Жардыруучу ракетанын кыймылдаткычы: сыноолор, иштөө принциби, артыкчылыктары

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-17 10:34

Космосту изилдөө космостук аппараттар менен эрксизден байланыштуу. Ар кандай ракетанын жүрөгү анын кыймылдаткычы болуп саналат. Ал биринчи космос ылдамдыгын - космонавттарды орбитага жеткирүү үчүн болжол менен 7,9 км/сек, ал эми планетанын тартылуу талаасын жеңүү үчүн экинчи космос ылдамдыгын иштеп чыгышы керек.

Буга жетүү оңой эмес, бирок окумуштуулар бул көйгөйдү чечүүнүн жаңы жолдорун тынымсыз издеп жатышат. Россиядан келген дизайнерлер андан да алдыга чыгып, жардыргыч ракетанын кыймылдаткычын иштеп чыгууга жетишти, анын сыноолору ийгиликтүү аяктады. Бул жетишкендикти космостук инженерия тармагындагы чыныгы ачылыш деп атоого болот.

Жаңы функциялар

Эмне үчүн жардыргыч кыймылдаткычтарга чоң үмүт бар? Окумуштуулардын айтымында, алардын кубаттуулугу азыркы ракета кыймылдаткычтарынын кубаттуулугунан 10 миң эсе көп болот. Ошол эле учурда алар күйүүчү майды алда канча аз сарпташат, алардын өндүрүшү арзандыгы жана рентабелдүүлүгү менен айырмаланат. Ал эмне мененбайланыштуу?

Мунун баары күйүүчү майдын кычкылдануу реакциясы жөнүндө. Эгерде заманбап ракеталар дефлаграция процессин - туруктуу басымда күйүүчү майдын жай (субсондук) күйүүсүн колдонсо, анда жарылуучу ракетанын кыймылдаткычы күйүүчү аралашманын жарылуусунан, детонациясынан улам иштейт. Ал катуу ылдамдыкта күйүп, шок толкуну тараган учурда чоң көлөмдөгү жылуулук энергиясын бөлүп чыгарат.

Детонация кыймылдаткычынын орус версиясын иштеп чыгуу жана сыноо "Энергомаш" өндүрүш комплексинин курамында "Detonation LRE" адистештирилген лабораториясы тарабынан жүргүзүлгөн.

Жаңы кыймылдаткычтардын артыкчылыгы

Дүйнөнүн алдыңкы окумуштуулары 70 жылдан бери жардыргыч кыймылдаткычтарды изилдеп, иштеп чыгышты. Кыймылдаткычтын бул түрүнүн пайда болушуна тоскоол болгон негизги себеп - күйүүчү майдын контролсуз өзүнөн өзү күйүшү. Мындан тышкары, күйүүчү май менен кычкылдандыргычты эффективдүү аралаштыруу, ошондой эле саптаманы жана аба соргучту бириктирүү күн тартибинде болду.

Бул проблемаларды чечуу менен жардыргыч ракетанын кыймылдаткычын тузууге мумкун болот, ал езунун техникалык мунездемелеру боюнча убакыттан озуп кетет. Ошол эле учурда, окумуштуулар анын артыкчылыктарын аташат:

1. Субсоникалык жана гиперсоникалык диапазондо ылдамдыкты өнүктүрүү мүмкүнчүлүгү.
2. Көптөгөн кыймылдуу бөлүктөрдү долбоорлоңуз.
3. Электр станциясынын төмөнкү массасы жана баасы.
4. Жогорку термодинамикалык эффективдүүлүк.

Мындай кыймылдаткыч сериялык түрдө чыгарылган эмес. Ал биринчи жолу 2008-жылы төмөн учуучу учактарда сыналган. Зымыран ташуучу аппараттардын жардыргыч кыймылдаткычы биринчи жолу орус окумуштуулары тарабынан сыналды. Ошондуктан бул иш-чарага чоң маани берилип жатат.

Иштөө принциби: импульс жана үзгүлтүксүз

Учурда илимпоздор импульстуу жана үзгүлтүксүз иштөө процесси бар орнотууларды иштеп чыгууда. Импульстуу иштөө схемасы бар жардыргыч ракетанын кыймылдаткычынын иштөө принциби күйүүчү камераны күйүүчү аралашма менен циклдик толтурууга, анын ырааттуу тутанышына жана күйүүчү продуктуларды айлана-чөйрөгө чыгарууга негизделген.

Ошого жараша, үзгүлтүксүз иштөө процессинде күйүүчү май тынымсыз күйүү камерасына берилет, күйүүчү май агым боюнча тынымсыз айланып турган бир же бир нече детонация толкунунда күйөт. Мындай кыймылдаткычтардын артыкчылыктары:

1. Бир жолу күйүүчү май.
2. Салыштырмалуу жөнөкөй дизайн.
3. Бирдиктердин кичинекей өлчөмү жана салмагы.
4. Күйүүчү аралашманы натыйжалуураак колдонуу.
5. Төмөн ызы-чуу, титирөө жана эмиссия.

Келечекте бул артыкчылыктарды колдонуу менен үзгүлтүксүз иштеген жардыргыч суюктук ракета кыймылдаткычы өзүнүн салмагына, өлчөмүнө жана наркынын мүнөздөмөлөрүнөн улам учурдагы бардык орнотууларды алмаштырат.

Тест жарылуучу мотор

Чек араларында ата мекендик жардыруу установкасынын алгачкы сыноолору болуп өттүдолбоору Билим берүү жана илим министрлиги тарабынан түзүлгөн. Прототиби катары диаметри 100 мм жана шакекчелүү каналынын туурасы 5 мм болгон күйүү камерасы бар кичинекей кыймылдаткыч сунушталган. Сыноолор атайын стендде жүргүзүлдү, индикаторлор күйүүчү аралашмалардын ар кандай түрлөрүн - суутек-кычкылтек, табигый газ-кычкылтек, пропан-бутан-кычкылтек менен иштөөдө жазылган.

Кислород-водород отун менен иштеечу ракетанын жарылуучу кыймылдаткычынын сыноолору бул агрегаттардын термодинамикалык цикли башка агрегаттарга Караганда 7 процентке эффективдуу экендигин далилдеди. Кошумчалай кетсек, берилген күйүүчү майдын көлөмүнүн көбөйүшү менен күч да, жардыруу толкундарынын саны жана айлануу ылдамдыгы да көбөйөрү эксперименталдык түрдө тастыкталды.

Башка өлкөлөрдөгү аналогдор

Жардыруучу кыймылдаткычтарды дүйнөнүн алдыңкы өлкөлөрүнүн окумуштуулары иштеп чыгууда. Бул багытта эң чоң ийгиликке АКШдан келген дизайнерлер жетишти. Алардын моделдеринде алар үзгүлтүксүз иштөө режимин, же айлануу режимин ишке ашырышкан. Америкалык аскерлер бул установкаларды жер үстүндөгү кемелерди жабдуу үчүн колдонууну пландаштырууда. Жеңил салмактуу жана кичине өлчөмүнөн улам жогорку кубаттуулугу менен алар согуштук кайыктардын эффективдүүлүгүн жогорулатууга жардам берет.

Суутек менен кычкылтектин стехиометриялык аралашмасы америкалык жардыргыч ракета кыймылдаткычында колдонулат. Мындай энергия булагынын артыкчылыктары биринчи кезекте экономикалык - кычкылтек суутекти кычкылдандыруу үчүн талап кылынгандай күйөт. Азыр үчүнАКШ өкмөтү согуштук кемелерди көмүр отуну менен камсыз кылуу үчүн бир нече миллиард доллар сарптайт. Стейхиометрикалык күйүүчү май чыгымдарды бир нече эсеге азайтат.

Өнүктүрүүнүн мындан аркы багыттары жана перспективалары

Жардыргыч кыймылдаткычтарды сыноонун натыйжасында алынган жаны маалыматтар суюк отун менен иштөө схемасын түзүүнүн принципиалдуу жаңы ыкмаларын колдонууну аныктады. Бирок иштеши үчүн, мындай кыймылдаткычтар бөлүнүп чыккан жылуулук энергиясынын чоң көлөмүнөн улам жогорку жылуулукка туруктуу болушу керек. Учурда жогорку температуранын таасири астында күйүү камерасынын иштешин камсыз кыла турган атайын жабын иштелип чыгууда.

Мындан ары изилдөөдө өзгөчө орун аралаштыргыч баштарды түзүү болуп саналат, анын жардамы менен берилген өлчөмдөгү, концентрациядагы жана составдагы күйүүчү материалдын тамчыларын алууга мүмкүн болот. Бул маселелерди чечүү үчүн жаңы жарылуучу суюк кыймылдаткыч ракета кыймылдаткычы түзүлөт, ал ракета ракеталарынын жаңы классынын негизи болуп калат.