Задвижващи системи на бъдещия детонационен двигател
- д-р инж. Ionuț Porumbel
- Д-р Клеопатра Флорентина CUCIUMITA
- д-р инж. Константин Евсебиу HRITCU
Първият полет в човешката история се задвижва от двигател, проектиран и произведен от Чарлз Тейлър и двамата изобретатели на самолета, братя Райт: 6-квотов редови четирицилиндров двигател с гравитачно впръскване, водно охлаждане, чийто двигателен блок е отлят от алуминий, с тегло, заедно с картера 69 кг. Двигателят задвижва две вериги, въртящи се обратно, чрез вериги ...
Оттогава са изминали почти 121 години и развитието на самолетите и техните задвижващи системи е впечатляващо, но най-голямото предизвикателство, пред което е трябвало да се изправи двигателят на Тейлър/Райт, а именно съотношението на мощността към теглото на двигателя, остава едно. от малкото неща, които не са се променили и до днес.
В случая на съвременните авиационни турбомотори, около 25% от теглото е представено от турбината. Освен това наличието на турбинни лопатки в димните газове от горивната камера на турбомотора драстично ограничава тяхната максимална температура. За да се повиши тази температура и по този начин производителността на двигателя, турбината, която сама по себе си е сложно и скъпо оборудване, трябва да се охлади, което не само увеличава както сложността, така и общите разходи на двигателя, но и не решава напълно проблема, температурата максималният остатъчен газ оставащ газ, ограничен от наличната маса на охлаждащия въздух.
Отговорът на румънското изследване
Екипът от изследователи на Националния изследователско-развойен институт за турбомотори COMOTI предлага радикално решение на проблема: пълното премахване на турбината. Подходът включва използване на запазване на импулсните газове, напускащи горивната камера, които се насочват в свръхзвукови реакционни дюзи, поставени под ъгъл спрямо оста на въртене на двигателя, така че тангенциалният компонент на реакционната сила да завърти цялата горивна камера и компресора, поставени в нагоре по течението, на същия вал, докато аксиалният компонент осигурява задвижващата сила на самолета, с който е оборудван новият двигател.
В допълнение към намаляването на теглото, цената и размера на двигателя, елиминирането на турбината дава възможност за значително увеличаване на температурата и скоростта на димните газове, проправяйки пътя за използването на свръхзвуков процес на горене, така наречената детонация, много по-ефективна и способна да осигури скорости и налягания на димните газове. далеч превъзхожда класическото горене, известно като дефлаграция.
В допълнение към факта, че детонационното изгаряне почти удвоява термодинамичната ефективност на цикъла на двигателя, много по-високата скорост на този процес на горене значително намалява времето, прекарано от азотните молекули във въздуха в зоната с висока температура (т.нар. Време на престой), което е Очаква се да се намали производството на вредни за двигателя вещества, като това явление е строго корелирано с времето за дисоциация на азота, който след това се окислява в продукти на реакцията на замърсителя.
Процесът на детонация е трептящ при много високи честоти от порядъка на стотици херца в подхода, представен тук, увеличавайки специфичния импулс на двигателя и намалявайки размера на детонационните камери. За да се постигнат тези високи честоти обаче е необходимо да се проектира детонационна камера без механични клапани, в която всмукването и изпускането на въздух и гориво се контролират изключително от аеродинамични сили.