avia.wikisort.org - Двигатель

Импульсный детонационный двигатель (ИДД; Пульсирующий детонационный двигатель, англ. Pulse detonation engine, PDE) — тип двигателя, в котором горение смеси топлива и окислителя происходит путём детонации, а не дефлаграции, как в обычных двигателях[1][2]. Такой двигатель является импульсным, так как после прохождения детонационной волны по камере сгорания требуется обновление топливно-окислительной смеси.

Концепция

Принцип действия схож с пульсирующими воздушно-реактивными двигателями. Детонацией называется такое горение какого-либо вещества, в котором фронт горения распространяется быстрее скорости звука. При этом по веществу расходится ударная волна, за которой следует химическая реакция с выделением большого количества тепла. В современных авиационных и ракетных двигателях сгорание топлива происходит с дозвуковой скоростью; такой процесс называется дефлаграцией.

Теоретически, ИДД работоспособен в диапазоне от дозвуковых до гиперзвуковых скоростей (около 4—5 Мах)[3]. Идеальный ИДД может иметь термодинамическую эффективность выше, чем турбореактивный двигатель и турбовентиляторный двигатель за счёт того, что детонационная волна быстрее сжимает смесь и нагревает её практически без изменения объёма. Следовательно, многие движущиеся части, такие как компрессор, являются необязательными, уменьшая вес и стоимость. Теоретические расчеты показали, что детонационное горение на 25 % эффективней, чем изобарический цикл, соответстветствующий сгоранию топлива при постоянном давлении, который реализован в камерах современных жидкостно-реактивных двигателей. Считается, что такие силовые установки могут выдавать большую мощность, потребляя топлива меньше, чем обычные реактивные двигатели.

Детонационные двигатели сегодня делятся на два основных типа: импульсные (пульсирующие) и ротационные (последние ещё называют спиновыми):

• в импульсных двигателях происходят короткие взрывы по мере сгорания небольших порций топливо-воздушной смеси.
• в ротационном (спиновом) варианте двигателя (Rotating Detonation Engine, RDE) происходит постоянная незатухающая детонация в кольцевой камере сгорания (горение смеси происходит постоянно без остановки, причем фронт горения «бежит» по кольцевой камере сгорания без перерыва).[4][5]

История

ИДД изучаются уже более 70 лет[6]. Основные проблемы: быстрое и эффективное перемешивание топлива и окислителя, предотвращение самовозгорания, интеграция сопла и воздухозаборника. Серийно не производились, но несколько тестовых двигателей демонстрировались на низкоскоростных самолётах в 2008 году.

В июле 2016 года на стенде ПНО "Энергомаш" в России состоялись первые в мире испытания экспериментального детонационного ЖРД

В конце декабря 2016 года американская компания Aerojet Rocketdyne получила контракт Национальной лаборатории энергетических технологий США на разработку новой газотурбинной энергетической установки на базе ротационного детонационного двигателя. Работы, по итогам которых будет создан прототип новой установки, планировалось завершить к середине 2019 года, однако сроки окончания проекта были перенесены.[7]

В 2021 г. в России завершен первый этап испытаний демонстратора прямоточного пульсирующего детонационного двигателя, разработанного на НПО «Энергомаш» (ОДК; разрабатывается в ОКБ имени Люльки, которое сформировало отдельное направление по изучению и разработки подобных силовых установок), модель работает на керосине и газообразном кислороде (первые испытания жидкостного детонационного ракетного двигателя состоялись летом 2016 года; впервые макет пульсирующего детонационного двигателя был представлен на Международном форуме "Армия-2017"[8]). На некоторых режимах работы двигатель показал 50-процентное увеличение удельной тяги по сравнению с силовыми установками традиционных схем. В перспективе он будет применяться в ракетно-космических системах, орбитальных самолетах и гиперзвуковых летательных аппаратах.[9][10]

См. также

• Импульсный двигатель
• Аврора (SR-91 Aurora) — мифический гиперзвуковой самолёт ВВС США

Литература

• Импульсные детонационные двигатели. Под редакцией Фролова С. М. / М. :Торус пресс, 2006, 592 с. ISBN 5-94588-043-4

Примечания

На других языках

---

[en] Pulse detonation engine

A pulse detonation engine (PDE) is a type of propulsion system that uses detonation waves to combust the fuel and oxidizer mixture.[1][2] The engine is pulsed because the mixture must be renewed in the combustion chamber between each detonation wave and the next. Theoretically, a PDE can operate from subsonic up to a hypersonic flight speed of roughly Mach 5. An ideal PDE design can have a thermodynamic efficiency higher than other designs like turbojets and turbofans because a detonation wave rapidly compresses the mixture and adds heat at constant volume. Consequently, moving parts like compressor spools are not necessarily required in the engine, which could significantly reduce overall weight and cost. PDEs have been considered for propulsion since 1940.[3] Key issues for further development include fast and efficient mixing of the fuel and oxidizer, the prevention of autoignition, and integration with an inlet and nozzle.

---

[fr] Moteur à ondes de détonation pulsées

Le moteur à ondes de détonation pulsées ou moteur à détonation pulsée (ou PDE en anglais pour Pulsed Detonation Engine) est un système de propulsion qui peut servir pour l'aéronautique ou l'astronautique.

---

[it] Motore ad onda di detonazione

Un motore a onda di detonazione (in inglese pulse-detonation engine o "PDE") è un'evoluzione del pulsoreattore, il quale basa il suo funzionamento sulle pulsazioni dell'aria che lo percorre, ed è un tipo di motore aeronautico che può essere impiegato in un vasto campo di velocità che spaziano dal regime subsonico a quello ipersonico.

---

- [ru] Импульсный детонационный двигатель

---

---