Alla fine di gennaio sono stati segnalati nuovi progressi nella scienza e nella tecnologia russe. Da fonti ufficiali si è appreso che uno dei progetti nazionali di un promettente motore a reazione a detonazione ha già superato la fase di test. Ciò avvicina il momento del completamento completo di tutti i lavori richiesti, in base ai risultati dei quali i missili spaziali o militari di progettazione russa potranno ottenere nuove centrali elettriche con caratteristiche aumentate. Inoltre, i nuovi principi di funzionamento del motore possono trovare applicazione non solo nel campo dei missili, ma anche in altri settori.
Alla fine di gennaio, il vice primo ministro Dmitry Rogozin ha parlato alla stampa nazionale degli ultimi successi delle organizzazioni di ricerca. Tra gli altri argomenti, ha toccato il processo di creazione di motori a reazione utilizzando nuovi principi di funzionamento. Un promettente motore con combustione a detonazione è già stato sottoposto a test. Secondo il vicepremier, l'applicazione dei nuovi principi di funzionamento della centrale consente un significativo incremento delle prestazioni. Rispetto alle strutture dell'architettura tradizionale si osserva un aumento della spinta di circa il 30%.
Diagramma del motore a razzo a detonazione
I moderni motori a razzo di diverse classi e tipi, operati in vari campi, usano il cosiddetto. ciclo isobarico o combustione per deflagrazione. Le loro camere di combustione mantengono una pressione costante alla quale il carburante brucia lentamente. Un motore basato su principi di deflagrazione non ha bisogno di unità particolarmente durevoli, tuttavia è limitato nelle massime prestazioni. Aumentare le caratteristiche di base, a partire da un certo livello, risulta essere irragionevolmente difficile.
Un'alternativa a un motore con un ciclo isobarico nel contesto del miglioramento delle prestazioni è un sistema con il cosiddetto. combustione a detonazione. In questo caso, la reazione di ossidazione del carburante avviene dietro l'onda d'urto che si muove ad alta velocità attraverso la camera di combustione. Ciò pone requisiti speciali al design del motore, ma allo stesso tempo offre vantaggi evidenti. In termini di efficienza di combustione del carburante, la combustione per detonazione è migliore del 25% rispetto alla deflagrazione. Si differenzia anche dalla combustione a pressione costante per la maggiore potenza di rilascio di calore per unità di superficie del fronte di reazione. In teoria, è possibile aumentare questo parametro di tre o quattro ordini di grandezza. Di conseguenza, la velocità dei gas reattivi può essere aumentata di 20-25 volte.
Pertanto, il motore a detonazione, con la sua maggiore efficienza, è in grado di sviluppare più spinta con un minor consumo di carburante. I suoi vantaggi rispetto ai design tradizionali sono evidenti, ma fino a poco tempo fa, i progressi in questo settore lasciavano molto a desiderare. I principi di un motore a reazione a detonazione furono formulati nel 1940 dal fisico sovietico Ya. B. Zeldovich, ma prodotti finiti di questo tipo non hanno ancora raggiunto lo sfruttamento. Le ragioni principali della mancanza di un vero successo sono i problemi con la creazione di una struttura sufficientemente forte, nonché la difficoltà di lanciare e quindi mantenere l'onda d'urto utilizzando i combustibili esistenti.
Uno degli ultimi progetti nazionali nel campo dei motori a razzo a detonazione è stato lanciato nel 2014 ed è in fase di sviluppo presso la NPO Energomash che prende il nome Accademico V. P. Glushko. Secondo i dati disponibili, l'obiettivo del progetto con il codice "Ifrit" era quello di studiare i principi di base della nuova tecnologia con la successiva creazione di un motore a razzo a propellente liquido utilizzando cherosene e ossigeno gassoso. Il nuovo motore, che prende il nome dai demoni del fuoco del folklore arabo, si basava sul principio della combustione a detonazione rotante. Pertanto, secondo l'idea principale del progetto, l'onda d'urto deve muoversi continuamente in un cerchio all'interno della camera di combustione.
Il capo sviluppatore del nuovo progetto era NPO Energomash, ovvero un laboratorio speciale creato sulla base di esso. Inoltre, nel lavoro sono state coinvolte diverse altre organizzazioni di ricerca e progettazione. Il programma ha ricevuto il sostegno della Advanced Research Foundation. Grazie agli sforzi congiunti, tutti i partecipanti al progetto Ifrit sono stati in grado di creare un look ottimale per un motore promettente, oltre a creare un modello di camera di combustione con nuovi principi di funzionamento.
Per studiare le prospettive dell'intera direzione e nuove idee, un cosiddetto. un modello di camera di combustione a detonazione che soddisfa i requisiti del progetto. Un motore così esperto con una configurazione ridotta avrebbe dovuto utilizzare cherosene liquido come carburante. L'ossigeno è stato suggerito come agente ossidante. Nell'agosto 2016 sono iniziati i test di un prototipo di fotocamera. È importante che per la prima volta nella storia un progetto di questo tipo sia stato portato alla fase di prova al banco. In precedenza, i motori a razzo a detonazione nazionali ed esteri sono stati sviluppati, ma non testati.
Durante le prove del campione modello sono stati ottenuti risultati molto interessanti, che dimostrano la correttezza degli approcci utilizzati. Quindi, grazie all'uso dei giusti materiali e tecnologie, si è scoperto di portare la pressione all'interno della camera di combustione a 40 atmosfere. La spinta del prodotto sperimentale ha raggiunto le 2 tonnellate.
Camera modello su banco prova
Alcuni risultati sono stati ottenuti nell'ambito del progetto Ifrit, ma il motore di detonazione domestico a combustibile liquido è ancora lontano dall'applicazione pratica a tutti gli effetti. Prima dell'introduzione di tali apparecchiature in nuovi progetti tecnologici, designer e scienziati devono risolvere una serie di problemi più seri. Solo allora l'industria missilistica e spaziale o l'industria della difesa potranno iniziare a realizzare concretamente il potenziale della nuova tecnologia.
A metà gennaio, Rossiyskaya Gazeta ha pubblicato un'intervista con il capo progettista di NPO Energomash, Pyotr Lyovochkin, sullo stato attuale delle cose e sulle prospettive dei motori a detonazione. Il rappresentante dell'azienda-sviluppatore ha ricordato le principali disposizioni del progetto e ha anche toccato il tema dei successi raggiunti. Inoltre, ha parlato dei possibili campi di applicazione di "Ifrit" e strutture simili.
Ad esempio, i motori a detonazione possono essere utilizzati negli aerei ipersonici. P. Lyovochkin ha ricordato che i motori ora proposti per l'uso su tali apparecchiature utilizzano la combustione subsonica. A velocità ipersonica dell'apparato di volo, l'aria che entra nel motore deve essere decelerata alla modalità sonora. Tuttavia, l'energia di frenata deve portare a carichi termici aggiuntivi sulla cellula. Nei motori a detonazione, la velocità di combustione del carburante raggiunge almeno M = 2, 5. Ciò consente di aumentare la velocità di volo dell'aeromobile. Una macchina del genere con un motore del tipo a detonazione sarà in grado di accelerare fino a otto volte la velocità del suono.
Tuttavia, le reali prospettive per i motori a razzo a detonazione non sono ancora molto grandi. Secondo p. Lyovochkin, abbiamo "appena aperto la porta all'area della combustione della detonazione". Scienziati e designer dovranno studiare molti problemi e solo dopo sarà possibile creare strutture con potenziale pratico. Per questo motivo, l'industria spaziale dovrà utilizzare per lungo tempo i tradizionali motori a propellente liquido, il che, tuttavia, non nega la possibilità di un loro ulteriore miglioramento.
Un fatto interessante è che il principio di detonazione della combustione viene utilizzato non solo nel campo dei motori a razzo. Esiste già un progetto nazionale per un sistema aeronautico con una camera di combustione del tipo a detonazione che funziona secondo un principio a impulsi. Un prototipo di questo tipo è stato messo alla prova e in futuro può dare il via a una nuova direzione. I nuovi motori con combustione a detonazione possono trovare applicazione in un'ampia varietà di settori e sostituire parzialmente i tradizionali motori a turbina a gas o turbogetto.
Il progetto domestico di un motore aereo a detonazione è in fase di sviluppo presso l'OKB im. SONO. Culla. Le informazioni su questo progetto sono state presentate per la prima volta al forum tecnico-militare internazionale dello scorso anno "Army-2017". Allo stand dell'azienda-sviluppatore c'erano materiali su vari motori, sia di serie che in fase di sviluppo. Tra questi ultimi c'era un promettente campione di detonazione.
L'essenza della nuova proposta consiste nell'utilizzare una camera di combustione non standard in grado di eseguire la combustione a detonazione pulsata del carburante in un'atmosfera d'aria. In questo caso, la frequenza delle "esplosioni" all'interno del motore deve raggiungere i 15-20 kHz. In futuro, è possibile aumentare ulteriormente questo parametro, per cui il rumore del motore andrà oltre l'intervallo percepito dall'orecchio umano. Tali caratteristiche del motore possono essere di un certo interesse.
Primo lancio del prodotto sperimentale "Ifrit"
Tuttavia, i principali vantaggi della nuova centrale sono associati al miglioramento delle prestazioni. I test al banco dei prototipi hanno dimostrato che superano i tradizionali motori a turbina a gas di circa il 30% in indicatori specifici. Al momento della prima dimostrazione pubblica di materiali sul motore OKB im. SONO. Le culle sono state in grado di ottenere caratteristiche prestazionali piuttosto elevate. Un motore esperto di un nuovo tipo è stato in grado di funzionare per 10 minuti senza interruzioni. Il tempo di funzionamento totale di questo prodotto allo stand in quel momento superava le 100 ore.
I rappresentanti della società di sviluppo hanno indicato che è già possibile creare un nuovo motore di detonazione con una spinta di 2-2,5 tonnellate, adatto per l'installazione su velivoli leggeri o veicoli aerei senza equipaggio. Nella progettazione di un tale motore, si propone di utilizzare il cosiddetto. dispositivi risonatori responsabili del corretto corso della combustione del carburante. Un importante vantaggio del nuovo progetto è la fondamentale possibilità di installare tali dispositivi ovunque nella cellula.
Gli esperti dell'OKB li. SONO. Le culle hanno lavorato sui motori degli aerei con combustione a detonazione impulsiva per più di tre decenni, ma finora il progetto non è uscito dalla fase di ricerca e non ha prospettive reali. Il motivo principale è la mancanza di un ordine e dei finanziamenti necessari. Se il progetto riceve il supporto necessario, nel prossimo futuro può essere creato un motore di esempio, adatto per l'uso su varie apparecchiature.
Ad oggi, scienziati e designer russi sono riusciti a mostrare risultati notevoli nel campo dei motori a reazione utilizzando nuovi principi di funzionamento. Ci sono diversi progetti contemporaneamente, adatti per l'uso nelle aree razzo-spaziali e ipersoniche. Inoltre, i nuovi motori possono essere utilizzati nell'aviazione "tradizionale". Alcuni progetti sono ancora in fase iniziale e non sono ancora pronti per sopralluoghi e altri lavori, mentre in altri ambiti i risultati più notevoli sono già stati ottenuti.
Studiando il tema della detonazione dei motori a reazione a combustione, gli specialisti russi sono stati in grado di creare un modello da banco di una camera di combustione con le caratteristiche desiderate. Il prodotto sperimentale "Ifrit" ha già superato i test, durante i quali è stata raccolta una grande quantità di varie informazioni. Con l'aiuto dei dati ottenuti, lo sviluppo della direzione continuerà.
Padroneggiare una nuova direzione e tradurre le idee in una forma praticamente applicabile richiederà molto tempo, e per questo motivo, nel prossimo futuro, i razzi spaziali e dell'esercito nel prossimo futuro saranno dotati solo di motori tradizionali a propellente liquido. Tuttavia, il lavoro ha già lasciato la fase puramente teorica, e ora ogni lancio di prova di un motore sperimentale avvicina il momento della costruzione di missili a tutti gli effetti con nuove centrali elettriche.
