С целью создания технологического задела для дальнейшего развития авиации, ракетной техники и космонавтики в нашей стране разрабатывается несколько перспективных проектов, в т.ч. принципиально новый двигатель. На днях было объявлено о завершении испытаний прямоточного пульсирующего детонационного двигателя. Пока на стенде тестировался только демонстратор технологий, но даже он показывает значительный прирост основных характеристик. О последних успехах в области двигателестроения 9 апреля сообщила пресс-служба предприятия «ОДК-УМПО» (входит в состав Объединенной двигателестроительной корпорации и Ростеха). ОКБ им. А.М. Люльки из состава «ОДК-УМПО», успешно провело первый этап испытаний демонстратора нового двигателя. Прямоточный пульсирующий детонационный двигатель (ППДД) с блоком газодинамических резонаторов в варианте демонстратора подтвердил возможность получения высоких технических характеристик. Тяга изделия достигла 1600 кг. На отдельных режимах двигатель показал рост удельной тяги до 50% относительно изделий иных существующих схем. Соответствующим образом сокращался удельный расход горючего.
Применение двигателей с такими характеристиками позволит заметно повысить основные параметры и возможности летательных аппаратов. Максимальная дальность и полезная нагрузка могут быть увеличены в 1,3-1,5 раза. Повышение тяговооруженности также позволит улучшить маневренность и динамику полета.
Следует отметить, что разработка отечественного прямоточного детонационного двигателя началась достаточно давно. Первые сообщения об этом проекте, разрабатываемом в ОКБ им. Люльки, появились еще в 2011 г. Уже в 2013-м состоялись испытания одного из первых экспериментальных двигателе. Он создавал тягу всего 100 кг, но демонстрировал резкий рост экономичности и других параметров.
В дальнейшем конструкция совершенствовалась и увеличивалась в размерах, с одновременным повышением ключевых характеристик. К настоящему времени двигатель-демонстратор имеет тягу 1600 кг – в 16 раз больше самого первого прототипа. Стоит ожидать, что нынешний проект получит развитие, и благодаря этому появится еще более мощный двигатель.
Технологические основы
Концепция ППДД или импульсно-детонационного двигателя (ИДД) активно прорабатывается в разных странах на протяжении нескольких последних десятилетий. В условиях лабораторий и испытательных стендов уже получены достаточно интересные результаты, но ни один двигатель нового класса пока не дошел до внедрения в практику.
К настоящему времени разработано и испытано несколько основных конструкций ИДД. Самая простая предусматривает создание изделия, включающего воздухозаборное устройство, т.н. тяговую стенку и детонационную камеру-трубу. При сгорании топливовоздушной смеси образуется детонационная волна, бьющая в тяговую стенку и создающую тягу. На основе таких устройств могут создаваться многотрубные двигатели.
Более сложным, но эффективным является ИДД с высокочастотным резонатором. Его конструкция отличается наличием реактора и резонатора. Реактор представляет собой специальное устройство, обеспечивающее более полное сгорание топливовоздушной смеси. Резонатор позволяет эффективнее использовать энергию детонационных волн. Такой двигатель может использоваться как самостоятельное изделие или в качестве более эффективной замены для «традиционной» форсажной камеры турбореактивного двигателя.
ОКБ им. Люльки развивает и испытывает именно схему с блоком газодинамических резонаторов. Ее высокий потенциал неоднократно подтверждался испытаниями разных опытных образцов, и сейчас тестируется очередное подобное изделие.
ППДД и ИДД всех схем имеют определенные преимущества перед газотурбинными. В первую очередь, это меньшая сложность конструкции. В ИДД отсутствуют сложные в производстве подвижные детали, испытывающие высокие механические и тепловые нагрузки. Кроме того, такой двигатель отличается меньшими требованиями к параметрам проточной части. Благодаря этому детонационный двигатель можно выполнить с применением существующих технологий и материалов.
За счет иного термодинамического цикла сокращается удельное потребление топлива, что может быть использовано для улучшения тех или иных характеристик летательного аппарата. В зависимости от поставленных задач, можно отказаться от экономии в пользу повышения тяги или сохранить ее, увеличив дальность полета.
Сферы применения
Организация-разработчик нового демонстратора технологий считает, что двигатели нового класса могут найти широкое применение в самых разных сферах. Возможности ППДД будут полезными при дальнейшем развитии авиации, в т.ч. сверх- и гиперзвуковой; их можно применять в новых воздушно-космических системах. Новый двигатель рассматривается в качестве полезного дополнения для ракетных и воздушно-реактивных силовых установок.
ППДД имеют конструктивные и технологические преимущества перед газотурбинными изделиями с теми же параметрами. Как считают в ОКБ им. А.М. Люльки, это также является коммерческим и экономическим преимуществом. Летательный аппарат с таким двигателем будет иметь высокие технические характеристики, но стоимость разработки, производства и эксплуатации останется на приемлемом уровне.
При этом предлагаемые конструкции ИДД не лишены недостатков. Так, как и прочие прямоточные двигатели, детонационный имеет ограниченный диапазон рабочих скоростей. Для запуска ему требуется первоначальный разгон – при помощи иного двигателя. В случае с ракетами это может быть жидкостная или твердотопливная двигательная установка, а самолет может иметь отдельный ТРД для взлетно-посадочных и разгонных режимов.
В связи с техническими и эксплуатационными ограничениями направление прямоточных пульсирующих двигателей в прошлом получило недостаточное развитие. Вследствие этого новые проекты ИДД пока находятся на стадии разработки и испытаний. Полноценные образцы с высокими характеристиками, пригодные для внедрения в реальных проектах авиационной или космической техники, пока отсутствуют.
Для их появления необходимо дальнейшее продолжение работ с постепенным решением всех ключевых задач. Требуется повышение тяги с выходом на уровень современных ТРД, увеличение ресурса и достижение высокой надежности. Работы такого рода идут прямо сейчас и уже дают определенные результаты. Но создание полноценного ИДД / ППДД для практического использования пока остается делом отдаленного будущего.
Работа на перспективу
Прямоточный пульсирующий детонационный двигатель имеет ряд важных особенностей и представляет большой интерес в контексте дальнейшего развития авиационной, ракетной и космической техники. Однако освоение этого направления и разработка работоспособных конструкций с достаточным уровнем характеристик оказывается весьма сложным и длительным процессом. Так, за последние 10 лет отечественные ППДД разработки «ОДК-УМПО» показали значительный рост характеристик, но все еще не дошли до внедрения в практику.
Тем не менее, работы продолжаются и дают поводы для оптимизма. Последние новости показывают наличие заметного прогресса, а также позволяют ожидать, что в ближайшем будущем промышленность похвастается новыми успехами. Таким образом, появление летательных аппаратов с пульсирующими детонационными двигателями все еще остается событием средней или отдаленной перспективы, но каждый новый этап разработки и испытаний приближает его.
Автор: Рябов Кирилл
Источник: https://topwar.ru/
Использованы фотографии: “ОДК-УМПО” / “Ростех”
Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!
