Коротко до питання про детонаційні двигуни - Військовий огляд
Детонаційними називаються двигуни у штатному режимі яких використовуються детонаційне згоряння палива. Сам двигун може бути (теоретично) будь-яким, - двс, реактивним, та хоч паровим. Теоретично. Однак, до теперішнього часу всі відомі комерційно прийнятні двигуни таких режимів згоряння палива, в народі іменованого «вибухом», не використовували в силу їх … м-м-м…. комерційної неприйнятності.
Що дає застосування детонаційного згоряння у двигунах? Сильно спрощуючи та узагальнюючи, приблизно таке:
1. Заміна звичайного горіння детонаційним за рахунок особливостей газодинаміки фронту ударної хвилі, збільшує теоретичну гранично досяжну повноту згоряння суміші, що дозволяє підвищити ККД двигуна, і знизити витрату приблизно на 5-20%. Це актуально для всіх типів двигунів, як ДВЗ, так і реактивних.
2. Швидкість згоряння порції паливної суміші збільшується приблизно в 10-100 разів, отже, теоретично можна для ДВС збільшити літрову потужність (або питому тягу на кілограм маси для реактивних двигунів) приблизно в таку ж кількість разів. Цей фактор також актуальний для всіх типів двигунів.
3. Фактор актуальний тільки для реактивних двигунів всіх типів: оскільки процеси горіння йдуть у камері згоряння на надзвукових швидкостях, а температури та тиску в камері згоряння зростають у рази, то з'являється відмінна теоретична можливість багаторазово збільшити швидкість закінчення реактивного струменя з сопла. Що у свою чергу веде до пропорційного зростання тяги, питомого імпульсу, економічності та/або зниження маси двигуна та необхідного палива.
Всі ці три чинники дуже важливі, але мають не революційний, а еволюційний характер.Революційними є четвертий і п'ятий фактор, і відносяться вони лише до реактивних двигунів:
4. Тільки застосування детонаційних технологій дозволяє створити прямоточний (а значить, — на атмосферному окислювачі!) універсальний реактивний двигун прийнятної маси, розмірів та тяги, для практичного та широкомасштабного освоєння діапазону до-, понад- та гіперзвукових швидкостей 0-20Мах.
5. Тільки детонаційні технології дозволяють вичавити з хімічних ракетних двигунів (на парі паливо-окислювач) швидкісні параметри необхідні їх широкого застосування міжпланетних перельотах.
П.4 і 5. теоретично відкривають нам: а) дешеву дорогу до ближнього космосу;
Недоліки детонаційних двигунів випливають з їх переваг:
1. Швидкість горіння настільки висока, що найчастіше ці двигуни вдається змусити працювати лише циклічно: впуск-горіння-випуск. Що щонайменше втричі знижує максимально досяжну літрову потужність та/або тягу, іноді позбавляючи сенсу саму витівку.
2. Температура, тиск та швидкості їх наростання в камері згоряння детонаційних двигунів такі, що виключають пряме застосування більшості відомих нам матеріалів. Всі вони надто слабкі для побудови простого, дешевого та ефективного двигуна. Потрібно або ціле сімейство принципово нових матеріалів, або застосування поки що невідпрацьованих конструкторських хитрощів. Матеріалів у нас немає, а ускладнення конструкції знову ж таки часто позбавляє сенсу всю задуму.
Проте є область, у якій без детонаційних двигунів не обійтися. Це економічно виправданий атмосферний гіперзвук із діапазоном швидкостей 2-20 Max.Тому битва йде за трьома напрямками:
1. Створення схеми двигуна з безперервною детонацією камери згоряння. Що вимагає суперкомп'ютерів та нетривіальних теоретичних підходів для розрахунку їхньої гемодинаміки. У цій галузі прокляті ватники як завжди вирвалися вперед, і вперше у світі теоретично показали, що безперервна детогація взагалі можлива. Винахід, відкриття, патент - всі справи. І розпочали виготовлення практичної конструкції з іржавих труб та гасу.
2. Створення конструктивних рішень, що роблять можливими застосування класичних матеріалів. Прокляті ватники з п'яними ведмедями і тут першими вигадали і зробили лабораторний багатокамерний двигун, який вже працює скільки завгодно довго. Тяга як у двигуна Су27, а вага така, що його в руках тримає 1 (один!) дідусь. Але оскільки горілка була палена, то двигун вийшов поки що пульсуючий. Зате сволота працює настільки чисто, що його можна включати навіть на кухні (де ватники його власне і запилили в проміжках між горілкою і балалайкою)
3. Створення суперматеріалів майбутніх двигунів. Ця область найбільш туга та найбільш секретна. Про прориви в ній інформації я не маю.
Виходячи з вищеозвученого, розглянемо перспективи детонаційного, поршневого ДВС. Як відомо, наростання тиску в камері згоряння класичних розмірів, при детонації в ДВЗ відбувається швидше за швидкість звуку. Залишаючись у тому конструктиві, немає способу змусити механічний поршень, та ще з значними пов'язаними масами, рухатися в циліндрі з такими ж швидкостями. ГРМ класичного компонування теж не може працювати на таких швидкостях. Тому пряма переробка класичного ДВС на детонаційний з практичного погляду безглузда. Потрібно заново розробитидвигун. Але як тільки ми цим починаємо займатися, то виявляється, що поршень у цій конструкції просто зайва деталь. Тому ІМХО, поршневий детонаційний ДВЗ - це анахронізм.