미사일과 항공의 미래로서의 펄스 폭발 엔진
기존 추진 시스템 항공 로켓은 매우 높은 성능을 보여 주지만 능력의 한계에 매우 가깝습니다. 항공 로켓 및 우주 산업의 발전을위한 토대가되는 추력 매개 변수를 추가로 높이려면 다음을 포함한 다른 엔진이 필요합니다. 일의 새로운 원칙으로. 소위 큰 희망이 고정되어 있습니다. 폭발 엔진. 이 유형의 펄스 등급 시스템은 이미 실험실과 항공기에서 테스트되고 있습니다.
물리적 원리
기존 및 작동중인 액체 연료 엔진은 아음속 연소 또는 폭연을 사용합니다. 연료와 산화제를 포함하는 화학 반응은 아음속 속도로 연소실을 통과하는 전면을 형성합니다. 이 연소는 노즐에서 나오는 반응성 가스의 양과 속도를 제한합니다. 따라서 최대 추력도 제한됩니다.
폭발 연소는 대안입니다. 이 경우 반력 전선이 초음속으로 이동하여 충격파를 형성합니다. 이 연소 모드는 기체 제품의 생산량을 증가시키고 견인력을 증가시킵니다.
폭발 엔진은 두 가지 버전으로 만들 수 있습니다. 동시에 임펄스 또는 맥동 모터 (IDD / PDD)와 회전 / 회전 모터가 개발되고 있습니다. 그들의 차이점은 연소 원리에 있습니다. 회전식 엔진은 일정한 반응을 유지하는 반면 펄스 형 엔진은 연료와 산화제의 혼합물이 연속적으로 "폭발"하여 작동합니다.
추력을 형성하는 충격
이론적으로 그 디자인은 기존의 램제트 또는 액체 추진 로켓 엔진보다 더 복잡하지 않습니다. 연소실과 노즐 어셈블리는 물론 연료와 산화제를 공급하는 수단도 포함됩니다. 이 경우 엔진 작동의 특성과 관련된 구조의 강도와 내구성에 특별한 제한이 있습니다.
작동 중에 인젝터는 연소실에 연료를 공급합니다. 산화제는 공기 흡입 장치를 사용하여 대기로부터 공급됩니다. 혼합물 형성 후 점화가 발생합니다. 연료 성분 및 혼합물 비율의 올바른 선택, 최적의 점화 방법 및 챔버 구성으로 인해 충격파가 형성되어 엔진 노즐 방향으로 이동합니다. 현재 수준의 기술을 통해 추력이 증가함에 따라 최대 2,5-3km / s의 파동 속도를 얻을 수 있습니다.
IDD는 맥동 작동 원리를 사용합니다. 이것은 폭발과 반응성 가스의 방출 후에 연소실이 날아가고 혼합물로 다시 채워지고 새로운 "폭발"이 뒤따른다는 것을 의미합니다. 높고 안정적인 추력을 얻으려면이 사이클을 초당 수만 번에서 수천 번까지 고주파로 수행해야합니다.
어려움과 장점
IDD의 주요 장점은 기존 및 장래의 램제트 및 로켓 엔진보다 우월성을 제공하는 개선 된 특성을 얻을 수있는 이론적 가능성입니다. 따라서 동일한 추력으로 임펄스 모터가 더 작고 가벼워졌습니다. 따라서 동일한 차원에서 더 강력한 유닛을 만들 수 있습니다. 또한 이러한 엔진은 계측의 일부가 필요하지 않기 때문에 설계가 더 간단합니다.
IDD는 XNUMX (로켓 시작 지점)에서 극 초음속까지 다양한 속도로 작동합니다. 로켓 및 우주 시스템과 항공-민간 및 군사 분야의 응용 분야를 찾을 수 있습니다. 모든 경우에 특징적인 기능을 통해 기존 시스템에 비해 특정 이점을 얻을 수 있습니다. 필요에 따라 탱크의 산화제 또는 대기에서 산소를 가져 오는 공기 반응식 산화제를 사용하여 로켓 IDD를 생성 할 수 있습니다.
그러나 중요한 단점과 어려움이 있습니다. 따라서 새로운 방향을 습득하기 위해서는 다양한 과학과 학문의 교차점에서 다소 복잡한 연구와 실험을 수행해야합니다. 특정 작동 원리는 엔진 설계 및 재료에 대한 특별한 요구를합니다. 높은 추력의 대가는 엔진 구조를 손상 시키거나 파괴 할 수있는 부하 증가입니다.
문제는 필요한 폭발 빈도에 따라 높은 속도의 연료 및 산화제 전달을 보장하고 연료 전달 전에 퍼지를 수행하는 것입니다. 또한 별도의 엔지니어링 문제는 작동주기마다 충격파가 발생한다는 것입니다.
현재까지 IDD는 과학자와 설계자의 모든 노력에도 불구하고 실험실과 테스트 사이트를 넘어 설 준비가되어 있지 않다는 점에 유의해야합니다. 디자인과 기술은 추가 개발이 필요합니다. 따라서 새로운 엔진을 실제로 도입하는 것에 대해 말할 필요는 없습니다.
기술의 역사
펄스 폭발 엔진의 원리가 과학자가 아니라 공상 과학 작가에 의해 처음 제안 된 것이 궁금합니다. 예를 들어, G. Adamov의 "두 대양의 신비"소설에 나오는 잠수함 "Pioneer"는 수소-산소 가스 혼합물에 IDD를 사용했습니다. 비슷한 아이디어가 다른 예술 작품에도 나타났습니다.
폭발 엔진에 관한 과학적 연구는 조금 늦게 XNUMX 년대에 시작되었고,이 방향의 선구자는 소련 과학자들이었다. 나중에 다른 국가에서 경험이 풍부한 IDD를 만들려는 시도가 있었지만 필요한 기술과 재료가 부족하여 성공이 크게 제한되었습니다.
31 년 2008 월 80 일, 미국 국방부와 공군 연구소의 DARPA 기관은 공기 호흡 유형 IDD를 사용하여 최초의 비행 실험실을 테스트하기 시작했습니다. 원래 엔진은 Scale Composites의 수정 된 Long-EZ 항공기에 설치되었습니다. 발전소에는 액체 연료 공급 및 대기로부터의 공기 흡입구가있는 90 개의 관형 연소실이 포함되어 있습니다. XNUMXHz의 폭파 주파수에서 대략의 추력. XNUMX kgf는 경 비행기에만 충분했습니다.
러시아 회전 폭발 엔진 "Ifrit". NPO Energomash의 사진
이 테스트는 항공에 사용하기위한 IDD의 근본적인 적합성을 보여 주며 설계를 개선하고 특성을 개선해야 할 필요성도 입증했습니다. 같은 2008 년에 프로토 타입 항공기가 박물관으로 보내졌고 DARPA 및 관련 기관은 계속해서 작업했습니다. 유망한 미사일 시스템에서 IDD를 사용할 가능성에 대해보고되었지만 지금까지 개발되지 않았습니다.
우리나라에서는 IDD의 주제가 이론과 실제 수준에서 공부되었습니다. 예를 들어, 2017 년 Combustion and Explosion 잡지는 기체 수소로 작동하는 폭발 램젯 엔진 테스트에 대한 기사를 발표했습니다. 또한 회전식 폭발 엔진에 대한 작업이 계속됩니다. 미사일에 사용하기에 적합한 액체 추진 로켓 모터가 개발되고 테스트되었습니다. 이러한 기술을 항공기 엔진에 사용하는 문제가 연구되고 있습니다. 이 경우 폭발 연소실이 터보 제트 엔진에 통합됩니다.
기술 전망
폭발 엔진은 다양한 분야와 분야에서 적용되는 관점에서 큰 관심을 받고 있습니다. 주요 특성의 예상 증가로 인해 최소한 기존 클래스의 시스템을 압착 할 수 있습니다. 그러나 이론적이고 실제적인 개발의 복잡성으로 인해 아직 실제로 사용할 수는 없습니다.
그러나 최근 몇 년 동안 긍정적 인 경향이 관찰되었습니다. 일반적으로 폭발 엔진 포함. 충동, 점점 더 뉴스 실험실에서. 이 방향의 개발은 계속되고 미래에 유망한 샘플의 출현시기, 특성 및 적용 영역에 여전히 의문이 있지만 원하는 결과를 얻을 수 있습니다. 그러나 최근 보고서를 통해 우리는 낙관적으로 미래를 바라 볼 수 있습니다.
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