Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Реактивный двигатель: современные варианты исполнения

Реактивный двигатель: современные варианты исполнения

РЕАКТИ́ВНЫЙ ДВИ́ГАТЕЛЬ, двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги путём преобразования потенциальной энергии в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела. Под рабочим телом, применительно к двигателям, понимают вещество (газ, жидкость, твёрдое тело), с помощью которого тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, преобразуется в полезную механическую работу. В результате истечения рабочего тела из сопла двигателя образуется реактивная сила в виде реакции (отдачи) струи, направленной в пространстве в сторону, противоположную истечению струи. В кинетическую (скоростную) энергию реактивной струи в реактивном двигателе могут преобразовываться различные виды энергии (химическая, ядерная, электрическая, солнечная).

Реактивный двигатель (двигатель прямой реакции) сочетает в себе собственно двигатель с движителем, т. е. обеспечивает собственное движение без участия промежуточных механизмов. Для создания реактивной тяги (тяги двигателя), используемой реактивным двигателем, необходимы: источник исходной (первичной) энергии, которая превращается в кинетическую энергию реактивной струи; рабочее тело, которое в виде реактивной струи выбрасывается из реактивного двигателя; сам реактивный двигатель – преобразователь энергии. Тяга двигателя – это реактивная сила, являющаяся результирующей газодинамических сил давления и трения, приложенных к внутренним и наружным поверхностям двигателя. Различают внутреннюю тягу (реактивную тягу) – результирующую всех газодинамических сил, приложенных к двигателю, без учёта внешнего сопротивления и эффективную тягу, учитывающую внешнее сопротивление силовой установки. Исходная энергия запасается на борту летательного или другого аппарата, оснащённого реактивным двигателем (химическое горючее, ядерное топливо), или (в принципе) может поступать извне (энергия Солнца).

Для получения рабочего тела в реактивном двигателе может использоваться вещество, отбираемое из окружающей среды (например, воздух или вода); вещество, находящееся в баках аппарата или непосредственно в камере реактивного двигателя; смесь веществ, поступающих из окружающей среды и запасаемых на борту аппарата. В современных реактивных двигателях в качестве первичной энергии чаще всего используется химическая энергия. В этом случае рабочее тело представляет собой раскалённые газы – продукты сгорания химического топлива. При работе реактивного двигателя химическая энергия сгорающих веществ преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания, а тепловая энергия горячих газов превращается в механическую энергию поступательного движения реактивной струи и, следовательно, аппарата, на котором установлен двигатель.

Что такое тяга двигателя?

Тягой двигателей называют реактивную силу, которая проявляется газодинамическими силами, давлением и трением, приложенными к внутренним и внешним сторонам двигателя.

Тяги различаются на:

  • Внутренние (реактивные тяги), когда не учитывается внешнее сопротивление;
  • Эффективные, учитывающие внешнее сопротивление силовых установок.

Отправная энергия запасается на борту летательных или других аппаратов, оснащенных реактивными двигателями (химическим горючим, ядерным топливом), или может притекать снаружи (например, солнечная энергия).

Сверхзвуковые ПВРД

Сверхзвуковые ПВРД рассчитаны на осуществление полетов в диапазоне скоростей 1

Для того чтобы минимизировать потери давления, организуется сжатие не в одном, а нескольких скачках уплотнения с меньшей интенсивностью. После каждого из таких скачков наблюдается снижение скорости потока, которая остается сверхзвуковой. Это достигается, если фронт скачков расположен под углом к направлению скорости потока. Параметры потока в интервалах между скачками остаются постоянными.

В последнем скачке скорость достигает дозвукового показателя, дальнейшие процессы торможения и сжатия воздуха происходят непрерывно в канале диффузора.

Если входное устройство мотора расположено в области невозмущенного потока (например, впереди летательного аппарата на носовом окончании или на достаточном отдалении от фюзеляжа на крыльевой консоли), оно выполняется асимметричным и комплектуется центральным телом – острым длинным «конусом», выходящим из обечайки. Центральное тело предназначено для создания во встречном воздушном потоке косых скачков уплотнения, которые обеспечивают сжатие и торможение воздуха до момента его поступления в специальный канал входного устройства. Представленные входные устройства получили название устройств конического течения, воздух внутри них циркулирует, образуя коническую форму.

Центральное коническое тело может быть оснащено механическим приводом, который позволяет ему двигаться вдоль оси двигателя и оптимизировать торможение потока воздуха на разных скоростях полета. Данные входные устройства называются регулируемыми.

При фиксации двигателя под крылом или снизу фюзеляжа, то есть в области аэродинамического влияния элементов конструкции самолета, используют входные устройства плоской формы двухмерного течения. Они не оснащаются центральным телом и имеют поперечное прямоугольное сечение. Их еще называют устройствами смешанного или внутреннего сжатия, поскольку внешнее сжатие здесь имеет место только при скачках уплотнения, образующихся у передней кромки крыла или носового окончания летательного аппарата. Входные регулируемые устройства прямоугольного сечения способны менять положение клиньев внутри канала.

В сверхзвуковом скоростном диапазоне ПВРД более эффективен, нежели в дозвуковом. К примеру, на скорости полета М=3 степень увеличения давления составляет 36,7, что приближается к показателю турбореактивных двигателей, а расчетный идеальный КПД достигает 64,3 %. На практике эти показатели меньшие, но на скоростях в диапазоне М=3-5 СПВРД по эффективности превосходят все существующие типы ВРД.

При температуре невозмущенного воздушного потока 273°K и скорости самолета М=5 температура рабочего заторможенного тела равна 1638°К, при скорости М=6 — 2238°К, а в реальном полете с учетом скачков уплотнения и действия силы трения становится еще выше.

Дальнейшее нагревание рабочего тела является проблематичным из-за термической неустойчивости конструкционных материалов, входящих в состав двигателя. Поэтому предельной для СПВРД считается скорость, равная М=5.

Прямоточный паровой двигатель с ядерным источником тепла

Автором разработан новый тип двигателя, предназначенный для военных и гражданских судов.

Идея для торпеды

Многие специалисты считают, что подводные и надводные корабли с электродвижением, наиболее распространенные сегодня, в дальнейшем будут лишь совершенствоваться, особенно с учетом все более широкого применения винто-рулевых комплексов, при этом в будущем электродвижение на кораблях военно-морского флота во всех странах мира будет приобретать все больший размах, так как никакую другую энергетическую установку невозможно сделать менее шумной, чем установку с электродвигателем.

Возможность создания менее шумного и более эффективного судового двигателя прямой реакции без подвижных частей и многократного преобразования видов энергии впервые была высказана академиком А. Д. Сахаровым для торпеды: «…Я фантазировал, что можно разработать для такой торпеды прямоточный водопаровой атомный реактивный двигатель…»

Эта идея реализована в изобретенном бесконтурном, прямоточном паровом двигателе с ядерным источником тепловой энергии и может быть использована не только для торпеды, но и для подводных и надводных судов различного назначения.

Двигатель обеспечивает создание пропульсивной реактивной тяги без преобразования энергии одного вида в другой и без подвижных частей.

Он характеризуется простой конструкцией и содержит менее радиационно опасный упрощенный ядерный источник тепловой энергии – тепловыделяющую сборку (ТВС) с тепловыделяющими элементами (ТВЭЛ).

Читать еще:  Что такое пуоз на двигателе

В качестве рабочего тела для генерации пара и создания реактивной силы в прямоточном паровом двигателе используется только забортная вода, в которой движется судно и которая в рабочем цикле лишь один раз меняет свое физическое состояние, поступая по каналу в парогенератор в жидком состоянии, в парогенераторе испаряется, образуя пар высокого давления, совершающий максимально эффективное объемное расширение и, контактируя с забортной водой, находящейся в канале после парогенератора, конденсируется, возвращаясь снова в жидкое состояние.

Используемый в двигателе ядерный источник тепловой энергии резко упрощен по конструкции и при меньшей вырабатываемой мощности, чем используемые на судах атомные энергетические установки с атомным реактором, обеспечивает создание требуемой тяги с максимальной эффективностью, так как при его работе отсутствуют этапы многократного преобразования энергии из одного вида в другой и сопровождающие их потери, снижающие эффективность пропульсивной тяги.

Принцип работы

Двигатель содержит заборник воды, канал подачи воды в парогенератор и сам парогенератор, выполненные соосно и расположенные ниже ватерлинии судна.

Прямоточный паровой двигатель для судов выполнен в виде двух сообщающихся труб круглого или прямоугольного сечения, разделенных между собой плоской стенкой, у которой установлен ядерный источник тепла – тепловыделяющая сборка (ТВС) и которая является поверхностью, на которой давлением пара создается реактивная тяга, двигающая судно.

Забортная вода, поступающая через заборник по каналу в полость парогенератора, испаряясь тепловой энергией ядерного источника тепла, переходит в состояние насыщенного пара и затем конденсируется.

При движении судна через двигатель проходит скоростной поток воды, при этом генерируемый в парогенераторе пар визуально воспринимается как стоп-кадр.

Преимущества

В прямоточном паровом двигателе отсутствуют источники вибрации и шума для появления их в гидростатическом поле, окружающем судно, что снижает вероятность его обнаружения, что особенно важно для атомных подводных лодок.

Для разворота судна на месте не требуются получившие распространение винто-рулевые комплексы (ВРК) с погруженным гребным двигателем, установленные вне корпуса судна и увеличивающие гидросопротивление при основном ходе.

Изменение направления движения судна – задний ход (реверс) или разворот на месте – обеспечиваются поворотом рулевой насадки с приводом или перекрытием главного осевого канала и переключением потока воды в ответвления – дополнительные боковые каналы, обеспечивающие движение судна в требуемом направлении при отталкивании водой, выходящей из двигателя, от забортной воды, – что более эффективно, чем создание усилия вращением винта.

Атомные подводные лодки с прямоточным паровым двигателем получат дополнительные возможности скрытности и более эффективного маневрирования – изменения курса, разворота на месте, погружения, подъема или всплытия, недоступные при создании пропульсивной тяги винтом.

Экологические нюансы

Вода является замедлителем нейтронов, кроме того, масса ядерного топлива, содержащегося в ТВС двигателя, минимальна, при этом количество нейтронов при делении ядра, поступающих в воду, проходящую через проточную часть двигателя при движении судна, также минимальна, что обеспечивает низкую степень ее радиационного загрязнения.

Для речных и озерных судов, перемещающихся в ограниченном по объему водном бассейне (реки, озера), двигатель выполняется с одноконтурным ядерным источником тепла, полностью исключающим радиационное загрязнение проходящей через двигатель воды.

Увеличится полезный объем двигателя, уменьшится водоизмещение – объем воды, вытесняемый корпусом при его погружении по конструктивной ватерлинии, – и уменьшится осадка и массовое (весовое) водоизмещение, что позволит проходить участки с меньшей глубиной.

Эффективность двигателя нетрудно проверить на простейших моделях, имеющихся в НИИ и КБ, производящих работы по совершенствованию судовых энергетических установок.

ядерный, прямоточный, воздушно-реактивный

Опыт Второй мировой войны отлично показал – если авиастроительная фирма хочет остаться на плаву и рассчитывать на военные заказы, необходимо не просто идти в ногу со временем, но и значительно опережать его. Новые технологии появлялись буквально из ниоткуда и надо было быстро адаптироваться под них. Потому уже в 50-ых годах многие конструкторы активно занимались решениями для самолётов, что могут быть построены лишь через 20 или 30 лет. Так в Republic Aviation Corporation ещё в начале 50-ых приступили к исследованию вопроса создания гиперзвуковых самолётов, в том числе прорабатывая и их возможное военное применение. Активным сторонником этих работ был сам Александр Картвели, по сути, и возглавивший эти изыскания. В 1960 году на Национальном собрании авиаконструкторов в Сан-Диего он выступил с докладом о прогрессе в работе над гиперзвуком и представил два возможных проекта гиперзвуковых бомбардировщиков 70-80ых годов.

1. 4,25-маховый бомбардировщик с ядерным прямоточным воздушно-реактивным двигателем.

По мнению Картвели, наиболее выгодным вариантом для гиперзвукового бомбардировщика по сочетанию сложность-эффективность является использование ядерных прямоточных воздушно-реактивных двигателей, аналогичных разрабатываемому в то время двигателю Pluto для Vought SLAM, но только в разы более мощных. Для бомбардировщика массой в 159 тонн он предложил использовать два ядерных прямоточных двигателя на базе ядерных двигателей General Electric AC-210-1, которые обеспечили бы самолёту скорость до 4,25 Мах на высоте в 26 километров. Формально самолёт имел неограниченную дальность полёта, но после прохождения 63000 километров заканчивалась рабочая масса реактора, так что можно сказать, что радиус полёта — 31500 километров.


4,25-маховый ядерный бомбардировщик в сравнении с ядерной крылатой ракетой SLAM. Рисунок Scott Lowther.

Кроме ядерных прямоточных «турбин» бомбардировщик имел целый набор дополнительных двигателей. Так как ядерный ПВРД такой конструкции мог заработать лишь на скорости в 3 Мах, самолёт оснащался четырьмя сбрасываемыми ракетными ускорителями в две очереди. Первая очередь использовалась для взлёта (который мог выполнять как горизонтально, так и вертикально) и первоначального набора высоты. После происходил сброс двигателей, и их место занимали ускорители второй очереди, обеспечивающие набор нужной скорости. Такая схема так же решала вопрос с радиоактивным загрязнением от ядерных ПВРД. Самолёт должен был базироваться в США и лететь над территорией страны именно на ракетных двигателях. В дальнейшем, как и ракета SLAM, бомбардировщик оставлял за собой шлейф радиоактивных осадков, что служило дополнительным поражающим фактором. После выполнения миссии самолёт возвращался, предварительно набрав максимальную высоту. Перед входом на американскую территорию ядерные двигатели останавливались, во избежание загрязнения и самолёт планировал на авиабазу, используя дополнительные выдвижные двигатели J-79 для манёвров и коррекции траектории посадки.


Устройство 4,25-махового ядерного бомбардировщика. Рисунок Scott Lowther.

Из-за высокой радиационной опасности экипаж из двух человек размещался внутри бомбардировщика в маленьком кокпите за массивным экраном из свинца, стали и гипса. Посадка в капсулу происходила через специальный туннель, блокируемый перед взлётом, что в итоге обеспечивало сплошную радиационную защиту. Пилоты не имели никакой возможности управлять самолётом иначе, чем по приборам. Единственный перископ был выведен в нижнюю часть носа самолёта и использовался для посадки. Неизвестно, была ли предусмотрена эвакуация экипажа в случае поражения или поломки бомбардировщика.

Читать еще:  Шаговый двигатель микрошаг что


4,25-маховый ядерный бомбардировщик Александра Картвели. Рисунок Scott Lowther.

Основным оружием самолёта должны были стать крылатые или баллистические ракеты, возможно так же с ядерным двигателем. Такой выбор был обусловлен тем, что скорости в 4,25 Мах было недостаточно для гарантированного преодоления вражеской ПВО, но благодаря ядерным двигателем бомбардировщик мог атаковать СССР или любого другого противника с абсолютно любого направления, не прикрытого ПВО. И даже если самолёт будет сбит, его падение на территорию противника всё равно нанесёт серьёзный урон. Рассматривался так же вариант с долговременным барражированием над Мировым океаном перед непосредственной атакой, в ожидании приказа на нанесение удара или на возврат на базу. Предполагалось, что самолёт может быть построен уже в 1970 и встать на вооружение в 1975 году.

2. 7-маховый гиперзвуковой бомбардировщик.

Хоть использование ядерных ПВРД и выгодно, но область их применения из-за загрязнения крайне ограничена – по сути, самолёт с этими двигателями может совершить взлёт только в случае начала полноценной ядерной войны, когда уже нечего терять. Для всех других задач необходимо создать проект с использованием обычных двигателей, что хоть и сложнее, но всё же возможно. Потому Картвели представил на конференции и аванпроект одноместного бомбардировщика-разведчика, развивающего скорость до 7 Мах с прямоточными двигателями обычного типа.


7-маховый гиперзвуковой бомбардировщик Александра Картвели. Рисунок Scott Lowther.

Форма самолёта – результат почти пяти лет исследований механики гиперзвуковых полётов в Republic Aviation Corporation. Многие решения, показанные в данном варианте (например, использование дельтовидного крыла) станут почти классическими для иных гиперзвуковых проектов. Бомбардировщик имел две пары двигателей – обычные турбины для взлёта, посадки и набора скорости до 3 Мах, и два ПВРД, разгонявшие самолёт до 7 Мах. Интересно отметить, что двигатели располагались последовательно друг за другом и использовали одни воздухозаборники и сопла. Спереди размещался обычный двигатель, позади ПВРД, это было сделано для экономии веса самолёта. Оба двигатели должны были использовать один тип топлива — JP-7, что упростило бы размещение баков на бомбардировщике.


7-маховый гиперзвуковой бомбардировщик, внутреннее устройство.

Бомбардировщик мог нести одну ядерную бомбу весом до 1,2 тонны, либо аппаратуру для выполнения разведывательных полётов. Радиус полёта бомбардировщика всего 3700 километров. В отличие от своего ядерного коллеги, скорость и высота этого самолёта были достаточны для преодоления любой, даже перспективной ПВО, потому никаких сложных и длинных маршрутов ему не требовалось. Этот проект был проработан куда менее первого, из-за того, что многие детали (например двигатели) ещё недостаточно исследованы, но Картвели считал, что уже к 80-ым годам создание такого самолёта будет возможно.

Источники:
Aviation Week. 08-1960.
US Bomber Projects Number 8. Scott Lowther.
US Bomber Projects Number 10. Scott Lowther.

Технология ГПВРД — как создавали гиперзвуковой двигатель

Боевая ракета «земля — воздух» выглядела несколько необычно — ее носовую часть удлинял металлический конус. 28 ноября 1991 года она стартовала с полигона неподалеку от космодрома Байконур и самоликвидировалась высоко над землей. И хотя ракета не сбила никакой воздушный объект, цель запуска была достигнута. Впервые в мире гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ГПВРД) испытывался в полете.

ГПВРД или, как еще говорят, «гиперзвуковая прямоточка» позволит долететь из Москвы в Нью-Йорк за 2 — 3 часа, уходить крылатой машине из атмосферы в космос. Воздушно-космическому самолету не понадобится ни самолет-разгонщик, как для «Зенгера» (см. «ТМ» №1 за 1991 г.), ни ракета-носитель, как для «шаттлов» и «Бурана» (см. «ТМ» №4 за 1989 г.), — доставка грузов на орбиту обойдется чуть ли не вдесятеро дешевле. На Западе подобные испытания состоятся не ранее чем через три года.

ГПВРД способен разогнать самолет до 15 — 25М (М — число Маха, в данном случае — скорость звука в воздухе), самые же мощные турбореактивные двигатели, которыми оснащены современные гражданские и военные крылатые машины, — лишь до 3,5М. Быстрее не получается — температура воздуха, при торможении потока в воздухозаборнике, возрастает настолько, что турбокомпрессорный агрегат не в состоянии сжимать его и подавать в камеру сгорания (КС). Можно, конечно, усилить систему охлаждения и компрессор, но тогда их габариты и масса так увеличатся, что о гиперзвуковых скоростях не будет и речи — оторваться бы от земли.

Прямоточный же двигатель работает без компрессора — воздух перед КС сжимается за счет своего скоростного напора (рис. 1). Остальное, в принципе, как у турбореактивного — продукты горения, вырываясь через сопло, разгоняют аппарат.

Идею ПВРД, тогда еще не гиперзвукового, выдвинул в 1907 году французский инженер Рене Лоран. Но построили реальную «прямоточку» гораздо позже. Здесь лидировали советские специалисты.

Сначала, в 1929 году, один из учеников Н.Е.Жуковского, Б.С.Стечкин (впоследствии академик), создал теорию воздушно-реактивного двигателя. А затем, через четыре года, под руководством конструктора Ю.А.Победоносцева в ГИРДе (Группе изучения реактивного движения), после опытов на стенде, впервые отправили ПВРД в полет.

Двигатель размещался в корпусе снаряда 76-мм пушки и выстреливался из ствола со сверхзвуковой скоростью — 588 м/с. Испытания шли два года. Снаряды с ПВРД развивали более 2М — быстрее в то время не летал ни один аппарат в мире. Тогда же гирдовцы предложили, построили и испытали модель пульсирующего ПВРД — его воздухозаборник периодически открывался и закрывался, в результате горение в КС пульсировало. Подобные двигатели позднее использовали в Германии на ракетах ФАУ-1.

Первые крупные ПВРД создали опять же советские конструкторы И.А.Меркулов в 1939 году (дозвуковой ПВРД) и М.М.Бондарюк в 1944 году (сверхзвуковой). С 40-х годов работы по «прямоточке» начались в Центральном институте авиационных моторов (ЦИАМ).

Сверхзвуковыми ПВРД оснащались некоторые типы летательных аппаратов, в том числе и ракеты. Однако еще в 50-х годах выяснилось, что при числах М, превышающих 6 — 7, ПВРД малоэффективен. Вновь, как и в случае с турбореактивным двигателем, воздух, тормозившийся перед КС, попадал в нее слишком горячим. Компенсировать это увеличением массы и габаритов ПВРД не имело смысла. Кроме того, при высоких температурах начинают диссоциировать молекулы продуктов сгорания, поглощая энергию, предназначенную для создания тяги.

Читать еще:  Влияют кулачки на работу двигателя

Тогда-то в 1957 году Е.С.Щетинков — известный ученый, участник первых летных испытаний ПВРД — изобрел гиперзвуковой двигатель. Спустя год публикации о подобных разработках появились и на Западе. Камера сгорания ГПВРД начинается почти сразу за воздухозаборником, далее она плавно переходит в расширяющееся сопло (рис.2). Воздух хоть и притормаживается на входе в нее, но в отличие от предыдущих двигателей перемещается в КС, вернее, мчится со сверхзвуковой скоростью. Поэтому его давление на стенки камеры и температура значительно ниже, чем в ПВРД.

Несколько позже была предложена схема ГПВРД с внешним горением (рис.3) У самолета с таким двигателем топливо будет гореть прямо под фюзеляжем, который послужит частью открытой КС. Естественно давление в зоне горения окажется меньше, чем в обычной КС, — тяга двигателя несколько снизится. Зато получится выигрыш в весе — двигатель избавится от массивной наружной стенки КС и части системы охлаждения. Правда, надежная «открытая прямоточка» еще не создана — ее звездный час придет, вероятно, в середине XXI века.

Вернемся, однако, к ГПВРД, который и испытывался в канун прошлой зимы. Топливом ему служил жидкий водород, хранящийся в баке при температуре около 20 К (— 253°С). Обеспечить горение в сверхзвуковом потоке было, пожалуй, самой сложной проблемой. Распределится ли водород равномерно по сечению камеры? Успеет ли полностью выгореть? Как организовать автоматическое управление горением? — ведь датчики в камере не установишь, они расплавятся.

Ни математическое моделирование на сверхмощных компьютерах, ни стендовые испытания не давали исчерпывающих ответов на множество вопросов. Кстати, для имитации воздушного потока, например при 8М, на стенде необходимы давление в сотни атмосфер и температура около 2500 К — жидкий металл в раскаленном мартене куда «прохладней». При еще больших скоростях характеристики двигателя и летательного аппарата можно проверить только в полете.

Он задумывался давно и у нас, и за рубежом. Еще в 60-х годах в США готовили испытания ГПВРД на скоростном самолете-ракете Х-15, однако, судя по всему, они так и не состоялись.

Отечественный экспериментальный ГПВРД сделали двухрежимным — при скорости полета, превышающей 3М, он работал как обычная «прямоточка», а после 5 — 6М — как гиперзвуковой. Для этого изменялись места подачи топлива в КС. Разгонщиком двигателя и носителем гиперзвуковой летающей лаборатории (ГЛЛ) стала снимаемая с вооружения зенитная ракета. ГЛЛ, включающую системы управления, измерения и связи с землей, бак с водородом и топливные агрегаты, пристыковали к отсекам второй ступени, где после изъятия боевой части остался маршевый двигатель (ЖРД) со своими топливными баками. Первая ступень — пороховые ускорители, — разогнав ракету со старта, через несколько секунд отделилась.

Зенитная ракета с ГПВРД на стартовой установке (фото публикуется впервые).

Стендовые испытания и подготовка к полету проводились в ЦИАМ имени П.И.Баранова совместно с Военно-воздушными силами, машиностроительным КБ «Факел», превратившим свою ракету в летающую лабораторию, тураевским КБ «Союз» и московским агрегатным КБ «Темп», изготовившими двигатель и регулятор топлива, и другими организациями. Руководили программой известные авиационные специалисты Р.И.Курзинер, Д.А.Огородников и В.А.Сосунов.

Для обеспечения полета в ЦИАМе создали мобильный заправочный комплекс жидкого водорода и бортовую систему его подачи. Сейчас, когда жидкий водород рассматривается как одно из самых перспективных топлив, опыт обращения с ним, накопленный в ЦИАМе, может пригодиться многим.

. Ракета стартовала поздно вечером, было уже почти темно. Через несколько мгновений носитель «конуса» скрылся в низкой облачности. Наступила неожиданная по сравнению с первоначальным грохотом тишина. Испытатели, наблюдавшие старт, подумали даже: неужели все сорвалось? Нет, аппарат продолжал намеченный путь. На 38-й секунде, когда скорость достигла 3,5М, двигатель запустился, в КС начал поступать водород.

А вот на 62-й действительно произошло непредвиденное: сработала автоматика прекращения подачи топлива — ГПВРД отключился. Затем, примерно на 195-й секунде, вновь автоматически запустился и проработал до 200-й. Ее заранее определили как последнюю секунду полета. В этот момент ракета, находясь все еще над территорией полигона, самоликвидировалась.

Максимальная скорость составила 6200 км/ч (чуть больше 5,2М). Работу двигателя и его систем контролировали 250 бортовых датчиков. Измерения по радиотелеметрической связи передавались на землю.

Еще не вся информация обработана, и более подробный рассказ о полете — преждевременен. Но уже сейчас ясно — через несколько десятилетий пилоты и космонавты оседлают «гиперзвуковую прямоточку».

От редакции. Летные испытания ГПВРД на самолетах «Х-30» в США и на «Hytex» в Германии планируются на 1995-й или ближайшие после него годы. Наши же специалисты могли бы уже в ближайшее время опробовать «прямоточку» при скорости более 10М на мощных ракетах, снимаемых сейчас с вооружения. Правда, над ними довлеет неразрешенная пока проблема. Не научного или технического характера. У ЦИАМа нет денег. Их нет даже на полунищенскую зарплату сотрудникам.

Что дальше? Сейчас в мире всего четыре страны, которые обладают полным циклом авиадвигателестроения — от фундаментальных исследований до выпуска серийной продукции. Это США, Англия, Франция и, пока, Россия. Так вот не осталось бы их в дальнейшем — три.

Американцы же в программу ГПВРД вкладывают сейчас сотни миллионов долларов.

Рис. 1. Принципиальная схема прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ПВРД): 1 — центральное тело воздухозаборника, 2 — горло воздухозаборника, 3 — камера сгорания (КС), 4 — сопло с критическим сечением. Белыми стрелками показана подача топлива. Конструкция воздухозаборника такова, что попавший в него воздушный поток тормозится и поступает в КС под высоким давлением. Продукты сгорания, покидая КС, разгоняются в суженном сопле до скорости звука. Интересно, что для дальнейшего ускорения газов сопло надо расширять. Пример с рекой, когда течение убыстряется пропорционально сужению берегов, годится лишь к дозвуковым потокам.

Рис. 2 Принципиальная схема гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ГПВРД): 1 — КС, 2 — расширяющееся сопло. КС начинается не за диффузором, как у ПВРД, а почти сразу за горлом воздухозаборника. Топливо-воздушная смесь горит, двигаясь со сверхзвуковой скоростью. Продукты горения еще более разгоняются в расширяющемся сопле.

Рис. 3 Принципиальная схема ГПВРД с внешним горением: 1 — место впрыска топлива. Горение происходит на внешней стороне двигателя — давление продуктов сгорания меньше, чем в закрытой КС, но тяга — сила, действующая на стенки планера, больше лобового сопротивления, что и приводит аппарат в движение.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector