AQSh Harbiy -dengiz kuchlari kelajakda o'z samolyotlari va kemalarida o'rnatilgan gaz turbinali elektr stantsiyalarini yangilashni rejalashtirmoqda, bunda an'anaviy Brighton tsikli dvigatellari portlovchi aylanma dvigatellarga almashtiriladi. Shu tufayli yoqilg'i tejash yiliga qariyb 400 million dollarni tashkil etadi. Biroq, yangi texnologiyalarni ketma -ket ishlatish, mutaxassislarning fikriga ko'ra, o'n yil ichida emas.
Amerikada aylanadigan yoki aylanadigan dvigatellarni ishlab chiqish AQSh dengiz -dengiz tadqiqot laboratoriyasi tomonidan amalga oshiriladi. Dastlabki hisob -kitoblarga ko'ra, yangi dvigatellar an'anaviy dvigatellarga qaraganda ancha kuchliroq, shuningdek chorak foizga yaqinroq bo'ladi. Shu bilan birga, elektr stantsiyasining ishlashining asosiy tamoyillari o'zgarishsiz qoladi - yonib ketgan yoqilg'idan chiqadigan gazlar gaz turbinasiga kirib, uning pichoqlarini aylantiradi. AQSh Harbiy -dengiz kuchlari laboratoriyasi ma'lumotlariga ko'ra, hatto nisbatan uzoq kelajakda ham, butun Amerika floti elektr energiyasi bilan ta'minlansa ham, gaz turbinalari ma'lum darajada o'zgartirilgan holda energiya ishlab chiqarish uchun javobgar bo'ladi.
Eslatib o'tamiz, pulsatsiyalanuvchi reaktiv dvigatel ixtirosi XIX asr oxiriga to'g'ri keladi. Ixtirochi shved muhandisi Martin Viberg edi. Ikkinchi Jahon urushi paytida yangi elektr stantsiyalari keng tarqaldi, garchi ular texnik xususiyatlarida o'sha paytda mavjud bo'lgan samolyot dvigatellaridan ancha past edi.
Shuni ta'kidlash kerakki, ayni paytda Amerika floti 129 ta kemaga ega, ularda 430 ta gaz turbinali dvigatel ishlatiladi. Har yili ularni yoqilg'i bilan ta'minlash qiymati qariyb 2 milliard dollarni tashkil qiladi. Kelgusida zamonaviy dvigatellar yangilariga almashtirilsa, yonilg'i xarajatlari miqdori o'zgaradi.
Hozirda ishlatilayotgan ichki yonish dvigatellari Brayton tsiklida ishlaydi. Agar siz ushbu kontseptsiyaning mohiyatini bir necha so'z bilan aniqlasangiz, unda hamma narsa oksidlovchi va yoqilg'ining ketma -ket aralashishiga, natijada hosil bo'lgan aralashmaning keyingi siqilishiga, keyin - yonish va yonish mahsulotlarining kengayishi bilan yonishiga bog'liq. Bu kengayish faqat haydash, pistonlarni harakatlantirish, turbinani aylantirish, ya'ni doimiy bosimni ta'minlaydigan mexanik harakatlarni bajarish uchun ishlatiladi. Yonilg'i aralashmasining yonish jarayoni subsonik tezlikda harakat qiladi - bu jarayonga dufflagratsiya deyiladi.
Yangi dvigatellarga kelsak, olimlar ularda portlovchi yonishni, ya'ni yonish tezligidan yuqori tezlikda sodir bo'ladigan portlashni ishlatmoqchi. Hozirgi vaqtda portlash fenomeni hali to'liq o'rganilmagan bo'lsa -da, ma'lumki, bu turdagi yonish bilan yoqilg'i va havo aralashmasi orqali tarqaladigan zarba to'lqini paydo bo'lib, kimyoviy reaktsiyaga sabab bo'ladi. juda katta miqdordagi issiqlik energiyasini chiqarish. Qachonki zarba to'lqini aralashmadan o'tib ketsa, u qiziydi, bu esa portlashga olib keladi.
Yangi dvigatelni ishlab chiqishda, portlovchi pulsatsiyalanuvchi dvigatelni ishlab chiqish jarayonida olingan ba'zi ishlanmalardan foydalanish rejalashtirilgan. Uning ishlash printsipi shundaki, oldindan siqilgan yonilg'i aralashmasi yonish kamerasiga beriladi, u erda u yoqiladi va portlatiladi. Yonish mahsulotlari nozulda kengayib, mexanik harakatlarni bajaradi. Keyin butun tsikl boshidan takrorlanadi. Ammo pulsatsiyalanuvchi motorlarning kamchiligi shundaki, tsikllarning takrorlanish tezligi juda past. Bunga qo'shimcha ravishda, bu motorlarning dizayni pulsatsiya sonining ko'payishi bilan murakkablashadi. Bu yonilg'i aralashmasini etkazib berish uchun mas'ul bo'lgan klapanlarning ishlashini, shuningdek to'g'ridan -to'g'ri portlash davrlarining o'zi bilan sinxronlashtirish zarurati bilan bog'liq. Pulsatsiyalanuvchi dvigatellar ham juda shovqinli, ular ishlash uchun katta miqdordagi yoqilg'ini talab qiladi va ish faqat yonilg'ining doimiy o'lchovli in'ektsiyasi bilan mumkin.
Agar biz detonatsiyali aylanadigan dvigatellarni pulsatsiyalanuvchi dvigatellar bilan taqqoslasak, ularning ishlash printsipi biroz boshqacha. Shunday qilib, xususan, yangi dvigatellar yonish kamerasida yonilg'ining doimiy uzluksiz portlashini ta'minlaydi. Bu hodisa spin yoki aylanadigan portlash deb ataladi. Birinchi marta 1956 yilda sovet olimi Bogdan Voitsexovskiy tomonidan tasvirlangan. Va bu hodisa ancha oldin, 1926 yilda kashf etilgan. Kashshoflar inglizlar edi, ular ma'lum tizimlarda tekis portlash to'lqini o'rniga, spiralda harakatlanuvchi, porloq "bosh" paydo bo'lganini payqashdi.
Voitsexovskiy, o'zi yaratgan fotoregistrator yordamida, yoqilg'i aralashmasida halqali yonish kamerasida harakatlanayotgan to'lqin frontini suratga oldi. Spin -detonatsiyaning tekislik detonatsiyasidan farqi shundaki, unda bitta zarba ko'ndalang to'lqin paydo bo'ladi, keyin reaksiyaga kirmagan qizdirilgan gaz keladi va bu qatlam orqasida kimyoviy reaktsiya zonasi joylashgan. Va aynan shunday to'lqin Marlen Topchiyan "yassilangan donut" deb atagan kameraning yonishini oldini oladi.
Shuni ta'kidlash kerakki, o'tmishda detonatsion dvigatellar allaqachon ishlatilgan. Xususan, gap nemislar Ikkinchi jahon urushi oxirida V-1 qanotli raketalarida ishlatilgan pulsatsiyalanuvchi havo-reaktiv dvigateli haqida bormoqda. Uning ishlab chiqarilishi juda oddiy edi, uni ishlatish juda oson edi, lekin ayni paytda bu dvigatel muhim muammolarni hal qilish uchun unchalik ishonchli emas edi.
Bundan tashqari, 2008 yilda Rutang Long-EZ-pulsatsiyalanuvchi portlovchi dvigatel bilan jihozlangan eksperimental samolyot havoga ko'tarildi. O'ttiz metr balandlikda uchish atigi o'n soniya davom etdi. Bu vaqt mobaynida elektr stantsiyasi 890 Nyuton darajasida harakat qildi.
AQSh Harbiy-dengiz kuchlarining Amerika laboratoriyasi tomonidan taqdim etilgan dvigatelning eksperimental prototipi-yoqilg'i quyish tomonida diametri 14 santimetr va ko'krak tomonida 16 santimetr bo'lgan, aylana shaklidagi konus shaklidagi yonish kamerasi. Kamera devorlari orasidagi masofa 1 santimetr, "trubka" uzunligi 17,7 santimetr.
Yonilg'i aralashmasi sifatida havo va vodorod aralashmasi ishlatiladi, u yonish kamerasiga 10 atmosfera bosim ostida etkazib beriladi. Aralashmaning harorati 27,9 daraja. E'tibor bering, bu aralashma spin detonatsiyasi fenomenini o'rganish uchun eng qulay deb tan olingan. Ammo, olimlarning fikricha, yangi dvigatellarda nafaqat vodorod, balki boshqa yonuvchi komponentlar va havodan iborat yonilg'i aralashmasidan foydalanish mumkin bo'ladi.
Aylanadigan dvigatelning eksperimental tadqiqotlari uning ichki yonish dvigatellariga qaraganda yuqori samaradorligi va kuchini ko'rsatdi. Yana bir afzallik - yonilg'i tejash. Shu bilan birga, tajriba davomida aylanuvchi "sinov" dvigatelida yonilg'i aralashmasining yonishi bir xil emasligi aniqlandi, shuning uchun dvigatel konstruksiyasini optimallashtirish zarur.
Burun ichida kengayadigan yonish mahsulotlarini konus yordamida bitta gazli samolyotda to'plash mumkin (bu Coanda effekti deb ataladi), so'ngra bu reaktivni turbinaga yuborish mumkin. Turbina bu gazlar ta'sirida aylanadi. Shunday qilib, turbina ishining bir qismi kemalarni harakatga keltirish va qisman kema uskunalari va turli tizimlar uchun zarur bo'lgan energiya ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin.
Dvigatellarni harakatlanuvchi qismlarsiz ishlab chiqarish mumkin, bu ularning dizaynini ancha soddalashtiradi, bu esa o'z navbatida elektr stantsiyasining narxini pasaytiradi. Ammo bu faqat nuqtai nazardan. Yangi dvigatellarni ketma-ket ishlab chiqarishga chiqarishdan oldin, ko'plab murakkab muammolarni hal qilish kerak, ulardan biri bardoshli issiqlikka bardoshli materiallarni tanlashdir.
E'tibor bering, hozirgi vaqtda aylanadigan detonatsion dvigatellar eng istiqbolli dvigatellardan biri hisoblanadi. Ular, shuningdek, Arlington Texas universiteti olimlari tomonidan ishlab chiqilgan. Ular yaratgan elektr stantsiyasi "uzluksiz portlovchi dvigatel" deb nomlangan. Xuddi shu universitetda turli diametrdagi vodorod va havo yoki kislorodni o'z ichiga olgan halqali kameralar va har xil yoqilg'i aralashmalarining turli diametrlarini tanlash bo'yicha tadqiqotlar olib borilmoqda.
Bu yo'nalishdagi rivojlanish Rossiyada ham davom etmoqda. Shunday qilib, 2011 yilda, Saturn ilmiy -ishlab chiqarish birlashmasining boshqaruvchi direktori I. Fedorovning so'zlariga ko'ra, Lyulka ilmiy -texnik markazi olimlari pulsatsiyalanuvchi havo reaktiv dvigatelini ishlab chiqishmoqda. Ish T-50 uchun "Mahsulot 129" deb nomlangan istiqbolli dvigatelni ishlab chiqish bilan parallel ravishda olib borilmoqda. Bundan tashqari, Fedorov shuningdek, uyushma uchuvchisiz bo'lishi kerak bo'lgan keyingi bosqichning istiqbolli samolyotlarini yaratish bo'yicha tadqiqotlar olib borayotganini ham aytdi.
Shu bilan birga, boshchi qanday pulsatsiyalanuvchi dvigatel haqida gap ketayotganiga aniqlik kiritmagan. Hozirgi vaqtda bunday dvigatellarning uch turi ma'lum - valfsiz, valfli va portlovchi. Umuman olganda, pulsatsiyalanuvchi dvigatellarni ishlab chiqarish eng sodda va eng arzon hisoblanadi.
Bugungi kunda bir nechta yirik mudofaa firmalari yuqori samarali pulsatsiyali reaktiv dvigatellar ustida tadqiqot olib bormoqda. Bu firmalar orasida American Pratt & Whitney va General Electric va frantsuz SNECMA bor.
Shunday qilib, ma'lum xulosalar chiqarish mumkin: yangi istiqbolli dvigatelni yaratish muayyan qiyinchiliklarga ega. Hozirgi vaqtda asosiy muammo nazariy jihatdan: portlash zarbasi to'lqini aylana bo'ylab harakatlanayotganda aniq nima sodir bo'lishi faqat umumiy ma'noda ma'lum va bu dizaynni optimallashtirish jarayonini ancha murakkablashtiradi. Shu sababli, yangi texnologiya, garchi u juda jozibali bo'lsa -da, sanoat ishlab chiqarish miqyosida deyarli amalga oshmaydi.
Ammo, agar tadqiqotchilar nazariy muammolarni hal qila olsalar, haqiqiy yutuq haqida gapirish mumkin bo'ladi. Axir, turbinalar nafaqat transportda, balki energiya sohasida ham qo'llaniladi, bunda samaradorlikni oshirish yanada kuchli ta'sir ko'rsatishi mumkin.
