रोटरी विकसित करण्याची समस्या विस्फोट इंजिन. अशा इंजिनचे मुख्य प्रकार सादर केले आहेत: निकोल्स रोटरी डिटोनेशन इंजिन, वोज्सीचोव्स्की इंजिन. डिटोनेशन इंजिनच्या डिझाइनच्या विकासातील मुख्य दिशा आणि ट्रेंड विचारात घेतले जातात. हे दर्शविले गेले आहे की रोटरी डिटोनेशन इंजिनच्या आधुनिक संकल्पना, तत्त्वतः, विद्यमान वायु-श्वासोच्छ्वास इंजिनांपेक्षा त्याच्या वैशिष्ट्यांमध्ये श्रेष्ठ असलेल्या कार्यक्षम डिझाइनची निर्मिती करू शकत नाहीत. लाट निर्मिती, इंधन ज्वलन आणि इंधन आणि ऑक्सिडायझरचे उत्सर्जन एकाच यंत्रणेत एकत्र करण्याची डिझाइनरची इच्छा आहे. शॉक वेव्ह स्ट्रक्चर्सच्या स्वयं-संस्थेच्या परिणामी, विस्फोट ज्वलन जास्तीत जास्त व्हॉल्यूमऐवजी कमीतकमी होते. आज मिळालेला खरा परिणाम म्हणजे दहन कक्षेच्या व्हॉल्यूमच्या 15 % पेक्षा जास्त नसलेल्या व्हॉल्यूममध्ये विस्फोट ज्वलन. सोल्यूशन वेगळ्या दृष्टिकोनातून पाहिले जाते - प्रथम, शॉक वेव्हचे इष्टतम कॉन्फिगरेशन तयार केले जाते आणि त्यानंतरच या प्रणालीला इंधन घटकांचा पुरवठा केला जातो आणि इष्टतम विस्फोट दहन मोठ्या प्रमाणात आयोजित केले जाते.
विस्फोट इंजिन
रोटरी डिटोनेशन इंजिन
वोज्सीचोव्स्की इंजिन
गोलाकार विस्फोट
फिरकी विस्फोट
पल्स डिटोनेशन इंजिन
1. व्होईत्सेखोव्स्की बी.व्ही., मित्रोफानोव्ह व्ही.व्ही., टोपचियान एम.ई., वायूंमध्ये विस्फोट फ्रंटची रचना. - नोवोसिबिर्स्क: यूएसएसआर अकादमी ऑफ सायन्सेसच्या सायबेरियन शाखेचे प्रकाशन गृह, 1963.
2. Uskov V.N., Bulat P.V. सुपरसोनिक प्रवाह संकुचित करण्यासाठी एक आदर्श डिफ्यूझर डिझाइन करण्याच्या समस्येवर // मूलभूत संशोधन. - 2012. - क्रमांक 6 (भाग 1). - पृ. 178-184.
3. Uskov V.N., Bulat P.V., Prodan N.V. मॅच डिस्कच्या निर्मितीसह सुपरसोनिक जेटच्या सममिती अक्षातून शॉक वेव्हच्या अनियमित परावर्तनाच्या अभ्यासाचा इतिहास // मूलभूत संशोधन. - 2012. - क्रमांक 9 (भाग 2). – पृ. ४१४–४२०.
4. Uskov V.N., Bulat P.V., Prodan N.V. सुपरसोनिक जेटमध्ये मॅच डिस्कच्या गणनेसाठी स्थिर मॅच कॉन्फिगरेशन मॉडेलच्या वापराचे औचित्य // मूलभूत संशोधन. - 2012. - क्रमांक 11 (भाग 1). - पृ. 168-175.
5. श्चेल्किन के.आय. ज्वलनाची अस्थिरता आणि वायूंचा विस्फोट // भौतिक विज्ञानातील प्रगती. – १९६५. – टी. ८७, अंक. २.– पृ. २७३–३०२.
6. निकोल्स जे.ए., विल्क्मसन एच.आर., मॉरिसन आर.बी. ट्रस्ट-उत्पादक यंत्रणा // जेट प्रोपल्शन म्हणून मधूनमधून विस्फोट. – १९५७. – क्रमांक २१. – पृष्ठ ५३४–५४१.
रोटरी डिटोनेशन इंजिन
सर्व प्रकारच्या रोटरी डिटोनेशन इंजिन्स (आरडीई) मध्ये समानता आहे की इंधन पुरवठा प्रणाली स्फोट लहरीमध्ये इंधन ज्वलन प्रणालीसह एकत्रित केली जाते, परंतु नंतर सर्वकाही पारंपारिक जेट इंजिनप्रमाणेच कार्य करते - फ्लेम ट्यूब आणि नोजल. या वस्तुस्थितीमुळेच आधुनिकीकरणाच्या क्षेत्रात अशा उपक्रमांची सुरुवात झाली गॅस टर्बाइन इंजिन(GTD). गॅस टर्बाइन इंजिनमध्ये फक्त मिक्सिंग हेड आणि मिश्रण इग्निशन सिस्टम बदलणे आकर्षक दिसते. हे करण्यासाठी, सातत्य सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे विस्फोट ज्वलन, उदाहरणार्थ, वर्तुळात विस्फोट लहर लाँच करून. निकोल्स 1957 मध्ये अशा योजनेचा प्रस्ताव देणाऱ्या पहिल्यापैकी एक होता, आणि नंतर तो विकसित केला आणि 60 च्या दशकाच्या मध्यात फिरत्या विस्फोट लहरी (चित्र 1) सह प्रयोगांची मालिका आयोजित केली.
चेंबरचा व्यास आणि कंकणाकृती अंतराची जाडी समायोजित करून, प्रत्येक प्रकारच्या इंधन मिश्रणासाठी अशी भूमिती निवडणे शक्य आहे की विस्फोट स्थिर असेल. सराव मध्ये, अंतर आकार आणि इंजिन व्यास यांचे गुणोत्तर अस्वीकार्य असल्याचे दिसून येते आणि खाली चर्चा केल्याप्रमाणे, इंधन पुरवठा नियंत्रित करून लहरींच्या प्रसाराची गती समायोजित करावी लागते.
पल्स डिटोनेशन इंजिनांप्रमाणे, वर्तुळाकार डिटोनेशन वेव्ह ऑक्सिडायझर बाहेर काढण्यास सक्षम आहे, ज्यामुळे RDE शून्य वेगाने वापरता येते. या वस्तुस्थितीमुळे कंकणाकृती ज्वलन कक्ष आणि उत्स्फूर्त उत्सर्जनासह RDE च्या प्रायोगिक आणि संगणकीय अभ्यासांचा गोंधळ उडाला. इंधन-हवेचे मिश्रण, जे येथे सूचीबद्ध करण्यात काही अर्थ नाही. ते सर्व अंदाजे समान योजनेनुसार बांधले गेले आहेत (चित्र 2), निकोल्स इंजिन आकृतीची आठवण करून देणारे (चित्र 1).
तांदूळ. 1. कंकणाकृती अंतरामध्ये सतत गोलाकार विस्फोटाच्या संघटनेची योजना: 1 - विस्फोट लहर; 2 - "ताजे" इंधन मिश्रणाचा थर; 3 - संपर्क ब्रेक; 4 - तिरकस शॉक वेव्ह डाउनस्ट्रीम प्रसारित करते; डी - विस्फोट लहरीच्या हालचालीची दिशा
तांदूळ. 2. ठराविक योजना RDE: V - मुक्त प्रवाह वेग; V4 - नोजल बाहेर पडताना प्रवाह वेग; अ - ताजे इंधन असेंब्ली, बी - डिटोनेशन वेव्ह फ्रंट; c - संलग्न तिरकस शॉक वेव्ह; d - ज्वलन उत्पादने; p(r) - वाहिनीच्या भिंतीवर दाब वितरण
निकोल्स योजनेचा एक वाजवी पर्याय म्हणजे एकापेक्षा जास्त इंधन-ऑक्सिडेशन नोझल स्थापित करणे जे एका विशिष्ट दाबाने (चित्र 3) विशिष्ट कायद्यानुसार विस्फोट तरंग होण्यापूर्वी लगेचच त्या भागात इंधन-हवेचे मिश्रण इंजेक्ट करतील. डिटोनेशन वेव्हच्या मागे असलेल्या दहन क्षेत्रामध्ये इंधन पुरवठ्याचा दाब आणि गती समायोजित करून, त्याच्या प्रसाराच्या गतीवर प्रभाव टाकणे शक्य आहे. ही दिशा आश्वासक आहे, परंतु अशा RDEs डिझाइन करताना मुख्य समस्या अशी आहे की विस्फोट ज्वलन समोरील प्रवाहाचे सामान्यतः वापरले जाणारे सरलीकृत मॉडेल वास्तविकतेशी अजिबात जुळत नाही.
तांदूळ. 3. ज्वलन क्षेत्राला नियंत्रित इंधन पुरवठ्यासह RDE. वोज्सीचोव्स्की रोटरी इंजिन
जगातील मुख्य आशा या योजनेनुसार कार्यरत असलेल्या विस्फोट इंजिनशी संबंधित आहेत रोटरी इंजिनव्होईत्सेखोव्स्की. 1963 मध्ये बी.व्ही. व्होईत्सेखोव्स्कीने, स्पिन डिटोनेशनशी साधर्म्य साधून, कंकणाकृती चॅनेल (चित्र 4) मध्ये फिरणाऱ्या शॉक वेव्हच्या तिहेरी कॉन्फिगरेशनच्या मागे वायूचे सतत ज्वलन करण्याची योजना विकसित केली.
तांदूळ. अंजीर. 4. कंकणाकृती चॅनेलमध्ये फिरत असलेल्या शॉक वेव्हच्या तिहेरी कॉन्फिगरेशनच्या मागे सतत वायूच्या ज्वलनाचे वोज्सीचोव्स्की आकृती: 1 - ताजे मिश्रण; 2 - शॉक वेव्ह, विस्फोट क्षेत्राच्या तिहेरी कॉन्फिगरेशनच्या मागे दुप्पट संकुचित मिश्रण
IN या प्रकरणातशॉक वेव्हच्या मागे गॅस ज्वलन असलेली स्थिर हायड्रोडायनामिक प्रक्रिया चॅपमन-जुगुएट आणि झेलडोविच-न्यूमन विस्फोट योजनेपेक्षा वेगळी आहे. ही प्रक्रिया बऱ्यापैकी स्थिर आहे, त्याचा कालावधी इंधन मिश्रणाच्या पुरवठ्याद्वारे निर्धारित केला जातो आणि ज्ञात प्रयोगांमध्ये अनेक दहा सेकंदांचा असतो.
गेल्या 5 वर्षात सुरू केलेल्या रोटरी आणि स्पिन डिटोनेशन इंजिनच्या असंख्य अभ्यासांसाठी वोज्सीचॉव्स्की डिटोनेशन इंजिन डिझाइनने प्रोटोटाइप म्हणून काम केले आहे. हे डिझाइन सर्व अभ्यासांपैकी 85% पेक्षा जास्त आहे. त्या सर्वांमध्ये एक सेंद्रिय कमतरता आहे - विस्फोट झोन एकूण दहन क्षेत्राचा खूप लहान भाग व्यापतो, सहसा 15% पेक्षा जास्त नसतो. परिणामी विशिष्ट निर्देशकपारंपारिकपणे डिझाइन केलेल्या इंजिनांपेक्षा इंजिन खराब आहेत.
वोइटसेखोव्स्कीच्या योजनेच्या अंमलबजावणीतील अपयशाच्या कारणांवर
सतत विस्फोट असलेल्या इंजिनवरील बहुतेक काम वोज्सीचोव्स्कीच्या संकल्पनेच्या विकासाशी संबंधित आहे. संशोधनाचा 40 वर्षांपेक्षा जास्त इतिहास असूनही, परिणाम प्रत्यक्षात 1964 च्या पातळीवरच राहिले. विस्फोट ज्वलनाचा वाटा ज्वलन कक्षाच्या खंडाच्या 15% पेक्षा जास्त नाही. उरलेले इष्टतम नसलेल्या परिस्थितीत हळू जळत आहे.
या स्थितीचे एक कारण म्हणजे कार्यक्षम गणना पद्धतीचा अभाव. प्रवाह त्रि-आयामी असल्याने, आणि गणनामध्ये केवळ मॉडेल डिटोनेशन फ्रंटला लंब असलेल्या दिशेने शॉक वेव्हवरील संवेग संवर्धनाचे नियम विचारात घेतले जातात, ज्वलन उत्पादनांच्या प्रवाहाकडे शॉक वेव्हच्या झुकावची गणना करण्याचे परिणाम प्रायोगिकरित्या 30% पेक्षा जास्त निरीक्षण केलेल्यांपेक्षा वेगळे. अनेक वर्षे संशोधन करूनही त्याचा परिणाम झाला आहे विविध प्रणालीइंधन पुरवठा आणि इंधन घटकांचे गुणोत्तर बदलण्याचे प्रयोग, फक्त असे मॉडेल तयार करणे शक्य होते ज्यामध्ये विस्फोट ज्वलन होते आणि 10-15 सेकंदांसाठी राखले जाते. सध्याच्या लिक्विड प्रोपेलेंट इंजिन आणि गॅस टर्बाइन इंजिनच्या तुलनेत कार्यक्षमता किंवा फायदे वाढविण्याबद्दल कोणतीही चर्चा नाही.
प्रकल्पाच्या लेखकांनी केलेल्या विद्यमान RDE योजनांच्या विश्लेषणावरून असे दिसून आले आहे की आज ऑफर केलेल्या सर्व RDE योजना तत्त्वतः कुचकामी आहेत. डिटोनेशन ज्वलन होते आणि यशस्वीरित्या राखले जाते, परंतु केवळ मर्यादित प्रमाणात. उर्वरित व्हॉल्यूममध्ये आम्ही नेहमीच्या मंद ज्वलनाचा सामना करत आहोत आणि शॉक वेव्हजच्या नॉन-इष्टतम प्रणालीच्या मागे, ज्यामुळे एकूण दाबाचे लक्षणीय नुकसान होते. याव्यतिरिक्त, इंधन मिश्रणाच्या घटकांच्या स्टोचिओमेट्रिक गुणोत्तरासह आदर्श ज्वलन परिस्थितीसाठी दबाव देखील आवश्यकतेपेक्षा कित्येक पट कमी असतो. परिणामी, थ्रस्टच्या प्रति युनिट विशिष्ट इंधनाचा वापर पारंपारिक इंजिनच्या तुलनेत 30-40% जास्त आहे.
पण बहुतेक मुख्य समस्यासतत विस्फोट आयोजित करण्याचे तत्व आहे. 60 च्या दशकात परत केलेल्या सतत गोलाकार विस्फोटाच्या अभ्यासातून दर्शविल्याप्रमाणे, विस्फोट ज्वलन फ्रंट ही एक जटिल शॉक वेव्ह रचना आहे ज्यामध्ये कमीतकमी दोन ट्रिपल कॉन्फिगरेशन असतात (तिहेरी शॉक वेव्ह कॉन्फिगरेशन बद्दल. संलग्न विस्फोट झोन असलेली अशी रचना, जसे की कोणत्याही थर्मोडायनामिक प्रणालीसह अभिप्राय, एकटे सोडले, संबंधित स्थिती घेणे कल किमान पातळीऊर्जा परिणामी, तिहेरी कॉन्फिगरेशन आणि डिटोनेशन दहन क्षेत्र एकमेकांशी जुळवून घेतले जातात जेणेकरून स्फोट दहन कमीत कमी संभाव्य व्हॉल्यूमसह कंकणाकृती अंतराच्या बाजूने डिटोनेशन फ्रंट हलवेल. इंजिन डिझायनरांनी विस्फोट ज्वलनासाठी निश्चित केलेल्या ध्येयाच्या हे अगदी विरुद्ध आहे.
तयार करण्यासाठी कार्यक्षम इंजिन RDE ला शॉक वेव्हचे इष्टतम तिहेरी कॉन्फिगरेशन तयार करणे आणि त्यात विस्फोट दहन क्षेत्र आयोजित करण्याची समस्या सोडवणे आवश्यक आहे. इष्टतम शॉक वेव्ह संरचना विविध मध्ये तयार करणे आवश्यक आहे तांत्रिक उपकरणे, उदाहरणार्थ, सुपरसोनिक वायु सेवनाच्या इष्टतम डिफ्यूझर्समध्ये. आजच्या अस्वीकार्य 15% वरून कमीतकमी 85% पर्यंत ज्वलन चेंबरच्या व्हॉल्यूममध्ये विस्फोट ज्वलनाच्या प्रमाणात संभाव्य वाढ करणे हे मुख्य कार्य आहे. Nichols आणि Wojciechowski डिझाइन्सवर आधारित विद्यमान इंजिन डिझाइन हे कार्य साध्य करू शकत नाहीत.
पुनरावलोकनकर्ते:उस्कोव्ह व्ही.एन., डॉक्टर ऑफ टेक्निकल सायन्सेस, सेंट पीटर्सबर्गच्या हायड्रोएरोमेकॅनिक्स विभागाचे प्राध्यापक राज्य विद्यापीठ, गणित आणि यांत्रिकी संकाय, सेंट पीटर्सबर्ग;
एमेल्यानोव्ह व्ही.एन., डॉक्टर ऑफ टेक्निकल सायन्सेस, प्रोफेसर, प्लाझ्मा गॅस डायनॅमिक्स आणि थर्मल इंजिनिअरिंग विभागाचे प्रमुख, BSTU "VOENMEH" यांचे नाव आहे. डी.एफ. उस्टिनोवा, सेंट पीटर्सबर्ग.
हे काम 14 ऑक्टोबर 2013 रोजी संपादकाला मिळाले.
ग्रंथसूची लिंक
बुलाट पी.व्ही., प्रोदान एन.व्ही. डिटोनेशन इंजिन प्रकल्पांचे पुनरावलोकन. रोटरी डिटोनेशन इंजिन्स // मूलभूत संशोधन. - 2013. - क्रमांक 10-8. – एस. १६७२-१६७५;URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=32642 (प्रवेशाची तारीख: 07/29/2019). "अकॅडमी ऑफ नॅचरल सायन्सेस" या प्रकाशन गृहाने प्रकाशित केलेली मासिके आम्ही तुमच्या लक्षात आणून देत आहोत.
सामान्य मोडमध्ये इंधनाचे डिटोनेशन दहन वापरणाऱ्या इंजिनांना डिटोनेशन इंजिन म्हणतात. इंजिन स्वतः (सैद्धांतिकदृष्ट्या) काहीही असू शकते - अंतर्गत ज्वलन इंजिन, जेट किंवा अगदी स्टीम. सिद्धांतामध्ये. तथापि, आत्तापर्यंत, अशा इंधन ज्वलन मोडची सर्व ज्ञात व्यावसायिकरित्या स्वीकार्य इंजिने, ज्यांना सामान्यतः "स्फोट" म्हणून संबोधले जाते, त्यांच्या... mmm... व्यावसायिक अस्वीकार्यतेमुळे वापरले गेले नाहीत.
स्रोत:
अर्ज काय देतो विस्फोट ज्वलनइंजिन मध्ये? मोठ्या प्रमाणात सुलभ आणि सामान्यीकरण करण्यासाठी, यासारखे काहीतरी:
फायदे
1. शॉक वेव्ह फ्रंटच्या गॅस डायनॅमिक्समुळे पारंपारिक ज्वलन डिटोनेशन ज्वलनसह बदलल्याने मिश्रणाच्या ज्वलनाची सैद्धांतिक कमाल साध्य करण्यायोग्य पूर्णता वाढते, ज्यामुळे ते वाढवणे शक्य होते. इंजिन कार्यक्षमता, आणि वापर सुमारे 5-20% कमी करा. हे सर्व प्रकारच्या इंजिनांसाठी खरे आहे, दोन्ही अंतर्गत ज्वलन इंजिन आणि जेट इंजिन.
2. इंधन मिश्रणाच्या एका भागाचा ज्वलन दर अंदाजे 10-100 पट वाढतो, याचा अर्थ असा होतो की अंतर्गत ज्वलन इंजिनला लिटर शक्ती (किंवा विशिष्ट थ्रस्ट प्रति किलोग्रॅम वस्तुमान) वाढवणे सैद्धांतिकदृष्ट्या शक्य आहे. जेट इंजिन) अंदाजे समान वेळा. हा घटक सर्व प्रकारच्या इंजिनसाठी देखील संबंधित आहे.
3. घटक फक्त सर्व प्रकारच्या जेट इंजिनांसाठी संबंधित आहे: ज्वलन कक्षामध्ये दहन प्रक्रिया सुपरसोनिक वेगाने होत असल्याने, आणि दहन कक्षातील तापमान आणि दाब लक्षणीयरीत्या वाढतात, वारंवार गती वाढवण्याची एक उत्कृष्ट सैद्धांतिक संधी आहे. नोजलमधून जेट प्रवाहाचा. ज्यामुळे थ्रस्ट, विशिष्ट आवेग, कार्यक्षमता आणि/किंवा इंजिनचे वजन आणि आवश्यक इंधन कमी होते.
हे तिन्ही घटक अतिशय महत्त्वाचे आहेत, परंतु ते क्रांतिकारक नाहीत, तर, निसर्गात उत्क्रांतीवादी आहेत. चौथा आणि पाचवा घटक क्रांतिकारक आहेत आणि ते फक्त जेट इंजिनांना लागू होतात:
4. केवळ डिटोनेशन तंत्रज्ञानाच्या वापरामुळे उप-श्रेणीच्या व्यावहारिक आणि मोठ्या प्रमाणात विकासासाठी स्वीकार्य वस्तुमान, आकार आणि थ्रस्टचे डायरेक्ट-फ्लो (आणि म्हणून वातावरणातील ऑक्सिडायझर वापरून!) सार्वत्रिक जेट इंजिन तयार करणे शक्य होते. -, सुपर-, आणि हायपरसोनिक गती 0-20Max.
5.केवळ विस्फोट तंत्रज्ञानामुळे रासायनिक रॉकेट इंजिनमधून इंधन-ऑक्सिडायझर पिळून काढणे शक्य होते (स्टीम इंधन-ऑक्सिडायझर) गती पॅरामीटर्सत्यांच्यासाठी आवश्यक विस्तृत अनुप्रयोगइंटरप्लॅनेटरी फ्लाइट्समध्ये.
P.4 आणि 5. सैद्धांतिकदृष्ट्या आम्हाला प्रकट करतात अ) स्वस्त रस्ताजवळच्या अंतराळात, आणि ब) 3500 टन पेक्षा जास्त वजनाची राक्षसी सुपर-हेवी प्रक्षेपण वाहने न बनवता, जवळच्या ग्रहांवर मानवयुक्त प्रक्षेपणासाठी रस्ता.
डिटोनेशन इंजिनचे तोटे त्यांच्या फायद्यातून उद्भवतात:
स्रोत:
1. ज्वलन दर इतका जास्त आहे की बहुतेकदा ही इंजिने केवळ चक्रीयपणे चालवण्यासाठी बनविली जाऊ शकतात: सेवन-दहन-एक्झॉस्ट. जे जास्तीत जास्त साध्य करण्यायोग्य लिटर पॉवर आणि/किंवा थ्रस्ट कमीत कमी तीन वेळा कमी करते, काहीवेळा कल्पनेच्या उद्देशालाच पराभूत करते.
2. डिटोनेशन इंजिनच्या दहन कक्षातील तापमान, दाब आणि त्यांच्या वाढीचे दर असे आहेत की ते आम्हाला ज्ञात असलेल्या बहुतेक सामग्रीचा थेट वापर वगळतात. ते सर्व एक साधे, स्वस्त आणि कार्यक्षम इंजिन तयार करण्यासाठी खूप कमकुवत आहेत. एकतर मूलभूतपणे नवीन सामग्रीचे संपूर्ण कुटुंब आवश्यक आहे किंवा अद्याप सिद्ध न झालेल्या डिझाइन युक्त्या वापरणे आवश्यक आहे. आमच्याकडे साहित्य नाही आणि डिझाइनमध्ये पुन्हा गुंतागुंत केल्याने संपूर्ण कल्पना निरर्थक बनते.
तथापि, असे क्षेत्र आहे ज्यामध्ये विस्फोट इंजिन टाळता येत नाहीत. हे 2-20 कमाल गती श्रेणीसह आर्थिकदृष्ट्या व्यवहार्य वातावरणीय हायपरसाऊंड आहे. म्हणून, लढाई तीन आघाड्यांवर जाते:
1. दहन चेंबरमध्ये सतत विस्फोटासह इंजिन आकृती तयार करणे. ज्यासाठी सुपरकॉम्प्युटर आणि त्यांच्या हेमोडायनॅमिक्सची गणना करण्यासाठी गैर-क्षुल्लक सैद्धांतिक दृष्टिकोन आवश्यक आहेत. या क्षेत्रात, शापित क्विल्टेड जॅकेट, नेहमीप्रमाणे, पुढाकार घेतात आणि जगात प्रथमच त्यांनी सैद्धांतिकरित्या दर्शविले की एक सतत प्रतिनिधीमंडळ शक्य आहे. शोध, शोध, पेटंट - एवढेच. आणि त्यांनी गंजलेल्या पाईप्स आणि रॉकेलपासून एक व्यावहारिक रचना बनवण्यास सुरुवात केली.
2. निर्मिती रचनात्मक उपायकरत आहे संभाव्य अनुप्रयोगक्लासिक साहित्य. मद्यधुंद अस्वलांसह क्विल्टेड जॅकेटचा धिक्कार करा, आणि येथे ते प्रथम आले आणि त्यांनी प्रयोगशाळा मल्टी-चेंबर इंजिन बनवले, जे आधीपासूनच अनिश्चित काळासाठी कार्य करते. थ्रस्ट Su27 इंजिन सारखा आहे आणि वजन इतके आहे की एक (एक!) आजोबा ते हातात धरू शकतात. पण वोडका जळत असल्याने इंजिन धडधडत निघाले. पण हा बास्टर्ड इतका स्वच्छपणे काम करतो की तुम्ही ते स्वयंपाकघरातही चालू करू शकता (जेथे रजाईचे जाकीट वोडका आणि बाललाईकाच्या मध्यांतराने ते धुऊन टाकतात)
3. भविष्यातील इंजिनसाठी सुपरमटेरियल्सची निर्मिती. हे क्षेत्र सर्वात घट्ट आणि सर्वात गुप्त आहे. मला त्यातल्या प्रगतीची माहिती नाही.
वरील आधारे, स्फोटाच्या संभाव्यतेचा विचार करूया, पिस्टन अंतर्गत ज्वलन इंजिन. म्हणून ओळखले जाते, दहन चेंबर मध्ये दबाव वाढ क्लासिक आकार, अंतर्गत ज्वलन इंजिनमध्ये विस्फोट दरम्यान होतो वेगवान गतीआवाज समान डिझाइनमध्ये राहून, यांत्रिक पिस्टन बनविण्याचा कोणताही मार्ग नाही आणि लक्षणीय संबंधित वस्तुमानांसह, सिलेंडरमध्ये अंदाजे समान वेगाने हलवा. शास्त्रीय टाइमिंग बेल्ट देखील अशा वेगाने काम करू शकत नाही. म्हणून, क्लासिक अंतर्गत ज्वलन इंजिनचे थेट स्फोटात रूपांतर करणे व्यावहारिक दृष्टिकोनातून निरर्थक आहे. इंजिन पुन्हा डिझाइन करणे आवश्यक आहे. परंतु आपण हे करणे सुरू करताच, हे दिसून येते की या डिझाइनमधील पिस्टन फक्त आहे अतिरिक्त तपशील. म्हणून, IMHO, पिस्टन विस्फोट अंतर्गत ज्वलन इंजिनहे एक अनाक्रोनिझम आहे.
ल्युल्का एक्सपेरिमेंटल डिझाईन ब्युरोने केरोसीन-एअर मिश्रणाच्या दोन-स्टेज ज्वलनासह पल्सेटिंग रेझोनेटर डिटोनेशन इंजिनचा प्रोटोटाइप विकसित, उत्पादित आणि चाचणी केली. ITAR-TASS च्या अहवालानुसार, सरासरी मोजलेले इंजिन थ्रस्ट सुमारे शंभर किलोग्रॅम होते आणि सतत ऑपरेशनचा कालावधी दहा मिनिटांपेक्षा जास्त होता. या वर्षाच्या अखेरीस, डिझाईन ब्युरो पूर्ण-आकाराचे स्पंदन करणारे डिटोनेशन इंजिन तयार करण्याचा आणि चाचणी करण्याचा मानस आहे.
ल्युल्का डिझाईन ब्यूरोचे मुख्य डिझायनर, अलेक्झांडर तारासोव्ह यांच्या मते, चाचण्यांदरम्यान, टर्बोजेटचे वैशिष्ट्यपूर्ण ऑपरेटिंग मोड आणि रामजेट इंजिन. विशिष्ट थ्रस्टची मोजलेली मूल्ये आणि विशिष्ट वापरपारंपारिक एअर-ब्रेथिंग इंजिनपेक्षा इंधन 30-50 टक्के चांगले होते. प्रयोगांदरम्यान, नवीन इंजिन वारंवार चालू आणि बंद केले जात होते, तसेच ट्रॅक्शन कंट्रोल देखील होते.
केलेल्या संशोधनाच्या आधारे, चाचणीतून मिळालेला डेटा, तसेच सर्किट डिझाइन विश्लेषणाच्या आधारे, ल्युल्का डिझाईन ब्युरो स्पंदन करणाऱ्या डिटोनेशन एअरक्राफ्ट इंजिनच्या संपूर्ण कुटुंबाचा विकास करण्याचा प्रस्ताव ठेवत आहे. विशेषतः, मानवरहित हवाई वाहनांसाठी शॉर्ट-लाइफ इंजिन आणि सुपरसोनिक क्रूझिंग फ्लाइटसाठी क्षेपणास्त्रे आणि विमान इंजिन तयार केले जाऊ शकतात.
भविष्यात, नवीन तंत्रज्ञानावर आधारित, रॉकेट आणि स्पेस सिस्टमसाठी इंजिन आणि एकत्रित पॉवर प्लांट्सवातावरणात आणि पलीकडे उड्डाण करण्यास सक्षम विमान.
डिझाईन ब्युरोनुसार, नवीन इंजिनांमुळे विमानाचे थ्रस्ट-टू-वेट रेशो 1.5-2 पटीने वाढेल. याव्यतिरिक्त, अशा पॉवर प्लांट्सचा वापर करताना, उड्डाण श्रेणी किंवा विमानाच्या शस्त्रांचे वजन 30-50 टक्क्यांनी वाढू शकते. त्याच वेळी, नवीन इंजिनांचे विशिष्ट गुरुत्व पारंपारिक जेट पॉवर प्लांटच्या तुलनेत 1.5-2 पट कमी असेल.
मार्च 2011 मध्ये असे नोंदवले गेले होते की रशियामध्ये स्पंदन करणारे डिटोनेशन इंजिन तयार करण्याचे काम सुरू आहे. ल्युल्का डिझाईन ब्युरोचा समावेश असलेल्या सॅटर्न रिसर्च अँड प्रोडक्शन असोसिएशनचे व्यवस्थापकीय संचालक इल्या फेडोरोव्ह यांनी हे सांगितले. फेडोरोव्हने कोणत्या प्रकारच्या विस्फोट इंजिनवर चर्चा केली जात आहे हे निर्दिष्ट केले नाही.
सध्या, तीन प्रकारचे पल्सेटिंग इंजिन ओळखले जातात: वाल्व, वाल्वलेस आणि विस्फोट. या पॉवर प्लांट्सचे कार्य तत्त्व म्हणजे वेळोवेळी ज्वलन कक्षाला इंधन आणि ऑक्सिडायझरचा पुरवठा करणे, जेथे इंधनाचे मिश्रण प्रज्वलित होते आणि ज्वलन उत्पादने नोजलमधून बाहेर पडतात. जेट जोर. पारंपारिक जेट इंजिनमधील फरक म्हणजे इंधन मिश्रणाचा विस्फोट ज्वलन, ज्यामध्ये दहन पुढचा भाग आवाजाच्या वेगापेक्षा वेगाने प्रसारित होतो.
धडधडत जेट यंत्रस्वीडिश अभियंता मार्टिन वायबर्ग यांनी 19 व्या शतकाच्या शेवटी शोध लावला होता. पल्सेटिंग इंजिन उत्पादनासाठी सोपे आणि स्वस्त मानले जाते, परंतु इंधन ज्वलनाच्या वैशिष्ट्यांमुळे ते अविश्वसनीय आहे. पहिला नवीन प्रकारदुसऱ्या महायुद्धात जर्मन व्ही-१ क्रूझ क्षेपणास्त्रांवर या इंजिनचा व्यावसायिक वापर करण्यात आला. ते Argus-Werken पासून Argus As-014 इंजिनसह सुसज्ज होते.
सध्या, जगातील अनेक प्रमुख संरक्षण कंपन्या अत्यंत कार्यक्षम पल्स जेट इंजिनच्या विकासासाठी संशोधनात गुंतलेल्या आहेत. विशेषतः SNECMA आणि अमेरिकन या फ्रेंच कंपनीकडून हे काम सुरू आहे जनरल इलेक्ट्रिकआणि प्रॅट आणि व्हिटनी. 2012 मध्ये, यूएस नेव्हल रिसर्च लॅबोरेटरीने स्पिन डिटोनेशन इंजिन विकसित करण्याचा आपला इरादा जाहीर केला, जो जहाजांवर पारंपारिक गॅस टर्बाइन पॉवर प्लांट्सची जागा घेईल.
यूएस नेव्ही रिसर्च लॅबोरेटरी (NRL) एक रोटेशनल, किंवा स्पिन, डिटोनेशन इंजिन (रोटेटिंग डिटोनेशन इंजिन, RDE) विकसित करण्याचा मानस आहे, जे भविष्यात जहाजांवरील पारंपारिक गॅस टर्बाइन पॉवर प्लांट्सची जागा घेऊ शकेल. एनआरएलच्या मते, नवीन इंजिने सैन्याला उर्जा संयंत्रांची ऊर्जा कार्यक्षमता वाढवताना इंधनाचा वापर कमी करण्यास अनुमती देतील.
यूएस नेव्ही सध्या 129 जहाजांवर 430 गॅस टर्बाइन इंजिन (GTEs) चालवते. ते दरवर्षी दोन अब्ज डॉलर्सचे इंधन वापरतात. NRL चा अंदाज आहे की RDE लष्करी इंधन खर्चात दरवर्षी $400 दशलक्ष पर्यंत बचत करू शकते. RDEs पारंपारिक गॅस टर्बाइन इंजिनपेक्षा दहा टक्के अधिक ऊर्जा निर्माण करण्यास सक्षम असतील. RDE प्रोटोटाइप आधीच तयार केला गेला आहे, परंतु अशी इंजिने ताफ्यात कधी प्रवेश करतील हे अद्याप अज्ञात आहे.
RDE हे पल्सेटिंग डिटोनेशन इंजिन (पल्स डिटोनेशन इंजिन, PDE) तयार करताना मिळालेल्या NRL च्या घडामोडींवर आधारित आहे. अशा पॉवर प्लांटचे ऑपरेशन इंधन मिश्रणाच्या स्थिर विस्फोट ज्वलनावर आधारित आहे.
स्पिन डिटोनेशन इंजिन स्पंदन करणाऱ्यांपेक्षा भिन्न असतात कारण त्यांच्यातील इंधन मिश्रणाचे विस्फोटक दहन सतत होत असते ─ दहन पुढचा भाग कंकणाकृती दहन कक्षेत फिरतो, ज्यामध्ये इंधन मिश्रणसतत अपडेट केले जाते.
मिलिटरी-इंडस्ट्रियल कुरिअर प्रकाशनाने यशस्वी क्षेपणास्त्र तंत्रज्ञानाच्या क्षेत्रातील चांगली बातमी दिली आहे. रशियामध्ये विस्फोटक रॉकेट इंजिनची चाचणी घेण्यात आली आहे, असे उपपंतप्रधान दिमित्री रोगोझिन यांनी शुक्रवारी त्यांच्या फेसबुक पेजवर सांगितले.
"ॲडव्हान्स्ड रिसर्च फाउंडेशन प्रोग्रामच्या चौकटीत विकसित केलेल्या तथाकथित डिटोनेशन रॉकेट इंजिनची यशस्वी चाचणी घेण्यात आली आहे," इंटरफॅक्स-एव्हीएन उपपंतप्रधानांना उद्धृत करते.
असे मानले जाते की विस्फोट रॉकेट इंजिन तथाकथित मोटर हायपरसाऊंडची संकल्पना अंमलात आणण्याचा एक मार्ग आहे, म्हणजेच, सक्षम हायपरसोनिक विमानाची निर्मिती. स्वतःचे इंजिनमॅच 4 - 6 च्या वेगापर्यंत पोहोचा (मॅक हा आवाजाचा वेग आहे).
russia-reborn.ru पोर्टल डिटोनेशन रॉकेट इंजिन्सच्या संदर्भात रशियातील आघाडीच्या विशेष इंजिन तज्ञांपैकी एकाची मुलाखत प्रदान करते.
NPO Energomash चे मुख्य डिझायनर Petr Levochkin यांची मुलाखत. शिक्षणतज्ज्ञ व्ही.पी. ग्लुश्को."
भविष्यातील हायपरसॉनिक क्षेपणास्त्रांसाठी इंजिन तयार केले जात आहेत
तथाकथित डिटोनेशन रॉकेट इंजिनची यशस्वी चाचणी घेण्यात आली आहे, ज्यामुळे अतिशय मनोरंजक परिणाम मिळतात. या दिशेने विकासकामे सुरूच राहणार आहेत.
डिटोनेशन म्हणजे स्फोट. ते व्यवस्थापित करता येईल का? अशा इंजिनांवर आधारित हायपरसोनिक शस्त्रे तयार करणे शक्य आहे का? जे रॉकेट इंजिनते निर्जन आणि मानवयुक्त वाहने जवळच्या अवकाशात सोडतील का? आम्ही उपमहासंचालक - एनपीओ एनरगोमाश नावाच्या मुख्य डिझायनरशी याबद्दल बोललो. शिक्षणतज्ज्ञ व्ही.पी. ग्लुश्को" पायोटर लेवोचकिन द्वारे.
Petr Sergeevich, नवीन इंजिन कोणत्या संधी उघडतात?
Petr Levochkin: जर आपण नजीकच्या भविष्याबद्दल बोललो तर, आज आम्ही अंगारा A5V आणि Soyuz-5 सारख्या रॉकेटसाठी तसेच पूर्व-डिझाइन टप्प्यावर असलेल्या आणि सामान्य लोकांना अज्ञात असलेल्या इतर इंजिनांवर काम करत आहोत. सर्वसाधारणपणे, आमची इंजिने खगोलीय पिंडाच्या पृष्ठभागावरून रॉकेट उचलण्यासाठी डिझाइन केलेली असतात. आणि ते काहीही असू शकते - स्थलीय, चंद्र, मंगळ. म्हणून, जर चंद्र किंवा मंगळाचे कार्यक्रम राबवले गेले तर आम्ही निश्चितपणे त्यात भाग घेऊ.
आधुनिक रॉकेट इंजिनची कार्यक्षमता काय आहे आणि त्यांना सुधारण्याचे मार्ग आहेत का?
पेट्र लेव्होचकिन: जर आपण इंजिनच्या उर्जा आणि थर्मोडायनामिक पॅरामीटर्सबद्दल बोललो तर आपण असे म्हणू शकतो की आपली, तसेच आजची सर्वोत्तम विदेशी रासायनिक रॉकेट इंजिने एका विशिष्ट परिपूर्णतेपर्यंत पोहोचली आहेत. उदाहरणार्थ, इंधनाच्या ज्वलनाची पूर्णता 98.5 टक्क्यांपर्यंत पोहोचते. म्हणजेच, इंजिनमधील इंधनाची जवळजवळ सर्व रासायनिक ऊर्जा नोजलमधून वाहणाऱ्या वायू प्रवाहाच्या थर्मल उर्जेमध्ये रूपांतरित होते.
इंजिन वेगवेगळ्या दिशेने सुधारले जाऊ शकतात. यामध्ये अधिक ऊर्जा-केंद्रित इंधन घटकांचा वापर, नवीन सर्किट सोल्यूशन्सचा परिचय आणि दहन कक्षातील दाब वाढणे समाविष्ट आहे. श्रम तीव्रता कमी करण्यासाठी आणि परिणामी रॉकेट इंजिनची किंमत कमी करण्यासाठी ॲडिटीव्हसह नवीन तंत्रज्ञानाचा वापर ही दुसरी दिशा आहे. हे सर्व आउटपुट खर्च कमी करण्यासाठी ठरतो पेलोड.
तथापि, जवळून तपासणी केल्यावर, हे स्पष्ट होते की इंजिनची ऊर्जा कार्यक्षमता वाढते पारंपारिक मार्गअप्रभावी
इंधनाच्या नियंत्रित स्फोटाचा वापर केल्याने रॉकेटचा वेग ध्वनीच्या वेगाच्या आठ पटीने वाढू शकतो
का?
Petr Levochkin: दहन कक्षातील दाब आणि इंधन प्रवाह वाढल्याने नैसर्गिकरित्या इंजिनचा जोर वाढेल. परंतु यासाठी चेंबरच्या भिंती आणि पंपांची जाडी वाढवणे आवश्यक आहे. परिणामी, संरचनेची जटिलता आणि त्याचे वस्तुमान वाढते आणि ऊर्जा वाढणे इतके मोठे नाही. गेम मेणबत्तीला किंमत देणार नाही.
म्हणजेच रॉकेट इंजिनांनी त्यांच्या विकासाचे साधन संपवले आहे का?
Petr Levochkin: नक्की नाही. तांत्रिक दृष्टीने, इंट्रामोटर प्रक्रियेची कार्यक्षमता वाढवून ते सुधारले जाऊ शकतात. बाहेर जाणाऱ्या जेटच्या ऊर्जेमध्ये रासायनिक ऊर्जेचे थर्मोडायनामिक रूपांतरणाचे चक्र आहेत, जे रॉकेट इंधनाच्या शास्त्रीय ज्वलनापेक्षा अधिक कार्यक्षम आहेत. हे डिटोनेशन दहन चक्र आणि हम्फ्री चक्राशी जवळून संबंधित आहे.
इंधनाच्या स्फोटाचा परिणाम 1940 मध्ये आमच्या देशबांधव, नंतरचे शिक्षणतज्ज्ञ याकोव्ह बोरिसोविच झेलडोविच यांनी शोधला होता. सराव मध्ये या प्रभावाची अंमलबजावणी रॉकेट विज्ञान मध्ये खूप मोठ्या संभावना वचन दिले. त्याच वर्षांत जर्मन लोकांनी विस्फोट ज्वलन प्रक्रियेचा सक्रियपणे अभ्यास केला हे आश्चर्यकारक नाही. पण पूर्णत: यशस्वी न झालेल्या प्रयोगांच्या पलीकडे त्यांची प्रगती झाली नाही.
सैद्धांतिक गणनेतून असे दिसून आले आहे की आधुनिक द्रव-प्रोपेलेंट इंजिनच्या चेंबरमध्ये लागू केलेल्या स्थिर दाबाने इंधनाच्या ज्वलनाशी संबंधित आयसोबॅरिक चक्रापेक्षा विस्फोट दहन 25 टक्के अधिक कार्यक्षम आहे.
शास्त्रीय ज्वलनाच्या तुलनेत डिटोनेशन दहनचे फायदे काय आहेत?
Petr Levochkin: क्लासिक ज्वलन प्रक्रिया सबसोनिक आहे. विस्फोट - सुपरसोनिक. एका लहान व्हॉल्यूममधील प्रतिक्रियेचा वेग प्रचंड उष्णता सोडण्यास कारणीभूत ठरतो - हे सबसोनिक ज्वलनाच्या तुलनेत हजारो पटीने जास्त आहे, शास्त्रीय रॉकेट इंजिनमध्ये बर्निंग इंधनाच्या समान वस्तुमानासह लागू केले जाते. आणि आमच्यासाठी, इंजिन शास्त्रज्ञ, याचा अर्थ असा आहे की विस्फोट इंजिनच्या लक्षणीय लहान परिमाणांसह आणि कमी इंधन वस्तुमानासह, आम्ही प्रचंड आधुनिक द्रव रॉकेट इंजिनांप्रमाणेच जोर मिळवू शकतो.
परदेशातही इंधनाचे विस्फोटक ज्वलन करणारी इंजिने विकसित होत आहेत हे गुपित आहे. आमची पदे काय आहेत? आपण कनिष्ठ आहोत, आपण त्यांच्या स्तरावर आहोत की आपण नेतृत्व करत आहोत?
पेट्र लेवोचकिन: आम्ही हार मानत नाही - हे निश्चित आहे. पण आम्ही आघाडीवर आहोत असे मी म्हणू शकत नाही. विषय अगदी बंद आहे. मुख्य तांत्रिक रहस्यांपैकी एक म्हणजे रॉकेट इंजिनचे इंधन आणि ऑक्सिडायझर जळत नाही, परंतु ज्वलन कक्ष नष्ट न करता स्फोट होतो याची खात्री कशी करावी. म्हणजेच वास्तविक स्फोट नियंत्रित आणि आटोपशीर बनवणे. संदर्भासाठी: विस्फोट म्हणजे सुपरसोनिक शॉक वेव्हच्या समोरील इंधनाचे ज्वलन. स्पंदित स्फोटात फरक केला जातो, जेव्हा शॉक वेव्ह चेंबरच्या अक्षाच्या बाजूने फिरते आणि एक दुसऱ्याची जागा घेते, तसेच सतत (स्पिन) विस्फोट, जेव्हा चेंबरमधील शॉक वेव्ह वर्तुळात फिरतात.
आमच्या माहितीनुसार, तुमच्या तज्ञांच्या सहभागाने विस्फोट ज्वलनाचे प्रायोगिक अभ्यास केले गेले आहेत. काय परिणाम प्राप्त झाले?
पेट्र लेवोचकिन: द्रव विस्फोट रॉकेट इंजिनचे मॉडेल चेंबर तयार करण्यासाठी कार्य केले गेले. प्रगत संशोधन फाउंडेशनच्या संरक्षणाखाली आघाडीच्या शास्त्रज्ञांच्या मोठ्या सहकार्याने या प्रकल्पावर काम केले. वैज्ञानिक केंद्रेरशिया. त्यांपैकी इन्स्टिट्यूट ऑफ हायड्रोडायनॅमिक्सचे नाव आहे. M.A. Lavrentyeva, MAI, "Keldysh Center", केंद्रीय संस्थाएव्हिएशन इंजिन बिल्डिंगचे नाव. पी.आय. बारानोवा, यांत्रिकी आणि गणित विद्याशाखा, मॉस्को स्टेट युनिव्हर्सिटी. आम्ही केरोसीनचा इंधन म्हणून आणि वायू ऑक्सिजनचा ऑक्सिडायझर म्हणून वापर करण्याचा प्रस्ताव दिला. सैद्धांतिक आणि प्रायोगिक संशोधनाच्या प्रक्रियेत, अशा घटकांचा वापर करून विस्फोट रॉकेट इंजिन तयार करण्याची शक्यता पुष्टी झाली. मिळालेल्या डेटाच्या आधारे, आम्ही 2 टन थ्रस्ट आणि सुमारे 40 एटीएम ज्वलन चेंबरमध्ये दाब असलेले मॉडेल डेटोनेशन चेंबर विकसित केले, तयार केले आणि यशस्वीरित्या चाचणी केली.
ही समस्या केवळ रशियामध्येच नव्हे तर जगात प्रथमच सोडविली गेली. त्यामुळे अर्थातच अडचणी आल्या. प्रथम, रॉकेलसह ऑक्सिजनचे स्थिर विस्फोट सुनिश्चित करण्याशी संबंधित, आणि दुसरे म्हणजे, पडदा थंड न करता चेंबरच्या अग्निशामक भिंतीचे विश्वसनीय कूलिंग सुनिश्चित करणे आणि इतर अनेक समस्या, ज्याचे सार केवळ तज्ञांनाच समजू शकते.
मिलिटरी-इंडस्ट्रियल कुरिअर प्रकाशनाने यशस्वी क्षेपणास्त्र तंत्रज्ञानाच्या क्षेत्रातील चांगली बातमी दिली आहे. रशियामध्ये विस्फोटक रॉकेट इंजिनची चाचणी घेण्यात आली आहे, असे उपपंतप्रधान दिमित्री रोगोझिन यांनी शुक्रवारी त्यांच्या फेसबुक पेजवर सांगितले.
"ॲडव्हान्स्ड रिसर्च फाउंडेशन प्रोग्रामच्या चौकटीत विकसित केलेल्या तथाकथित डिटोनेशन रॉकेट इंजिनची यशस्वी चाचणी घेण्यात आली आहे," इंटरफॅक्स-एव्हीएन उपपंतप्रधानांना उद्धृत करते.
असे मानले जाते की विस्फोट रॉकेट इंजिन तथाकथित मोटर हायपरसाऊंडची संकल्पना अंमलात आणण्याचा एक मार्ग आहे, म्हणजेच, मॅच 4 - 6 (मॅक - आवाजाचा वेग) च्या वेगापर्यंत पोहोचण्यास सक्षम हायपरसोनिक विमानाची निर्मिती. त्यांचे स्वतःचे इंजिन.
russia-reborn.ru पोर्टल डिटोनेशन रॉकेट इंजिन्सच्या संदर्भात रशियातील आघाडीच्या विशेष इंजिन तज्ञांपैकी एकाची मुलाखत प्रदान करते.
NPO Energomash चे मुख्य डिझायनर Pyotr Levochkin यांची मुलाखत व्ही.पी. ग्लुश्को यांच्या नावावर आहे.
भविष्यातील हायपरसॉनिक क्षेपणास्त्रांसाठी इंजिन तयार केले जात आहेत
तथाकथित डिटोनेशन रॉकेट इंजिनची यशस्वी चाचणी घेण्यात आली आहे, ज्यामुळे अतिशय मनोरंजक परिणाम मिळतात. या दिशेने विकासकामे सुरूच राहणार आहेत.
डिटोनेशन म्हणजे स्फोट. ते व्यवस्थापित करता येईल का? अशा इंजिनांवर आधारित हायपरसोनिक शस्त्रे तयार करणे शक्य आहे का? कोणते रॉकेट इंजिन निर्जन आणि मानवयुक्त वाहने जवळच्या अवकाशात सोडतील? उपमहासंचालक - एनपीओ एनरगोमाशचे मुख्य डिझायनर व्ही.पी. ग्लुश्को, पीटर लेवोचकिन यांच्याशी आमचे संभाषण याबद्दल होते.
Petr Sergeevich, नवीन इंजिन कोणत्या संधी उघडतात?
Petr Levochkin: जर आपण नजीकच्या भविष्याबद्दल बोललो तर, आज आम्ही अंगारा A5V आणि Soyuz-5 सारख्या रॉकेटसाठी तसेच पूर्व-डिझाइन टप्प्यावर असलेल्या आणि सामान्य लोकांना अज्ञात असलेल्या इतर इंजिनांवर काम करत आहोत. सर्वसाधारणपणे, आमची इंजिने खगोलीय पिंडाच्या पृष्ठभागावरून रॉकेट उचलण्यासाठी डिझाइन केलेली असतात. आणि ते काहीही असू शकते - स्थलीय, चंद्र, मंगळ. म्हणून, जर चंद्र किंवा मंगळाचे कार्यक्रम राबवले गेले तर आम्ही निश्चितपणे त्यात भाग घेऊ.
आधुनिक रॉकेट इंजिनची कार्यक्षमता काय आहे आणि त्यांना सुधारण्याचे मार्ग आहेत का?
पेट्र लेव्होचकिन: जर आपण इंजिनच्या उर्जा आणि थर्मोडायनामिक पॅरामीटर्सबद्दल बोललो तर आपण असे म्हणू शकतो की आपली, तसेच आजची सर्वोत्तम विदेशी रासायनिक रॉकेट इंजिने एका विशिष्ट परिपूर्णतेपर्यंत पोहोचली आहेत. उदाहरणार्थ, इंधनाच्या ज्वलनाची पूर्णता 98.5 टक्क्यांपर्यंत पोहोचते. म्हणजेच, इंजिनमधील इंधनाची जवळजवळ सर्व रासायनिक ऊर्जा नोजलमधून वाहणाऱ्या वायू प्रवाहाच्या थर्मल उर्जेमध्ये रूपांतरित होते.
इंजिन वेगवेगळ्या दिशेने सुधारले जाऊ शकतात. यामध्ये अधिक ऊर्जा-केंद्रित इंधन घटकांचा वापर, नवीन सर्किट सोल्यूशन्सचा परिचय आणि दहन कक्षातील दाब वाढणे समाविष्ट आहे. श्रम तीव्रता कमी करण्यासाठी आणि परिणामी रॉकेट इंजिनची किंमत कमी करण्यासाठी ॲडिटीव्हसह नवीन तंत्रज्ञानाचा वापर ही दुसरी दिशा आहे. या सर्वांमुळे लॉन्च केलेल्या पेलोडची किंमत कमी होते.
तथापि, जवळून तपासणी केल्यावर, हे स्पष्ट होते की पारंपारिक पद्धतीने इंजिनची उर्जा वैशिष्ट्ये वाढवणे अप्रभावी आहे.
इंधनाच्या नियंत्रित स्फोटाचा वापर केल्याने रॉकेटचा वेग ध्वनीच्या वेगाच्या आठ पटीने वाढू शकतो
का?
Petr Levochkin: दहन कक्षातील दाब आणि इंधन प्रवाह वाढल्याने नैसर्गिकरित्या इंजिनचा जोर वाढेल. परंतु यासाठी चेंबरच्या भिंती आणि पंपांची जाडी वाढवणे आवश्यक आहे. परिणामी, संरचनेची जटिलता आणि त्याचे वस्तुमान वाढते आणि ऊर्जा वाढणे इतके मोठे नाही. गेम मेणबत्तीला किंमत देणार नाही.
म्हणजेच रॉकेट इंजिनांनी त्यांच्या विकासाचे साधन संपवले आहे का?
Petr Levochkin: नक्की नाही. तांत्रिक दृष्टीने, इंट्रामोटर प्रक्रियेची कार्यक्षमता वाढवून ते सुधारले जाऊ शकतात. बाहेर जाणाऱ्या जेटच्या ऊर्जेमध्ये रासायनिक ऊर्जेचे थर्मोडायनामिक रूपांतरणाचे चक्र आहेत, जे रॉकेट इंधनाच्या शास्त्रीय ज्वलनापेक्षा अधिक कार्यक्षम आहेत. हे डिटोनेशन दहन चक्र आणि हम्फ्री चक्राशी जवळून संबंधित आहे.
इंधनाच्या स्फोटाचा परिणाम स्वतः आमच्या देशबांधवांनी शोधला होता - नंतरचे शिक्षणतज्ज्ञ याकोव्ह बोरिसोविच झेलडोविच 1940 मध्ये. सराव मध्ये या प्रभावाची अंमलबजावणी रॉकेट विज्ञान मध्ये खूप मोठ्या संभावना वचन दिले. त्याच वर्षांत जर्मन लोकांनी विस्फोट ज्वलन प्रक्रियेचा सक्रियपणे अभ्यास केला हे आश्चर्यकारक नाही. पण पूर्णत: यशस्वी न झालेल्या प्रयोगांच्या पलीकडे त्यांची प्रगती झाली नाही.
सैद्धांतिक गणनेतून असे दिसून आले आहे की आधुनिक द्रव-प्रोपेलेंट इंजिनच्या चेंबरमध्ये लागू केलेल्या स्थिर दाबाने इंधनाच्या ज्वलनाशी संबंधित आयसोबॅरिक चक्रापेक्षा विस्फोट दहन 25 टक्के अधिक कार्यक्षम आहे.
शास्त्रीय ज्वलनाच्या तुलनेत डिटोनेशन दहनचे फायदे काय आहेत?
Petr Levochkin: शास्त्रीय ज्वलन प्रक्रिया सबसोनिक आहे. विस्फोट - सुपरसोनिक. एका लहान व्हॉल्यूममधील प्रतिक्रियेचा वेग प्रचंड उष्णता सोडण्यास कारणीभूत ठरतो - हे सबसोनिक ज्वलनाच्या तुलनेत हजारो पटीने जास्त आहे, शास्त्रीय रॉकेट इंजिनमध्ये बर्निंग इंधनाच्या समान वस्तुमानासह लागू केले जाते. आणि आमच्यासाठी, इंजिन शास्त्रज्ञ, याचा अर्थ असा आहे की विस्फोट इंजिनच्या लक्षणीय लहान परिमाणांसह आणि कमी इंधन वस्तुमानासह, आम्ही प्रचंड आधुनिक द्रव रॉकेट इंजिनांप्रमाणेच जोर मिळवू शकतो.
परदेशातही इंधनाचे विस्फोटक ज्वलन करणारी इंजिने विकसित होत आहेत हे गुपित आहे. आमची पदे काय आहेत? आपण कनिष्ठ आहोत, आपण त्यांच्या स्तरावर आहोत की आपण नेतृत्व करत आहोत?
पेट्र लेवोचकिन: आम्ही हार मानत नाही - हे निश्चित आहे. पण आम्ही आघाडीवर आहोत असे मी म्हणू शकत नाही. विषय अगदी बंद आहे. मुख्य तांत्रिक रहस्यांपैकी एक म्हणजे रॉकेट इंजिनचे इंधन आणि ऑक्सिडायझर जळत नाही, परंतु ज्वलन कक्ष नष्ट न करता स्फोट होतो याची खात्री कशी करावी. म्हणजेच वास्तविक स्फोट नियंत्रित आणि आटोपशीर बनवणे. संदर्भासाठी: विस्फोट म्हणजे सुपरसोनिक शॉक वेव्हच्या समोरील इंधनाचे ज्वलन. स्पंदित स्फोटात फरक केला जातो, जेव्हा शॉक वेव्ह चेंबरच्या अक्षाच्या बाजूने फिरते आणि एक दुसऱ्याची जागा घेते, तसेच सतत (स्पिन) विस्फोट, जेव्हा चेंबरमधील शॉक वेव्ह वर्तुळात फिरतात.
आमच्या माहितीनुसार, तुमच्या तज्ञांच्या सहभागाने विस्फोट ज्वलनाचे प्रायोगिक अभ्यास केले गेले आहेत. काय परिणाम प्राप्त झाले?
पेट्र लेवोचकिन: द्रव विस्फोट रॉकेट इंजिनचे मॉडेल चेंबर तयार करण्यासाठी कार्य केले गेले. रशियामधील अग्रगण्य वैज्ञानिक केंद्रांच्या मोठ्या सहकार्याने प्रगत संशोधनासाठी फाउंडेशनच्या संरक्षणाखाली या प्रकल्पावर काम केले. त्यांपैकी इन्स्टिट्यूट ऑफ हायड्रोडायनॅमिक्सचे नाव आहे. M.A. Lavrentiev, MAI, "Keldysh केंद्र", सेंट्रल इन्स्टिट्यूट ऑफ एव्हिएशन इंजिन अभियांत्रिकी यांचे नाव आहे. पी.आय. बारानोवा, यांत्रिकी आणि गणित विद्याशाखा, मॉस्को स्टेट युनिव्हर्सिटी. आम्ही केरोसीनचा इंधन म्हणून आणि वायू ऑक्सिजनचा ऑक्सिडायझर म्हणून वापर करण्याचा प्रस्ताव दिला. सैद्धांतिक आणि प्रायोगिक संशोधनाच्या प्रक्रियेत, अशा घटकांचा वापर करून विस्फोट रॉकेट इंजिन तयार करण्याची शक्यता पुष्टी झाली. मिळालेल्या डेटाच्या आधारे, आम्ही 2 टन थ्रस्ट आणि सुमारे 40 एटीएम ज्वलन चेंबरमध्ये दाब असलेले मॉडेल डेटोनेशन चेंबर विकसित केले, तयार केले आणि यशस्वीरित्या चाचणी केली.
ही समस्या केवळ रशियामध्येच नव्हे तर जगात प्रथमच सोडविली गेली. त्यामुळे अर्थातच अडचणी आल्या. प्रथम, रॉकेलसह ऑक्सिजनचे स्थिर विस्फोट सुनिश्चित करण्याशी संबंधित, आणि दुसरे म्हणजे, पडदा थंड न करता चेंबरच्या अग्निशामक भिंतीचे विश्वसनीय कूलिंग सुनिश्चित करणे आणि इतर अनेक समस्या, ज्याचे सार केवळ तज्ञांनाच समजू शकते.
हायपरसोनिक क्षेपणास्त्रांमध्ये डिटोनेशन इंजिन वापरता येईल का?
Petr Levochkin: हे शक्य आणि आवश्यक दोन्ही आहे. जर फक्त कारण त्यात इंधन ज्वलन सुपरसॉनिक आहे. आणि ज्या इंजिनांवर ते आता नियंत्रित हायपरसोनिक विमान तयार करण्याचा प्रयत्न करत आहेत, त्यामध्ये दहन सबसोनिक आहे. आणि यामुळे अनेक समस्या निर्माण होतात. शेवटी, जर इंजिनमधील ज्वलन सबसॉनिक असेल आणि इंजिन पाच मॅचच्या वेगाने उडत असेल तर म्हणा (एक माच वेगाच्या बरोबरीचेध्वनी), तुम्हाला ध्वनी मोडमध्ये येणारा हवा प्रवाह कमी करणे आवश्यक आहे. त्यानुसार, या ब्रेकिंगची सर्व उर्जा उष्णतेमध्ये रूपांतरित केली जाते, ज्यामुळे संरचनेचे अतिरिक्त ओव्हरहाटिंग होते.
आणि विस्फोट इंजिनमध्ये, दहन प्रक्रिया आवाजाच्या वेगापेक्षा किमान अडीच पट जास्त वेगाने होते. आणि, त्यानुसार, आम्ही या रकमेने विमानाचा वेग वाढवू शकतो. म्हणजेच, आम्ही आता पाच बद्दल बोलत नाही, परंतु आठ स्विंग्सबद्दल बोलत आहोत. हायपरसॉनिक इंजिन असलेल्या विमानाचा हा सध्या साध्य करता येणारा वेग आहे, जो विस्फोट ज्वलनाच्या तत्त्वाचा वापर करेल.
Petr Levochkin: हे आहे जटिल समस्या. आम्ही नुकतेच विस्फोट दहन क्षेत्राचे दार उघडले आहे. आमच्या संशोधनाच्या व्याप्तीच्या पलीकडे अजूनही बरेच काही शोधलेले नाही. आज, RSC Energia सोबत, आम्ही डिटोनेशन चेंबरसह संपूर्ण इंजिन भविष्यात वरच्या टप्प्यांच्या संबंधात कसे दिसेल हे ठरवण्याचा प्रयत्न करत आहोत.
एखादी व्यक्ती कोणत्या इंजिनवर दूरच्या ग्रहांवर उड्डाण करेल?
Petr Levochkin: माझ्या मते, आम्ही पारंपारिक द्रव-प्रोपेलेंट रॉकेट इंजिन दीर्घकाळ उडत आहोत, त्यांना सुधारत आहोत. जरी इतर प्रकारचे रॉकेट इंजिन नक्कीच विकसित केले जात असले तरी, उदाहरणार्थ, इलेक्ट्रिक रॉकेट इंजिन (ते द्रव रॉकेट इंजिनपेक्षा बरेच कार्यक्षम आहेत - त्यांचा विशिष्ट आवेग 10 पट जास्त आहे). अरेरे, आजची इंजिने आणि प्रक्षेपण वाहने आपल्याला वस्तुमान आंतरग्रहांच्या वास्तविकतेबद्दल आणि त्याहूनही अधिक अंतराळ उड्डाणांबद्दल बोलू देत नाहीत. येथे सर्व काही अजूनही विज्ञान कल्पनेच्या पातळीवर आहे: फोटॉन इंजिन, टेलिपोर्टेशन, उत्सर्जन, गुरुत्वीय लहरी. जरी, दुसरीकडे, अगदी शंभर वर्षांपूर्वी, ज्युल्स व्हर्नची कामे शुद्ध कल्पनारम्य म्हणून समजली गेली. आपण ज्या क्षेत्रात काम करतो त्या क्षेत्रात कदाचित एक क्रांतिकारी यश येण्यास फार काळ लागणार नाही. प्रदेशात समावेश व्यावहारिक निर्मितीस्फोट ऊर्जा वापरून क्षेपणास्त्रे.
डॉसियर "आरजी":
"रिसर्च अँड प्रोडक्शन असोसिएशन एनरगोमाश" ची स्थापना व्हॅलेंटीन पेट्रोविच ग्लुश्को यांनी 1929 मध्ये केली होती. आता त्याचे नाव आहे. येथे ते प्रथम आणि काही प्रकरणांमध्ये, प्रक्षेपण वाहनांच्या दुसऱ्या टप्प्यासाठी द्रव रॉकेट इंजिन विकसित आणि तयार करतात. NPO ने 60 पेक्षा जास्त भिन्न लिक्विड जेट इंजिन विकसित केले आहेत. एनर्गोमॅश इंजिनचा वापर करून पहिला उपग्रह प्रक्षेपित करण्यात आला, पहिला मनुष्य अंतराळात गेला आणि पहिले स्वयं-चालित वाहन लुनोखोड-1 प्रक्षेपित करण्यात आले. आज, रशियातील नव्वद टक्क्यांहून अधिक प्रक्षेपण वाहने एनपीओ एनरगोमाश येथे विकसित आणि उत्पादित इंजिन वापरून टेक ऑफ करतात.
