W celu stworzenia rezerwy technologicznej dla dalszego rozwoju lotnictwa, techniki rakietowej i astronautyki, w naszym kraju opracowywanych jest kilka obiecujących projektów, m.in. całkowicie nowy silnik. Niedawno ogłoszono zakończenie testów strumieniowego silnika detonacyjnego pulsującego. Dotychczas na stoisku testowany był tylko demonstrator technologii, ale nawet on wykazuje znaczny wzrost głównych cech.
Najnowsze wiadomości
9 kwietnia służba prasowa przedsiębiorstwa UEC-UMPO (część United Engine Corporation i Rostec) poinformowała o ostatnich sukcesach w dziedzinie budowy silników. OKB im. JESTEM. Kołyski z UEC-UMPO pomyślnie przeprowadziły pierwszy etap testów demonstratora nowego silnika.
Silnik detonacyjny o przepływie bezpośrednim (PPDD) z blokiem rezonatorów gazowo-dynamicznych w wersji demonstracyjnej potwierdził możliwość uzyskania wysokich parametrów technicznych. Ciąg produktu osiągnął 1600 kg. W niektórych trybach silnik wykazywał wzrost właściwego ciągu do 50% w stosunku do produktów innych istniejących schematów. Odpowiednio zmniejszono jednostkowe zużycie paliwa.
Zastosowanie silników o takiej charakterystyce znacznie zwiększy podstawowe parametry i możliwości samolotu. Maksymalny zasięg i ładowność można zwiększyć 1, 3-1, 5 razy. Zwiększenie stosunku ciągu do masy poprawi również zwrotność i dynamikę lotu.
Należy zauważyć, że rozwój krajowego silnika detonacyjnego strumieniowego rozpoczął się dawno temu. Pierwsze doniesienia o tym projekcie, opracowane w OKB im. Kołyski pojawiły się w 2011 roku. Już w 2013 roku przetestowano jeden z pierwszych eksperymentalnych silników. Stworzył ciąg zaledwie 100 kg, ale wykazał gwałtowny wzrost wydajności i innych parametrów.
W przyszłości projekt został ulepszony i powiększony, przy jednoczesnym zwiększeniu kluczowych cech. Do tej pory silnik demonstracyjny ma ciąg 1600 kg - 16 razy więcej niż pierwszy prototyp. Oczekuje się, że obecny projekt zostanie rozwinięty, a dzięki temu pojawi się jeszcze mocniejszy silnik.
Podstawy technologiczne
Koncepcja silnika RPA lub silnika detonacji impulsowej (PDE) była aktywnie rozwijana w różnych krajach w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat. W warunkach laboratoriów i stanowisk probierczych uzyskano już dość ciekawe wyniki, ale w praktyce nie udało się jeszcze wdrożyć ani jednego silnika nowej klasy.
Do tej pory opracowano i przetestowano kilka podstawowych projektów IDD. Najprostszy polega na stworzeniu produktu, który zawiera wlot powietrza, tzw. ściana trakcyjna i komora detonacyjna. Gdy mieszanka paliwowo-powietrzna pali się, powstaje fala detonacyjna uderzająca w ścianę trakcyjną i tworząca ciąg. Na bazie takich urządzeń można tworzyć silniki wielorurowe.
Bardziej złożony, ale skuteczny jest PDD z rezonatorem wysokiej częstotliwości. Jego konstrukcja wyróżnia się obecnością reaktora i rezonatora. Reaktor to specjalne urządzenie, które zapewnia pełniejsze spalanie mieszanki paliwowo-powietrznej. Rezonator pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie energii fal detonacyjnych. Taki silnik może być używany jako samodzielny produkt lub jako wydajniejszy zamiennik „tradycyjnego” dopalacza silnika turboodrzutowego.
OKB im. Cradle opracowuje i dokładnie testuje obwód za pomocą bloku rezonatorów gazowo-dynamicznych. Jej wysoki potencjał został wielokrotnie potwierdzony testami różnych prototypów, a obecnie testowany jest kolejny podobny produkt.
RPM i IDD wszystkich schematów mają pewne zalety w porównaniu z turbinami gazowymi. Przede wszystkim jest to mniej skomplikowana konstrukcja. W IDD nie ma części ruchomych trudnych do wyprodukowania, poddawanych dużym obciążeniom mechanicznym i termicznym. Ponadto taki silnik ma mniejsze wymagania co do parametrów ścieżki przepływu. Dzięki temu silnik detonacyjny może być wykonany z wykorzystaniem istniejących technologii i materiałów.
Dzięki odmiennemu cyklowi termodynamicznemu zmniejsza się jednostkowe zużycie paliwa, co można wykorzystać do poprawy niektórych właściwości samolotu. W zależności od postawionych zadań możesz porzucić ekonomię na rzecz zwiększenia ciągu lub utrzymać ją zwiększając zasięg lotu.
Aplikacje
Twórca organizacji demonstratora nowych technologii uważa, że silniki nowej klasy mogą znaleźć szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach. Przepisy ruchu drogowego będą przydatne w dalszym rozwoju lotnictwa, m.in. nad- i naddźwiękowe; mogą być stosowane w nowych systemach lotniczych. Nowy silnik jest postrzegany jako przydatny dodatek do systemów napędu rakietowego i odrzutowego.
RPME mają przewagę konstrukcyjną i technologiczną nad produktami turbin gazowych o tych samych parametrach. Według OKB im. JESTEM. Gondole, to także zaleta handlowa i ekonomiczna. Samolot z takim silnikiem będzie miał wysokie parametry techniczne, ale koszty rozwoju, produkcji i eksploatacji pozostaną na akceptowalnym poziomie.
Jednocześnie proponowane projekty IDD nie są pozbawione wad. Tak więc, podobnie jak inne silniki strumieniowe, detonacja ma ograniczony zakres prędkości roboczych. Aby rozpocząć, potrzebuje początkowego przyspieszenia - za pomocą innego silnika. W przypadku pocisków rakietowych może to być układ napędowy na paliwo ciekłe lub stałe, a samolot może mieć oddzielny silnik turboodrzutowy do startu, lądowania i przyspieszania.
Ze względu na ograniczenia techniczne i operacyjne, kierunek silników pulsacyjnych strumieniowych był w przeszłości słabo rozwinięty. W rezultacie nowe projekty IDD są wciąż na etapie rozwoju i testowania. Wciąż nie ma pełnoprawnych, wysokowydajnych próbek nadających się do wdrożenia w rzeczywistych projektach techniki lotniczej lub kosmicznej.
Do ich pojawienia się konieczna jest dalsza kontynuacja pracy ze stopniowym rozwiązaniem wszystkich kluczowych zadań. Aby osiągnąć poziom nowoczesnych silników turboodrzutowych, wymagany jest wzrost ciągu, zwiększenie zasobów i osiągnięcie wysokiej niezawodności. Tego rodzaju prace trwają właśnie teraz i już przynoszą pewne rezultaty. Ale stworzenie pełnoprawnego IDD / PDAA do praktycznego użytku to wciąż kwestia odległej przyszłości.
Pracuj dla przyszłości
Silnik detonacyjny o przepływie bezpośrednim ma szereg istotnych cech i cieszy się dużym zainteresowaniem w kontekście dalszego rozwoju techniki lotniczej, rakietowej i kosmicznej. Jednak rozwój tego kierunku i opracowanie wykonalnych struktur o wystarczającym poziomie właściwości okazuje się bardzo trudnym i czasochłonnym procesem. Tak więc w ciągu ostatnich 10 lat krajowe przepisy ruchu drogowego opracowane przez UEC-UMPO wykazały znaczny wzrost wydajności, ale nie weszły jeszcze w życie w praktyce.
Niemniej jednak prace trwają nadal i dają powody do optymizmu. Najnowsze wiadomości pokazują znaczny postęp, a także sugerują, że w najbliższej przyszłości branża odniesie nowe sukcesy. Tak więc pojawienie się samolotów z pulsującymi silnikami detonacyjnymi jest wciąż wydarzeniem średnio- lub długofalowej przyszłości, ale każdy kolejny etap rozwoju i testowania je przybliża.
