Die Amerikaanse vloot beplan om die gasturbinekragaanlegte wat tans op sy vliegtuie en skepe geïnstalleer is, op te gradeer, en vervang konvensionele Brighton -siklusmotors met ontploffingsdraai -enjins. As gevolg hiervan sal die brandstofbesparing jaarliks ongeveer $ 400 miljoen beloop. Volgens kenners is die reeksgebruik van nuwe tegnologie egter nie vroeër as in 'n dekade moontlik nie.
Die ontwikkeling van roterende en roterende enjins in Amerika word uitgevoer deur die US Navy Research Laboratory. Volgens aanvanklike ramings sal die nuwe enjins sterker wees en ook ongeveer 'n kwart meer ekonomies as konvensionele enjins. Terselfdertyd bly die basiese beginsels van die werking van die kragstasie dieselfde - die gasse van die verbrande brandstof sal die gasturbine binnedring en die lemme draai. Volgens die laboratorium van die Amerikaanse vloot, selfs in die relatief verre toekoms, wanneer die hele Amerikaanse vloot deur elektrisiteit aangedryf word, is gasturbines steeds verantwoordelik vir die opwekking van krag, tot 'n mate aangepas.
Onthou dat die uitvinding van die pulserende straalmotor dateer uit die laat negentiende eeu. Die uitvinder was die Sweedse ingenieur Martin Wiberg. Nuwe kragsentrales het tydens die Tweede Wêreldoorlog wydverspreid geraak, alhoewel hulle aansienlik laer was in hul tegniese eienskappe as vliegtuigmotors wat destyds bestaan het.
Daar moet op gelet word dat die Amerikaanse vloot op hierdie tydstip 129 skepe het wat 430 gasturbine -enjins gebruik. Elke jaar beloop die brandstofkoste ongeveer $ 2 miljard. In die toekoms, wanneer moderne enjins deur nuwes vervang word, sal die hoeveelheid brandstofkoste verander.
Verbrandingsmotors wat tans gebruik word, werk op die Brighton -siklus. As u die essensie van hierdie konsep in 'n paar woorde omskryf, kom dit alles neer op die opeenvolgende vermenging van die oksideermiddel en brandstof, verdere saampersing van die resulterende mengsel, dan - brandstigting en verbranding met die uitbreiding van verbrandingsprodukte. Hierdie uitbreiding word net gebruik om suiers te ry, beweeg, om 'n turbine te draai, dit wil sê meganiese aksies uit te voer, wat konstante druk bied. Die verbrandingsproses van die brandstofmengsel beweeg teen 'n subsoniese spoed - hierdie proses word dufflagrasie genoem.
Wat die nuwe enjins betref, is wetenskaplikes van voorneme om plofbare verbranding daarin te gebruik, dit wil sê ontploffing, waarin verbranding met supersoniese spoed plaasvind. En hoewel die ontploffingsverskynsel op die oomblik nog nie volledig bestudeer is nie, is dit bekend dat met hierdie tipe verbranding 'n skokgolf ontstaan wat deur 'n mengsel van brandstof en lug voortplant, 'n chemiese reaksie veroorsaak. die vrystelling van 'n redelike groot hoeveelheid termiese energie. As die skokgolf deur die mengsel gaan, word dit warm, wat tot ontploffing lei.
By die ontwikkeling van 'n nuwe enjin word beplan om sekere ontwikkelings te gebruik wat verkry is tydens die ontwikkeling van 'n ontploffingspulserende enjin. Die beginsel van werking is dat 'n voorafgeperste brandstofmengsel in die verbrandingskamer ingevoer word waar dit ontsteek en ontplof word. Verbrandingsprodukte brei uit in die spuitstuk en voer meganiese aksies uit. Dan word die hele siklus van die begin af herhaal. Maar die nadeel van polsende motors is dat die herhalingsnelheid van die siklusse te laag is. Boonop word die ontwerp van hierdie motors self ingewikkelder in die geval van 'n toename in die aantal pulsasies. Dit is te danke aan die behoefte om die werking van die kleppe, wat verantwoordelik is vir die toevoer van die brandstofmengsel, sowel as direk deur die ontploffingsiklusse self te sinchroniseer. Pulserende enjins is ook baie raserig, hulle benodig 'n groot hoeveelheid brandstof om te werk, en werk is slegs moontlik met 'n konstante inspuiting van brandstof.
As ons roterende enjins met ontploffing vergelyk met polsende, is die werking daarvan effens anders. Die nuwe enjins maak veral voorsiening vir 'n konstante aanhoudende ontploffing van die brandstof in die verbrandingskamer. Hierdie verskynsel word spin genoem, of roterende ontploffing. Dit is die eerste keer in 1956 beskryf deur die Sowjet -wetenskaplike Bogdan Voitsekhovsky. En hierdie verskynsel is baie vroeër, in 1926, ontdek. Die pioniers was die Britte, wat opgemerk het dat daar in sekere stelsels 'n helder gloeiende "kop" verskyn wat in 'n spiraal beweeg, in plaas van 'n plat ontploffingsgolf.
Voitsekhovsky het met behulp van 'n foto -opnemer wat hy self ontwerp het, die golffront, wat in 'n ringvormige verbrandingskamer in 'n brandstofmengsel beweeg, gefotografeer. Spin -ontploffing verskil van vliegtuig -ontploffing deurdat daar 'n enkele dwarsgolf van skok daarin ontstaan, gevolg deur 'n verhitte gas wat nie gereageer het nie, en reeds agter hierdie laag is daar 'n chemiese reaksiesone. En dit is juis so 'n golf wat die verbranding van die kamer self verhinder, wat Marlene Topchiyan '' 'n plat donut '' genoem het.
Daar moet kennis geneem word dat in die verlede reeds ontploffingsenjins gebruik is. Ons praat veral oor die polsende lugstraal-enjin, wat die Duitsers aan die einde van die Tweede Wêreldoorlog op die V-1-kruisraketten gebruik het. Die produksie daarvan was redelik eenvoudig, die gebruik daarvan was maklik genoeg, maar terselfdertyd was hierdie enjin nie baie betroubaar om belangrike probleme op te los nie.
Verder, in 2008, het die Rutang Long-EZ, 'n eksperimentele vliegtuig toegerus met 'n polsende ontploffingsenjin, die lug op. Die vlug duur slegs tien sekondes op 'n hoogte van dertig meter. Gedurende hierdie tyd het die kragsentrale 'n stukrag van ongeveer 890 Newton ontwikkel.
Die eksperimentele prototipe van die enjin, aangebied deur die Amerikaanse laboratorium van die Amerikaanse vloot, is 'n ringvormige kegelvormige verbrandingskamer met 'n deursnee van 14 sentimeter aan die brandstoftoevoerkant en 16 sentimeter aan die spuitpunt. Die afstand tussen die mure van die kamer is 1 sentimeter, terwyl die "buis" 17,7 sentimeter lank is.
'N Mengsel van lug en waterstof word gebruik as 'n brandstofmengsel, wat teen 'n druk van 10 atmosfeer aan die verbrandingskamer toegedien word. Die mengstemperatuur is 27,9 grade. Let daarop dat hierdie mengsel die geskikste is om die verskynsel spin -ontploffing te bestudeer. Maar volgens wetenskaplikes is dit moontlik om in die nuwe enjins 'n brandstofmengsel te gebruik wat nie net uit waterstof bestaan nie, maar ook uit ander brandbare komponente en lug.
Eksperimentele studies van 'n roterende enjin het die groter doeltreffendheid en drywing daarvan getoon in vergelyking met binnebrandenjins. 'N Ander voordeel is 'n aansienlike brandstofverbruik. Terselfdertyd is tydens die eksperiment aan die lig gebring dat die verbranding van die brandstofmengsel in die roterende "toets" -enjin nie uniform is nie, daarom is dit nodig om die enjinontwerp te optimaliseer.
Verbrandingsprodukte wat in die spuitstuk uitbrei, kan met 'n keël in een gasstraal versamel word (dit is die sogenaamde Coanda-effek), en dan kan hierdie straal na die turbine gestuur word. Die turbine sal draai onder die invloed van hierdie gasse. 'N Deel van die werk van die turbine kan dus gebruik word om skepe aan te dryf, en deels om energie op te wek, wat nodig is vir skeepstoerusting en verskillende stelsels.
Die enjins self kan sonder bewegende onderdele vervaardig word, wat die ontwerp aansienlik sal vereenvoudig, wat die koste van die kragstasie as geheel sal verminder. Maar dit is slegs in perspektief. Voordat nuwe enjins in serieproduksie begin word, moet u baie moeilike probleme oplos, waarvan een die keuse is van duursame hittebestande materiale.
Let daarop dat roterende ontploffingsenjins tans as een van die belowendste enjins beskou word. Dit word ook ontwikkel deur wetenskaplikes van die Universiteit van Texas in Arlington. Die kragstasie wat hulle geskep het, is die 'deurlopende ontploffingsenjin' genoem. By dieselfde universiteit word navorsing gedoen oor die keuse van verskillende diameters van ringvormige kamers en verskillende brandstofmengsels, wat waterstof en lug of suurstof in verskillende verhoudings insluit.
Ontwikkeling in hierdie rigting is ook in Rusland aan die gang. Dus, in 2011, volgens die besturende direkteur van die Saturnus -navorsings- en produksievereniging I. Fedorov, ontwikkel wetenskaplikes van die Lyulka Wetenskaplike en Tegniese Sentrum 'n polsende lugstraal -enjin. Die werk word parallel uitgevoer met die ontwikkeling van 'n belowende enjin genaamd "Product 129" vir die T-50. Daarbenewens het Fedorov ook gesê dat die vereniging navorsing doen oor die skep van belowende vliegtuie van die volgende fase, wat veronderstel is om onbeman te wees.
Terselfdertyd het die kop nie spesifiseer watter soort polsende enjin ter sprake was nie. Op die oomblik is drie soorte sulke enjins bekend - valeless, klep en ontploffing. Daar word intussen algemeen aanvaar dat polsende motors die eenvoudigste en goedkoopste is om te vervaardig.
Vandag doen verskeie groot verdedigingsfirmas navorsing oor hoëprestasie polsende enjins. Onder hierdie ondernemings is die Amerikaanse Pratt & Whitney en General Electric en die Franse SNECMA.
Daar kan dus sekere gevolgtrekkings gemaak word: die skep van 'n nuwe belowende enjin het sekere probleme. Die belangrikste probleem op die oomblik is in teorie: wat presies gebeur as die ontploffingsskokgolf in 'n sirkel beweeg, is slegs in algemene terme bekend, en dit bemoeilik die proses van die optimalisering van ontwerpe baie. Daarom is die nuwe tegnologie, hoewel dit baie aantreklik is, skaars haalbaar op die skaal van industriële produksie.
As navorsers dit egter regkry om die teoretiese kwessies uit te sorteer, sal daar oor 'n werklike deurbraak gepraat kan word. Turbines word immers nie net in vervoer gebruik nie, maar ook in die energiesektor, waarin 'n toename in doeltreffendheid 'n nog sterker effek kan hê.
