No final de janeiro, houve relatos de novos avanços na ciência e tecnologia russas. De fontes oficiais, soube-se que um dos projetos domésticos de um promissor motor a jato do tipo detonação já passou pela fase de testes. Isto aproxima o momento de conclusão total de todo o trabalho requerido, de acordo com os resultados dos quais mísseis espaciais ou militares de desenho russo serão capazes de obter novas usinas com características aumentadas. Além disso, os novos princípios de operação do motor podem encontrar aplicação não apenas no campo dos mísseis, mas também em outras áreas.
No final de janeiro, o vice-primeiro-ministro Dmitry Rogozin disse à imprensa nacional sobre os últimos sucessos das organizações de pesquisa. Entre outros tópicos, ele abordou o processo de criação de motores a jato usando novos princípios de operação. Um motor promissor com combustão de detonação já foi testado. Segundo o vice-primeiro-ministro, a utilização de novos princípios de funcionamento da central permite um aumento significativo do desempenho. Em comparação com estruturas de arquitetura tradicional, observa-se um aumento de impulso de cerca de 30%.
Diagrama do motor de foguete de detonação
Os motores de foguetes modernos de diferentes classes e tipos, operados em vários campos, usam os chamados. ciclo isobárico ou combustão de deflagração. Suas câmaras de combustão mantêm uma pressão constante na qual o combustível queima lentamente. Um motor baseado em princípios de deflagração não precisa de unidades particularmente duráveis, no entanto, é limitado em desempenho máximo. Aumentar as características básicas, começando de um certo nível, acaba sendo extremamente difícil.
Uma alternativa a um motor com ciclo isobárico no contexto de melhoria de desempenho é um sistema com o assim chamado. combustão de detonação. Nesse caso, a reação de oxidação do combustível ocorre atrás da onda de choque que se move em alta velocidade através da câmara de combustão. Isso coloca demandas especiais no design do motor, mas ao mesmo tempo oferece vantagens óbvias. Em termos de eficiência de combustão do combustível, a combustão por detonação é 25% melhor do que a combustão por deflagração. Também difere da combustão com pressão constante pelo aumento da potência de liberação de calor por unidade de área de superfície da frente de reação. Em teoria, é possível aumentar esse parâmetro em três a quatro ordens de magnitude. Como consequência, a velocidade dos gases reativos pode ser aumentada de 20 a 25 vezes.
Assim, o motor de detonação, com sua maior eficiência, é capaz de desenvolver mais empuxo com menor consumo de combustível. Suas vantagens sobre os designs tradicionais são óbvias, mas, até recentemente, o progresso nessa área deixava muito a desejar. Os princípios de um motor a jato de detonação foram formulados em 1940 pelo físico soviético Ya. B. Zeldovich, mas os produtos acabados desse tipo ainda não chegaram à exploração. As principais razões para o insucesso real são os problemas com a criação de uma estrutura suficientemente forte, bem como a dificuldade de lançamento e manutenção de uma onda de choque com os combustíveis existentes.
Um dos mais recentes projetos domésticos na área de motores de foguete de detonação foi lançado em 2014 e está sendo desenvolvido na NPO Energomash em homenagem a Acadêmico V. P. Glushko. De acordo com os dados disponíveis, o objetivo do projeto com o código "Ifrit" era estudar os princípios básicos da nova tecnologia com a posterior criação de um motor de foguete de propelente líquido a querosene e oxigênio gasoso. O novo motor, batizado em homenagem aos demônios de fogo do folclore árabe, era baseado no princípio da combustão por detonação giratória. Assim, de acordo com a ideia principal do projeto, a onda de choque deve mover-se continuamente em círculo dentro da câmara de combustão.
O principal desenvolvedor do novo projeto foi a NPO Energomash, ou melhor, um laboratório especial criado a partir dele. Além disso, várias outras organizações de pesquisa e desenvolvimento estiveram envolvidas no trabalho. O programa recebeu apoio da Advanced Research Foundation. Por esforços conjuntos, todos os participantes do projeto Ifrit foram capazes de formar uma aparência ideal para um motor promissor, bem como criar um modelo de câmara de combustão com novos princípios de operação.
Para estudar as perspectivas de toda a direção e novas idéias, os chamados. modelo de câmara de detonação de combustão que atenda aos requisitos do projeto. Um motor tão experiente com uma configuração reduzida deveria usar querosene líquido como combustível. O gás oxigênio foi sugerido como um agente oxidante. Em agosto de 2016, os testes de um protótipo de câmera começaram. É importante que, pela primeira vez na história, um projeto desse tipo tenha sido levado à fase de testes de bancada. Anteriormente, motores de foguetes de detonação domésticos e estrangeiros foram desenvolvidos, mas não testados.
Durante os testes da amostra do modelo, resultados muito interessantes foram obtidos, mostrando a correção das abordagens utilizadas. Portanto, devido ao uso de materiais e tecnologias certas, acabou levando a pressão dentro da câmara de combustão para 40 atmosferas. O impulso do produto experimental atingiu 2 toneladas.
Câmara modelo em uma bancada de teste
Certos resultados foram obtidos no âmbito do projeto Ifrit, mas o motor doméstico de detonação de combustível líquido ainda está longe de ser uma aplicação prática de pleno direito. Antes da introdução de tais equipamentos em novos projetos de tecnologia, designers e cientistas têm que resolver uma série dos problemas mais sérios. Só então a indústria de foguetes e espaço ou a indústria de defesa serão capazes de começar a perceber o potencial da nova tecnologia na prática.
Em meados de janeiro, a Rossiyskaya Gazeta publicou uma entrevista com o designer-chefe da NPO Energomash, Petr Levochkin, sobre a situação atual e as perspectivas dos motores de detonação. O representante da empresa incorporadora relembrou as principais disposições do projeto e também abordou o tema dos sucessos alcançados. Além disso, ele falou sobre as possíveis áreas de aplicação do "Ifrit" e estruturas semelhantes.
Por exemplo, motores de detonação podem ser usados em aeronaves hipersônicas. P. Lyovochkin lembrou que os motores agora propostos para uso em tais equipamentos usam combustão subsônica. Na velocidade hipersônica do aparelho de vôo, o ar que entra no motor deve ser desacelerado para o modo de som. No entanto, a energia de frenagem deve levar a cargas térmicas adicionais na fuselagem. Em motores de detonação, a taxa de queima de combustível atinge pelo menos M = 2, 5. Isso permite aumentar a velocidade de vôo da aeronave. Essa máquina com um motor do tipo detonação será capaz de acelerar a velocidades oito vezes a velocidade do som.
No entanto, as perspectivas reais para motores de foguetes do tipo detonação ainda não são muito grandes. De acordo com P. Lyovochkin, nós "apenas abrimos a porta para a área de combustão de detonação." Cientistas e designers terão que estudar muitas questões, e só depois disso será possível criar estruturas com potencial prático. Por conta disso, a indústria espacial terá que utilizar os motores tradicionais de propelente líquido por muito tempo, o que, entretanto, não exclui a possibilidade de seu aperfeiçoamento.
Um fato interessante é que o princípio de detonação da combustão não é usado apenas no campo dos motores de foguetes. Já existe um projeto nacional para um sistema de aviação com uma câmara de combustão do tipo detonação operando em um princípio de pulso. Um protótipo deste tipo foi posto à prova e, no futuro, pode dar um início a uma nova direção. Novos motores com combustão direta podem encontrar aplicação em uma ampla variedade de áreas e substituir parcialmente os motores tradicionais de turbina a gás ou turbojato.
O projeto doméstico de um motor de detonação está sendo desenvolvido no OKB im. SOU. Berço. As informações sobre este projeto foram apresentadas pela primeira vez no fórum técnico militar internacional do ano passado "Exército-2017". No estande do desenvolvedor da empresa havia materiais sobre vários motores, em série e em desenvolvimento. Entre os últimos estava uma amostra de detonação promissora.
A essência da nova proposta é usar uma câmara de combustão não padrão capaz de detonação pulsada de combustão de combustível em atmosfera de ar. Nesse caso, a frequência de "explosões" dentro do motor deve atingir 15-20 kHz. No futuro, é possível aumentar ainda mais este parâmetro, fazendo com que o ruído do motor ultrapasse a faixa percebida pelo ouvido humano. Esses recursos do motor podem ser de algum interesse.
Primeiro lançamento do produto experimental "Ifrit"
No entanto, as principais vantagens da nova usina estão associadas ao melhor desempenho. Testes de bancada de protótipos mostraram que eles excedem os motores tradicionais de turbina a gás em cerca de 30% em indicadores específicos. No momento da primeira demonstração pública de materiais no motor OKB im. SOU. Os berços foram capazes de obter características de desempenho bastante elevadas. Um motor experiente de um novo tipo foi capaz de trabalhar por 10 minutos sem interrupção. O tempo total de operação deste produto no estande naquela época ultrapassou 100 horas.
Representantes da incorporadora indicaram que já é possível criar um novo motor de detonação com empuxo de 2 a 2,5 toneladas, adequado para instalação em aeronaves leves ou veículos aéreos não tripulados. No projeto de tal motor, propõe-se o uso do assim chamado. dispositivos ressonadores responsáveis pelo curso correto da combustão do combustível. Uma vantagem importante do novo projeto é a possibilidade fundamental de instalar tais dispositivos em qualquer parte da fuselagem.
Especialistas do OKB-los. SOU. Os berços vêm trabalhando em motores de aeronaves com combustão de detonação por impulso há mais de três décadas, mas até o momento o projeto não saiu do estágio de pesquisa e não tem perspectivas reais. O principal motivo é a falta de encomenda e o financiamento necessário. Se o projeto receber o apoio necessário, então, em um futuro previsível, um motor de amostra pode ser criado, adequado para uso em vários equipamentos.
Até o momento, cientistas e designers russos conseguiram mostrar resultados muito notáveis no campo dos motores a jato usando novos princípios operacionais. Existem vários projetos ao mesmo tempo adequados para uso nas áreas do espaço-foguete e hipersônica. Além disso, os novos motores também podem ser usados na aviação "tradicional". Alguns projetos ainda estão em estágios iniciais e não estão ainda prontos para inspeções e outros trabalhos, enquanto em outras áreas os resultados mais notáveis já foram obtidos.
Investigando o tema dos motores a jato de combustão de detonação, especialistas russos conseguiram criar um modelo de bancada de uma câmara de combustão com as características desejadas. O produto experimental "Ifrit" já passou nos testes, durante os quais uma grande quantidade de informações diversas foi coletada. Com a ajuda dos dados obtidos, o desenvolvimento da direção continuará.
Dominar uma nova direção e traduzir as ideias em uma forma praticamente aplicável levará muito tempo e, por essa razão, em um futuro previsível, os foguetes espaciais e militares no futuro próximo serão equipados apenas com os motores tradicionais de propelente líquido. Mesmo assim, o trabalho já saiu do estágio puramente teórico, e agora cada lançamento de teste de um motor experimental aproxima o momento de construir mísseis de pleno direito com novas usinas.
