Na konci ledna se objevily zprávy o nových pokrokech v ruské vědě a technice. Z oficiálních zdrojů vyšlo najevo, že jeden z domácích projektů slibného proudového motoru detonačního typu již prošel testovací fází. To přibližuje okamžik úplného dokončení všech požadovaných prací, podle jejichž výsledků budou vesmírné nebo vojenské rakety ruského designu schopny získat nové elektrárny se zvýšenými charakteristikami. Nové principy provozu motoru navíc mohou najít uplatnění nejen v oblasti raket, ale i v dalších oblastech.
Na konci ledna řekl místopředseda vlády Dmitrij Rogozin domácímu tisku o nejnovějších úspěších výzkumných organizací. Mimo jiné se dotýkal procesu výroby proudových motorů pomocí nových principů provozu. Slibný motor s detonačním spalováním už byl přiveden k testování. Využití nových principů provozu elektrárny podle vicepremiéra umožňuje výrazné zvýšení výkonu. Ve srovnání se strukturami tradiční architektury je pozorován nárůst tahu asi o 30%.
Schéma detonačního raketového motoru
Moderní raketové motory různých tříd a typů, provozované v různých oborech, využívají tzv. izobarický cyklus nebo spalování deflagrace. Jejich spalovací komory udržují konstantní tlak, při kterém palivo hoří pomalu. Motor založený na deflagračních principech nepotřebuje zvlášť odolné jednotky, má však omezený maximální výkon. Zvýšení základních charakteristik, počínaje od určité úrovně, se ukazuje jako nepřiměřeně obtížné.
Alternativou k motoru s izobarickým cyklem v kontextu zlepšování výkonu je systém s tzv. detonační spalování. V tomto případě dochází k oxidační reakci paliva za rázovou vlnou pohybující se vysokou rychlostí spalovací komorou. To klade zvláštní nároky na konstrukci motoru, ale zároveň nabízí zjevné výhody. Pokud jde o účinnost spalování paliva, detonační spalování je o 25% lepší než spalování deflagrací. Liší se také od spalování s konstantním tlakem zvýšeným výkonem uvolňování tepla na jednotku plochy čela reakce. Teoreticky je možné tento parametr zvýšit o tři až čtyři řády. V důsledku toho může být rychlost reaktivních plynů zvýšena 20-25krát.
Detonační motor se zvýšenou účinností je tedy schopen vyvinout větší tah s nižší spotřebou paliva. Jeho výhody oproti tradičním návrhům jsou zřejmé, ale až donedávna byl pokrok v této oblasti velmi žádoucí. Principy detonačního proudového motoru byly formulovány již v roce 1940 sovětským fyzikem Ya. B. Zeldovich, ale hotové výrobky tohoto druhu dosud nebyly vytěženy. Hlavními důvody nedostatku skutečného úspěchu jsou problémy s vytvořením dostatečně silné struktury a také obtížnost spuštění a následného udržení rázové vlny pomocí stávajících paliv.
Jeden z posledních tuzemských projektů v oblasti detonačních raketových motorů byl zahájen v roce 2014 a je vyvíjen v NPO Energomash pojmenovaném po Akademik V. P. Glushko. Podle dostupných údajů bylo cílem projektu s kódem „Ifrit“prostudovat základní principy nové technologie s následným vytvořením raketového motoru na kapalné palivo s využitím petroleje a plynného kyslíku. Nový motor, pojmenovaný po ohnivých démonech z arabského folklóru, byl založen na principu spalovacího detonačního spalování. V souladu s hlavní myšlenkou projektu se tedy rázová vlna musí nepřetržitě pohybovat v kruhu uvnitř spalovací komory.
Hlavním vývojářem nového projektu byl NPO Energomash, respektive speciální laboratoř vytvořená na jeho základě. Kromě toho bylo do práce zapojeno několik dalších výzkumných a vývojových organizací. Program získal podporu od Advanced Research Foundation. Společným úsilím byli všichni účastníci projektu Ifrit schopni vytvořit optimální vzhled slibného motoru a také vytvořit modelovou spalovací komoru s novými provozními principy.
Ke studiu vyhlídek celého směru a nových myšlenek, tzv. model detonační spalovací komory, která splňuje požadavky projektu. Tak zkušený motor se sníženou konfigurací měl jako palivo používat tekutý petrolej. Jako oxidační činidlo byl navržen plynný kyslík. V srpnu 2016 začalo testování prototypu kamery. Je důležité, aby se projekt tohoto druhu poprvé v historii dostal do fáze bench testů. Dříve byly vyvinuty domácí a zahraniční detonační raketové motory, ale nebyly testovány.
Během testů modelového vzorku byly získány velmi zajímavé výsledky, ukazující správnost použitých přístupů. Díky použití správných materiálů a technologií se tedy ukázalo, že se tlak uvnitř spalovací komory dostal na 40 atmosfér. Tah experimentálního produktu dosáhl 2 tuny.
Modelová komora na zkušební stolici
V rámci projektu Ifrit byly získány určité výsledky, ale domácí detonační motor na kapalné palivo má stále daleko od plnohodnotné praktické aplikace. Před zavedením takového zařízení do nových technologických projektů musí konstruktéři a vědci vyřešit řadu nejzávažnějších problémů. Teprve poté bude moci raketový a vesmírný průmysl nebo obranný průmysl začít realizovat potenciál nové technologie v praxi.
V polovině ledna Rossiyskaya Gazeta zveřejnila rozhovor s hlavním konstruktérem NPO Energomash Petrem Levočkinem o aktuálním stavu věcí a vyhlídkách na detonační motory. Zástupce developerské společnosti připomněl hlavní ustanovení projektu a dotkl se také tématu dosažených úspěchů. Kromě toho hovořil o možných oblastech použití „ifritu“a podobných struktur.
Detonační motory lze například použít v hypersonických letadlech. P. Lyovochkin připomněl, že motory nyní navrhované pro použití na takovém zařízení používají podzvukové spalování. Při hypersonické rychlosti letového zařízení musí být vzduch vstupující do motoru zpomalen do zvukového režimu. Brzdná energie však musí vést k dodatečnému tepelnému zatížení draku. V detonačních motorech dosahuje rychlost hoření paliva minimálně M = 2, 5. To umožňuje zvýšit letovou rychlost letadla. Takový stroj s detonačním motorem bude schopen zrychlit na rychlosti osminásobné rychlosti zvuku.
Skutečné vyhlídky na raketové motory detonačního typu však zatím nejsou příliš velké. Podle P. Lyovočkine, „právě jsme otevřeli dveře do oblasti detonačního spalování“. Vědci a designéři budou muset prostudovat mnoho problémů a teprve poté bude možné vytvářet struktury s praktickým potenciálem. Z tohoto důvodu bude muset vesmírný průmysl dlouhodobě používat tradiční motory na kapalná paliva, což však nepopírá možnost jejich dalšího zlepšování.
Zajímavostí je, že detonační princip spalování se využívá nejen v oblasti raketových motorů. Již existuje domácí projekt leteckého systému se spalovací komorou detonačního typu pracujícího na pulzním principu. Prototyp tohoto druhu byl přiveden k testu a v budoucnu může nastartovat nový směr. Nové motory s klepáním mohou najít uplatnění v celé řadě oblastí a částečně nahradit tradiční plynové turbíny nebo proudové motory.
Na OKB im je vyvíjen domácí projekt detonačního leteckého motoru. DOPOLEDNE. Kolébka. Informace o tomto projektu byly poprvé představeny na loňském mezinárodním vojensko-technickém fóru „Army-2017“. Ve stánku vývojáře společnosti byly materiály na různé motory, sériové i vyvíjené. Mezi posledně jmenovanými byl slibný detonační vzorek.
Podstatou nového návrhu je použití nestandardní spalovací komory schopné pulzního detonačního spalování paliva ve vzdušné atmosféře. V tomto případě musí frekvence „výbuchů“uvnitř motoru dosáhnout 15–20 kHz. V budoucnu je možné tento parametr dále zvyšovat, v důsledku čehož hluk motoru překročí rozsah vnímaný lidským uchem. Takové funkce motoru mohou být zajímavé.
První uvedení experimentálního produktu „Ifrit“na trh
Hlavní výhody nové elektrárny jsou však spojeny se zlepšeným výkonem. Stolní testy prototypů ukázaly, že ve specifických ukazatelích převyšují tradiční motory s plynovými turbínami zhruba o 30%. V době první veřejné demonstrace materiálů na motoru OKB im. DOPOLEDNE. Kolébky dokázaly získat poměrně vysoké výkonnostní charakteristiky. Zkušený motor nového typu dokázal pracovat 10 minut bez přerušení. Celková doba provozu tohoto výrobku na stánku v té době přesáhla 100 hodin.
Zástupci vývojové společnosti naznačili, že již je možné vytvořit nový detonační motor s tahem 2–2,5 tuny, vhodný pro instalaci na lehká letadla nebo bezpilotní prostředky. Při konstrukci takového motoru se navrhuje použít tzv. rezonátorová zařízení zodpovědná za správný průběh spalování paliva. Důležitou výhodou nového projektu je zásadní možnost instalace takových zařízení kdekoli v draku letadla.
Odborníci z OKB je. DOPOLEDNE. Kolébky pracují na leteckých motorech s impulzním detonačním spalováním více než tři desetiletí, ale projekt zatím neopustil stádium výzkumu a nemá žádné reálné vyhlídky. Hlavním důvodem je chybějící objednávka a potřebné financování. Pokud projekt získá potřebnou podporu, pak v dohledné budoucnosti může být vytvořen vzorový motor, vhodný pro použití na různých zařízeních.
Dosud se ruským vědcům a konstruktérům podařilo pomocí nových provozních principů ukázat velmi pozoruhodné výsledky v oblasti proudových motorů. Existuje několik projektů najednou vhodných pro použití v raketových a hypersonických oblastech. Nové motory lze navíc použít i v „tradičním“letectví. Některé projekty jsou stále v raných fázích a ještě nejsou připraveny na inspekce a další práce, zatímco v jiných oblastech již byly získány nejpozoruhodnější výsledky.
Při zkoumání tématu detonačních spalovacích proudových motorů byli ruští specialisté schopni vytvořit model lavicového modelu spalovací komory s požadovanými charakteristikami. Experimentální produkt „Ifrit“již prošel testy, během kterých bylo shromážděno velké množství různých informací. S pomocí získaných dat bude vývoj směru pokračovat.
Zvládnutí nového směru a převedení myšlenek do prakticky použitelné podoby zabere spoustu času, a z tohoto důvodu budou v dohledné budoucnosti vesmírné a armádní rakety v dohledné době vybaveny pouze tradičními motory na kapalný pohon. Přesto práce již opustily čistě teoretickou fázi a nyní každé zkušební spuštění experimentálního motoru přibližuje okamžik stavby plnohodnotných raket s novými elektrárnami.
