旋转爆震发动机 - 经济的视角
美国海军计划在未来升级其燃气轮机发电厂，这些发电厂目前安装在他们的飞机和轮船上，用旋转爆震发动机取代传统的布莱顿发动机。 因此，假设每年节省燃料约400百万美元。 然而，据专家称，新技术的连续使用是可能的，而不是十年之前。
研究实验室负责在美国开发旋转式或旋转式旋转发动机。 舰队 美国 根据初步估计，新发动机将具有更大的功率，并且比传统发动机的经济性还高约四分之一。 同时，电厂运行的基本原理将保持不变-来自燃烧燃料的气体将进入燃气轮机，并旋转其叶片。 根据美国海军实验室的数据，即使在相对遥远的未来，当整个美国舰队都将由电力提供动力时，燃气轮机将继续负责发电，并在一定程度上进行了修改。
回想一下，脉动喷气发动机的发明落在十九世纪末。 发明者是瑞典工程师Martin Wiberg。 新的发电厂在第二次世界大战期间广泛传播，尽管它们的技术特性明显低于当时存在的飞机发动机。
值得注意的是，此时，美国舰队使用129燃气涡轮发动机对430号船进行了编号。 每年，向他们提供燃料的成本约为2数十亿美元。 在未来，当现代发动机将被新发动机取代时，燃料部件的成本也将发生变化。
目前使用的内燃机基于布莱顿循环。 如果用几个词来定义这个概念的本质，那么这一切都归结为氧化剂和燃料的顺序混合，所得混合物的进一步压缩，然后是随着燃烧产物的膨胀而纵火和燃烧。 这种膨胀仅用于驱动，移动活塞，旋转涡轮机，即执行机械动作，提供恒定压力。 燃料混合物的燃烧过程以亚音速运动 - 这个过程称为dafflagration。
至于新发动机，科学家们打算在其中使用爆炸性燃烧，即爆炸，其中燃烧以超音速发生。 尽管目前还没有充分研究爆炸现象，但是已知在这种类型的燃烧中会发生冲击波，该冲击波通过燃料和空气的混合物传播并引起化学反应，这导致释放相当大量的热能。 当冲击波通过混合物时，它被加热，这导致爆炸。
在新发动机的开发中，计划使用在开发爆震脉动发动机的过程中获得的某些发展。 其操作原理是将预压缩的燃料混合物送入燃烧室，在燃烧室中着火并引爆。 通过执行机械动作，燃烧产物在喷嘴中膨胀。 然后从头开始重复整个循环。 但是脉动发动机的缺点是循环的重复率太低。 此外，在脉动数量增加的情况下，这些发动机本身的设计变得更加复杂。 这是因为需要使负责燃料混合物供应的阀门的操作同步，以及直接通过爆震循环本身。 脉动发动机也非常嘈杂，它们需要大量的燃料来工作，并且只有通过恒定的计量喷射燃料才能工作。
如果我们将爆震旋转发动机与脉动发动机进行比较，那么它们的操作原理就会略有不同。 因此，特别地，在新发动机中，提供燃烧室中的燃料的恒定连续爆炸。 类似的现象称为旋转或旋转爆炸。 苏联科学家Bogdan Wojciechowski在1956中首次描述了它。 但是这种现象在1926年份早些时候被发现。 先驱者是英国人，他注意到在某些系统中有一个明亮的发光“头部”以螺旋形移动，而不是具有扁平形状的爆炸波。
Wojciechowski使用他自己设计的摄影记录器拍摄了波前，后者在燃料混合物的环形燃烧室中移动。 旋转爆轰与扁平爆炸的不同之处在于，在其中产生单个冲击横波，接着是未反应的加热气体，并且在该层后面已经存在化学反应区。 正是这种波浪阻止了相机本身的燃烧，Marlene Topchiyan将其称为“扁圆形百吉饼”。
应该注意的是，过去已经使用了爆震发动机。 特别是，我们谈论的是脉动喷气发动机，德国人在第二次世界大战结束时使用的是巡航导弹“V-1”。 它的生产非常简单，使用起来相当容易，然而，这种发动机对于解决重要问题并不是非常可靠。
此外，在2008中，一架装有爆震脉动发动机的实验飞机Rutang Long-EZ起飞。 这次飞行只持续了十秒钟，高度达到三十米。 在此期间，发电厂开发了推力订单890牛顿。
由美国海军美国实验室提出的发动机的实验模型是环形锥形燃烧室，其在燃料供应侧具有14厘米的直径并且在喷嘴侧具有16厘米的直径。 腔室壁之间的距离是1厘米，而“管”的长度是17,7厘米。
空气和氢气的混合物用作燃料混合物，其在10气氛的压力下进料到燃烧室中。 混合物的温度为27,9度。 我们注意到这种混合物被认为是研究自旋爆炸现象最方便的。 但是，根据科学家的说法，很有可能在新发动机中使用燃料混合物，不仅包括氢气，还包括其他可燃成分和空气。
与内燃机相比，旋转发动机的实验研究表明其具有更高的效率和功率。 另一个优点是显着的燃料经济性 同时，在实验过程中，发现燃料混合物在旋转“试验”发动机中的燃烧不均匀，因此有必要优化发动机的设计。
在喷嘴中膨胀的燃烧产物可以使用锥体收集到单个气体射流中（这就是所谓的柯恩达效应），然后该射流可以被送到涡轮机。 在这些气体的影响下，涡轮机将旋转。 因此，涡轮机操作可以部分地用于船舶的推进，并且部分地用于产生能量，这对于船舶设备和各种系统是必需的。
发动机本身可以在没有移动部件的情况下生产，这将显着简化其设计，这反过来将降低整个发电厂的成本。 但这只是透视。 在将新发动机投入批量生产之前，有必要解决许多难题，其中之一就是选择耐用的耐热材料。
请注意，目前旋转爆震发动机被认为是最有前景的发动机之一。 德克萨斯大学阿灵顿分校的科学家也在开发它们。 由他们创建的发电厂被称为“连续爆震发动机”。 在同一所大学，正在研究选择各种直径的环形室和各种燃料混合物，包括各种比例的氢气和空气或氧气。
俄罗斯也在朝着这个方向发展。 因此，在2011年，根据土星研究和生产协会常务董事I. Fedorov的说法，Lyulka科学技术中心的科学家们正在研究脉冲空气喷气发动机。 这项工作与开发一种有前景的发动机同时进行，称为T-129的“产品50”。 此外，费奥多罗夫还表示，该协会正在进行研究，为下一阶段创造有前景的飞机，这应该是无人驾驶的。
在这种情况下，头部没有说明所讨论的脉动发动机是什么类型。 目前，有三种已知类型的发动机 - 无阀，阀门和爆震。 然而，普遍接受的是，脉动发动机是最简单和最便宜的制造。
今天，一些大型国防公司正在研究高性能脉动喷气发动机。 这些公司包括美国普惠公司和通用电气公司以及法国的SNECMA。
因此，可以得出某些结论：创造一种新的有希望的发动机具有一定的困难。 目前的主要问题在于理论：当冲击爆轰波在一个圆圈中移动时究竟发生了什么只是一般性地知道，这使优化开发的过程大大复杂化。 因此，新技术虽然具有很大的吸引力，但在工业生产规模上却无法实现。
但是，如果研究人员设法处理理论问题，我们可以谈论一个真正的突破。 毕竟，涡轮机不仅用于运输，还用于能源领域，其中效率的提高可以产生更强的效果。
使用的材料：
http://science.compulenta.ru/719064/
http://lenta.ru/articles/2012/11/08/detonation/
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