водорода и кислорода считается наиболее удобной для изучения спиновой незатухающей детонации.


В России над детонационными двигателями работали и продолжают работать десятки НИИ и КБ, лидером среди которых остается НПО «Энергомаш».

ротационный детонационный двигатель, жрд импульсный
Модельная камера на испытательном стенде Фото: topwar.ru


К середине 2016 г. многолетние теоретические исследования и эксперименты, проводимые в «Энергомаш» специализированной лабораторией «Детонационные ЖРД», ознаменовались ощутимым успехом. В июле 2017 года со стенда НПО, расположенного в подмосковных Химках, разнесся мощный рокот. Это впервые заговорил в полный голос прирученный человеком «Ифрит». Так начались огневые испытания одного за другим двух первых в мире полноразмерных демонстрационных образцов детонационного жидкостного ракетного двигателя, работающего на топливной паре «керосин — кислород». Событие стало действительно большой победой ученых и инженеров отрасли, которую не оставили без внимания информационные агентства всего мира.

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!