脉冲爆震发动机作为导弹和航空业的未来
直流脉冲爆震发动机。 燃烧和爆炸图形
现有的推进系统 航空 和火箭表现出很高的性能，但是非常接近其能力极限。 为了进一步增加推力参数，这为航空火箭和航天工业的发展奠定了基础，还需要其他发动机，包括以新的工作原理。 所谓的寄予厚望。 爆震引擎。 这种类型的脉冲级系统已经在实验室和飞机上进行了测试。
物理原理
现有的和正在运行的液体燃料发动机使用亚音速燃烧或爆燃。 涉及燃料和氧化剂的化学反应形成一个前沿，该前沿以亚音速移动通过燃烧室。 这种燃烧限制了从喷嘴流出的反应性气体的数量和速度。 因此，最大推力也受到限制。
爆震燃烧是一种替代方法。 在这种情况下，反应前沿以超音速运动，形成冲击波。 该燃烧模式增加了气态产物的产率并提供了增加的牵引力。
爆震引擎可以制成两种版本。 同时，正在开发脉冲或脉冲电动机（IDD / PDD）和旋转/旋转电动机。 它们的区别在于燃烧原理。 旋转式发动机保持恒定的反应，而脉冲式发动机则由于燃料和氧化剂混合物的连续“爆炸”而运转。
冲力形成推力
从理论上讲，其设计并不比传统的冲压喷气发动机或液体推进火箭发动机复杂。 它包括燃烧室和喷嘴组件，以及用于供应燃料和氧化剂的装置。 在这种情况下，对与发动机操作特性相关的结构的强度和耐久性施加特别的限制。
具有IDD的长型EZ实验飞机。 美国空军照片国家博物馆
在运行过程中，喷油器向燃烧室供油； 使用进气装置从大气中供应氧化剂。 在形成混合物之后，发生着火。 由于正确选择了燃料成分和混合物比例，最佳的点火方法以及燃烧室的结构，形成了冲击波，其沿发动机喷嘴的方向移动。 当前的技术水平使得在推力相应增加的情况下可以获得高达2,5-3 km / s的波速。
IDD使用脉动操作原理。 这意味着在爆炸和释放反应性气体之后，燃烧室被吹出，重新充满混合物-随后发生新的“爆炸”。 为了获得高而稳定的推力，该循环必须以每秒数十次至数千次的高频率进行。
难点与优势
IDD的主要优势是获得改进特性的理论可能性，这些特性可提供优于现有和未来冲压喷气发动机和液体推进剂发动机的优势。 因此，在相同推力的情况下，脉冲电动机变得更紧凑，更轻。 因此，可以在相同尺寸下创建功能更强大的单元。 另外，由于这种引擎不需要仪器的一部分，因此在设计上更简单。
IDD的运行速度范围很广，从零（火箭开始时）到高超音速。 它可以在火箭和太空系统以及航空-民用和军事领域中找到应用。 在所有情况下，它的特征都使其有可能获得优于传统系统的某些优势。 根据需要，可以使用罐中的氧化剂或从大气中吸收氧气的空气反应性氧化剂来制造火箭IDD。
但是，存在明显的缺点和困难。 因此，为了掌握新的方向，有必要在不同的科学和学科的交叉点进行各种相当复杂的研究和实验。 具体的工作原理对发动机设计及其材料有特殊要求。 高推力的代价是增加了负载，这些负载可能损坏或破坏发动机结构。
Long-EZ的IDD。 美国空军照片国家博物馆
面临的挑战是要确保燃料和氧化剂的高输送率（与所需的爆震频率相对应），以及在燃料输送之前进行吹扫。 另外，一个单独的工程问题是在每个操作周期都会产生冲击波。
应当指出，迄今为止，尽管科学家和设计人员做出了种种努力，但IDD还没有准备好超越实验室和测试地点。 设计和技术需要进一步发展。 因此，还没有必要讨论将新引擎引入实践的情况。
技术史
奇怪的是，脉冲爆震发动机的原理最初不是由科学家提出的，而是由科幻小说家提出的。 例如，在氢气-氧气混合物中使用的新型G.Adam的“ Pioneer”潜水艇“ Secret two Oceans” DID。 类似的想法出现在其他艺术品中。
稍后，在四十年代，开始了有关爆震发动机这一主题的科学研究，该方向的先驱者是苏联科学家。 将来，在不同的国家，曾多次尝试创建经验丰富的IDD，但由于缺乏必要的技术和材料，其成功受到了严重限制。
31年2008月80日，美国国防部DARPA机构和空军实验室开始测试第一个具有呼吸式IDD的飞行实验室。 原始发动机安装在Scale Composites改装的Long-EZ飞机上。 该发电厂包括四个管状燃烧室，这些燃烧室具有液体燃料供应和从大气中进气。 爆震频率为90 Hz时，推力约为XNUMX千克力，仅对轻型飞机就足够了。
俄罗斯旋转爆震发动机“ Ifrit”。 NPO Energomash摄
这些测试表明了IDD在航空中的基本适用性，并且还表明需要改进设计并提高其特性。 在同一年的2008年，原型飞机被送到博物馆，DARPA和相关组织继续工作。 据报道，有可能在有前途的导弹系统中使用IDD，但尚未开发出来。
在我国，有关IDD的研究是在理论和实践层面上进行的。 例如，2017年，《燃烧与爆炸》杂志发表了一篇文章，介绍了使用气态氢运行的爆轰冲压发动机的测试。 而且，旋转爆震发动机的工作仍在继续。 已经开发并测试了适用于导弹的液体推进剂火箭发动机。 正在研究在飞机发动机中使用这种技术的问题。 在这种情况下，爆震燃烧室被集成到涡轮喷气发动机中。
技术观点
从在各个领域和领域中的应用的角度来看，引爆引擎引起了极大的兴趣。 由于主要特征的预期增加，它们至少可以挤出现有类的系统。 但是，理论和实践发展的复杂性还不允许它们在实践中使用。
然而，近年来已经观察到积极的趋势。 一般起爆引擎，包括脉搏，越来越多地出现在 新闻 从实验室。 这个方向的发展仍在继续，尽管将来有希望的样品出现的时间，它们的特性和应用领域仍然值得怀疑，但将来仍将能够提供预期的结果。 但是，近年来的报道使我们乐观地展望未来。
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