Специалисты ОКБ им. А. М. Люльки реализуют уникальный проект «Пульсирующие детонационные двигатели». Российские машиностроители разработали проект инновационного двигателя. Проект «Пульсирующие детонационные двигатели» (ПДД) принадлежит авторству специалистов ОКБ им. А. М. Люльки. Впервые он был на недавнем форуме «Армия-2017», однако теперь создатели машины раскрыли подробности о своем детище. Данный проект реализуется под началом генерального конструктора-директора ОКБ Евгения Марчукова.

Отмечается, что новейший двигатель имеет широкие перспективы и диапазон применения: им можно оборудовать как БПЛА, так и другие самолеты различного назначения.

В ОКБ отметили, что на основе их технологий в будущем можно создать двигатели для ракетно-космических систем, а также комбинированные силовые установки самолетов, которые будут способны совершать полеты в атмосфере и за ее пределами.

Отличие ПДД от типовых реактивных двигателей в детонационном горении топливной смеси. При нем фронт горения распространяется быстрее скорости звука.

Созданные в ОКБ дозвуковые и сверхзвуковые двигатели, основанные на детонационных технологиях, уже продемонстрировали серьезно превосходство перед обычными двигателями: удельная тяга агрегатов и удельный расход топлива показали 30-50% улучшение.

Справка:

Проблема создания реактивных двигателей, использующих цикл с подводом тепла при постоянном объеме (цикл Гемфри), издавна привлекала внимание изобретателей. В цикле Гемфри заложена возможность значительного повышения давления в процессе сгорания топлива, вследствие чего либо совсем не требуется предварительное сжатие топливовоздушной смеси (ТВС) перед ее подачей в камеру сгорания, либо можно ограничиться применением компрессора со значительно меньшей степенью повышения давления, чем у ГТД, использующих цикл с подводом тепла при постоянном давлении (цикл Брайтона). При этом, как показали результаты теоретических исследований, переход от цикла Брайтона к циклу Гемфри может обеспечить повышение термического к.п.д. цикла на 30…50 % и более.

Идея создания пульсирующих воздушно-реактивных двигателей (ПуВРД) была запатентована в 1906 г. русским инженером В.В. Караводиным. До 1925 г. ряд опытных ГТУ был создан Г. Хольцвартом. Несмотря на высокие для того времени параметры, ГТУ Хольцварта, равно как и установка В.В. Караводина, вследствие ряда недостатков не нашла применения в промышленности.

В 1930 г. одноклапанная камера сгорания резонансного типа была предложена Паулем Шмидтом для ПуВРД. Впоследствии она была применена на беспилотных самолетах-снарядах “Фау-1”.

Значительный вклад в решение проблемы создания ПуВРД был внесен Б.С. Стечкиным. Известно множество других попыток создания ПуВРД. Но все они заканчивались неудачами.

Перспективы использования детонационного сгорания топлива, открывшиеся в последние годы, существенно повысили интерес к двигателям периодического сгорания. Об этом свидетельствуют появившиеся в печати многочисленные проекты пульсирующих детонационных двигателей (ПуДД). Дело в том, что в детонационных волнах (ДВ) процесс сгорания ТВС осуществляется практически мгновенно, обеспечивая значительное повышение давления в камерах сгорания, имеющих форму полузамкнутого объема; при этом отпадает необходимость в выпускных клапанах.

Однако, как показывает анализ имеющихся публикаций, несмотря на многообразие предлагаемых схем ПуДД, всем им свойственно использование в качестве резонансных устройств детонационных труб значительной длины.

Преимущества цикла с детонационным сгоранием топлива обоснованы в ряде статей и обзоров авторов настоящей статьи, где дано сравнение термодинамической эффективности цикла с детонационным сгоранием топлива (ДСТ) с циклами Брайтона и Гемфри.

Отличие цикла ДСТ от цикла Гемфри состоит в том, что подвод тепла происходит не по изохоре, а по адиабате Гюгонио. Детонационное сгорание топлива термодинамически более выгодно, чем изохорическое. В газогенераторах ПуДД нет необходимости использования высоконапорных компрессоров, что упрощает конструкцию и снижает массу двигателя.

Предлагаемый ПуДД запатентован с участием авторов данной статьи в 1989 г. Были разработаны и выполнены несколько моделей тяговых модулей (ТМ) таких двигателей, которые прошли предварительные испытания. Двигатель состоит из газогенератора и тяговых модулей. Схема оригинальна и отличается отсутствием каких-либо механических клапанов и запальных устройств прерывистого действия.

Проводимые исследования позволили разработать оптимальные схемы и провести стендовые испытания новых высокочастотных ПуДД. Модельные испытания проводились на специальном импульсном стенде с использованием в качестве топлива ацетилено-воздушных смеси. Испытания аналогичной модели на керосине подтвердили в целом полученные положительные результаты.

ТМ ПуДД предлагаемой схемы состоит из реактора и резонатора. Реактор служит для подготовки ТВС к детонационному сгоранию, разлагая молекулы горючей смеси на химически активные составляющие. Подготовленная ТВС через кольцевое сопло поступает в резонатор, где и осуществляется детонационное сгорание топлива.

Образуется пересжатая ДВ, движущаяся по топливовоздушной смеси со сверхзвуковой скоростью. В ней происходит практически мгновенное сгорание топлива, сопровождающееся значительным повышением температуры и давления продуктов сгорания.

Сверхзвуковая скорость истечения продуктов сгорания на выходе из резонатора исключает необходимость сопла Лаваля. В целом рабочий процесс ТМ ПуДД может быть уподоблен тактам поршневого двигателя внутреннего сгорания. Оригинальной особенностью ТМ ПуДД предлагаемой схемы является сочетание высокой частоты пульсаций и малых размеров.

Схема устройства ПуДД а – газогенератор с тяговыми модулями; б – блок резонаторов; 1 – реактор, 2 – резонатор, 3 – кольцевое сопло, 4 – топливный смеситель

Физическая модель рабочего процесса в резонаторе

Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!