Fin janvier, de nouvelles avancées scientifiques et technologiques russes ont été signalées. De sources officielles, il est devenu connu que l'un des projets nationaux d'un moteur à réaction de type à détonation prometteur a déjà passé le stade des tests. Cela rapproche le moment de l'achèvement complet de tous les travaux requis, en fonction des résultats desquels les missiles spatiaux ou militaires de conception russe pourront obtenir de nouvelles centrales électriques aux caractéristiques accrues. De plus, les nouveaux principes de fonctionnement des moteurs peuvent trouver une application non seulement dans le domaine des missiles, mais aussi dans d'autres domaines.
Fin janvier, le vice-Premier ministre Dmitri Rogozine a fait part à la presse nationale des derniers succès des organismes de recherche. Entre autres sujets, il a abordé le processus de création de moteurs à réaction utilisant de nouveaux principes de fonctionnement. Un moteur prometteur à combustion par détonation a déjà été mis à l'essai. Selon le vice-Premier ministre, l'utilisation de nouveaux principes de fonctionnement de la centrale permet une augmentation significative des performances. En comparaison avec les structures de l'architecture traditionnelle, une augmentation de poussée d'environ 30% est observée.
Schéma du moteur de fusée à détonation
Les moteurs de fusée modernes de différentes classes et types, exploités dans divers domaines, utilisent ce qu'on appelle. cycle isobare ou combustion déflagrante. Leurs chambres de combustion maintiennent une pression constante à laquelle le carburant brûle lentement. Un moteur basé sur les principes de déflagration n'a pas besoin d'unités particulièrement durables, cependant, ses performances maximales sont limitées. Augmenter les caractéristiques de base, à partir d'un certain niveau, s'avère déraisonnablement difficile.
Une alternative à un moteur à cycle isobare dans le cadre de l'amélioration des performances est un système avec ce qu'on appelle. combustion par détonation. Dans ce cas, la réaction d'oxydation du carburant se produit derrière l'onde de choc se déplaçant à grande vitesse à travers la chambre de combustion. Cela impose des exigences particulières à la conception du moteur, mais offre en même temps des avantages évidents. En termes d'efficacité de combustion du carburant, la combustion par détonation est 25 % meilleure que la combustion par déflagration. Elle se distingue également de la combustion à pression constante par la puissance accrue de dégagement de chaleur par unité de surface du front de réaction. En théorie, il est possible d'augmenter ce paramètre de trois à quatre ordres de grandeur. En conséquence, la vitesse des gaz réactifs peut être augmentée de 20 à 25 fois.
Ainsi, le moteur à détonation, avec son efficacité accrue, est capable de développer plus de poussée avec moins de consommation de carburant. Ses avantages par rapport aux conceptions traditionnelles sont évidents, mais jusqu'à récemment, les progrès dans ce domaine laissaient beaucoup à désirer. Les principes d'un moteur à réaction à détonation ont été formulés en 1940 par le physicien soviétique Ya. B. Zeldovich, mais les produits finis de ce type n'ont pas encore atteint l'exploitation. Les principales raisons de l'absence de succès réel sont les problèmes de création d'une structure suffisamment solide, ainsi que la difficulté de lancer puis d'entretenir une onde de choc avec les combustibles existants.
L'un des derniers projets nationaux dans le domaine des moteurs de fusée à détonation a été lancé en 2014 et est en cours de développement à NPO Energomash nommé d'après Académicien V. P. Glushko. Selon les données disponibles, l'objectif du projet avec le code "Ifrit" était d'étudier les principes de base d'une nouvelle technologie avec la création ultérieure d'un moteur-fusée à propergol liquide utilisant du kérosène et de l'oxygène gazeux. Le nouveau moteur, nommé d'après les démons du feu du folklore arabe, était basé sur le principe de la combustion par détonation par rotation. Ainsi, conformément à l'idée principale du projet, l'onde de choc doit se déplacer en continu en cercle à l'intérieur de la chambre de combustion.
Le développeur principal du nouveau projet était NPO Energomash, ou plutôt un laboratoire spécial créé sur sa base. De plus, plusieurs autres organisations de recherche et développement ont été impliquées dans les travaux. Le programme a reçu le soutien de la Fondation pour la recherche avancée. Grâce à des efforts communs, tous les participants au projet Ifrit ont pu former un look optimal pour un moteur prometteur, ainsi que créer une chambre de combustion modèle avec de nouveaux principes de fonctionnement.
Pour étudier les perspectives de l'ensemble de la direction et de nouvelles idées, un soi-disant. modèle de chambre de combustion à détonation répondant aux exigences du projet. Un moteur aussi expérimenté avec une configuration réduite était censé utiliser du kérosène liquide comme carburant. L'oxygène gazeux a été suggéré comme agent oxydant. En août 2016, les tests d'un prototype de caméra ont commencé. Il est important que pour la première fois dans l'histoire, un projet de ce genre soit porté au stade de bancs d'essai. Auparavant, des moteurs de fusée à détonation nationaux et étrangers ont été développés, mais pas testés.
Lors des tests de l'échantillon modèle, des résultats très intéressants ont été obtenus, montrant la justesse des approches utilisées. Ainsi, grâce à l'utilisation des bons matériaux et technologies, il s'est avéré que la pression à l'intérieur de la chambre de combustion était de 40 atmosphères. La poussée du produit expérimental a atteint 2 tonnes.
Chambre modèle sur banc d'essai
Certains résultats ont été obtenus dans le cadre du projet Ifrit, mais le moteur à explosion domestique à carburant liquide est encore loin d'une application pratique à part entière. Avant l'introduction d'un tel équipement dans de nouveaux projets technologiques, les concepteurs et les scientifiques doivent résoudre un certain nombre de problèmes les plus graves. Ce n'est qu'alors que l'industrie des fusées et de l'espace ou l'industrie de la défense pourront commencer à réaliser le potentiel de la nouvelle technologie dans la pratique.
À la mi-janvier, Rossiyskaya Gazeta a publié une interview du concepteur en chef de NPO Energomash, Petr Levochkin, sur l'état actuel des choses et les perspectives des moteurs à explosion. Le représentant de la société de développement a rappelé les principales dispositions du projet, et a également abordé le thème des succès obtenus. Par ailleurs, il a évoqué les domaines d'application possibles de « l'Ifrit » et des structures similaires.
Par exemple, les moteurs à détonation peuvent être utilisés dans les avions hypersoniques. P. Lyovochkin a rappelé que les moteurs désormais proposés pour une utilisation sur de tels équipements utilisent une combustion subsonique. A la vitesse hypersonique de l'appareil de vol, l'air entrant dans le moteur doit être décéléré jusqu'au mode sonore. Cependant, l'énergie de freinage doit entraîner des charges thermiques supplémentaires sur la cellule. Dans les moteurs à détonation, le taux de combustion du carburant atteint au moins M = 2, 5. Ceci permet d'augmenter la vitesse de vol de l'avion. Une telle machine avec un moteur de type détonation sera capable d'accélérer à des vitesses huit fois supérieures à la vitesse du son.
Cependant, les perspectives réelles des moteurs de fusée à explosion ne sont pas encore très grandes. D'après P. Lyovochkin, nous "venons d'ouvrir la porte de la zone de combustion par détonation". Les scientifiques et les concepteurs devront étudier de nombreuses questions, et ce n'est qu'après cela qu'il sera possible de créer des structures avec un potentiel pratique. De ce fait, l'industrie spatiale devra utiliser pendant longtemps les moteurs à propergol liquide traditionnels, ce qui n'exclut cependant pas la possibilité de leur amélioration ultérieure.
Un fait intéressant est que le principe de détonation de la combustion n'est pas utilisé uniquement dans le domaine des moteurs de fusée. Il existe déjà un projet domestique pour un système d'aviation avec une chambre de combustion de type détonation fonctionnant sur un principe d'impulsion. Un prototype de ce type a été mis à l'épreuve et il pourra à l'avenir donner le départ à une nouvelle direction. Les nouveaux moteurs à combustion par cliquetis peuvent trouver des applications dans une grande variété de domaines et remplacer partiellement les moteurs traditionnels à turbine à gaz ou à turboréacteur.
Le projet domestique d'un moteur d'avion à explosion est en cours de développement à l'OKB im. UN M. Berceau. Les informations sur ce projet ont été présentées pour la première fois lors du forum militaro-technique international de l'année dernière "Armée-2017". Sur le stand de l'entreprise-développeur, il y avait des matériaux sur divers moteurs, en série et en développement. Parmi ces derniers se trouvait un échantillon de détonation prometteur.
L'essence de la nouvelle proposition est d'utiliser une chambre de combustion non standard capable de combustion par détonation pulsée de carburant dans une atmosphère d'air. Dans ce cas, la fréquence des "explosions" à l'intérieur du moteur doit atteindre 15-20 kHz. À l'avenir, il est possible d'augmenter encore ce paramètre, de sorte que le bruit du moteur ira au-delà de la plage perçue par l'oreille humaine. De telles caractéristiques du moteur peuvent présenter un certain intérêt.
Premier lancement du produit expérimental « Ifrit »
Cependant, les principaux avantages de la nouvelle centrale sont liés à l'amélioration des performances. Des tests au banc de prototypes ont montré qu'ils dépassent les moteurs à turbine à gaz traditionnels d'environ 30 % dans des indicateurs spécifiques. Au moment de la première démonstration publique de matériaux sur le moteur OKB im. UN M. Les berceaux ont pu obtenir des caractéristiques de performance assez élevées. Un moteur expérimenté d'un nouveau type a pu fonctionner pendant 10 minutes sans interruption. La durée totale de fonctionnement de ce produit sur le stand à ce moment-là dépassait 100 heures.
Des représentants de la société de développement ont indiqué qu'il était déjà possible de créer un nouveau moteur à détonation d'une poussée de 2 à 2,5 tonnes, adapté à une installation sur des avions légers ou des véhicules aériens sans pilote. Dans la conception d'un tel moteur, il est proposé d'utiliser ce qu'on appelle. dispositifs résonateurs responsables du bon déroulement de la combustion du carburant. Un avantage important du nouveau projet est la possibilité fondamentale d'installer de tels dispositifs n'importe où dans la cellule.
Les experts de l'OKB eux. UN M. Les berceaux travaillent depuis plus de trois décennies sur des moteurs d'avion à combustion à détonation impulsionnelle, mais jusqu'à présent, le projet n'a pas quitté le stade de la recherche et n'a pas de réelles perspectives. La raison principale est l'absence d'une commande et le financement nécessaire. Si le projet reçoit le soutien nécessaire, un exemple de moteur pourra être créé dans un avenir prévisible, adapté à une utilisation sur divers équipements.
À ce jour, les scientifiques et les concepteurs russes ont réussi à montrer des résultats très remarquables dans le domaine des moteurs à réaction en utilisant de nouveaux principes de fonctionnement. Il existe plusieurs projets à la fois adaptés à une utilisation dans les domaines des fusées spatiales et hypersoniques. De plus, les nouveaux moteurs peuvent également être utilisés dans l'aviation « traditionnelle ». Certains projets n'en sont qu'à leurs débuts et ne sont pas encore prêts pour les inspections et autres travaux, tandis que dans d'autres domaines, les résultats les plus remarquables ont déjà été obtenus.
En étudiant le sujet des moteurs à réaction à combustion à détonation, les spécialistes russes ont pu créer un modèle de banc d'une chambre de combustion avec les caractéristiques souhaitées. Le produit expérimental "Ifrit" a déjà passé avec succès des tests, au cours desquels une grande quantité d'informations diverses ont été collectées. Avec l'aide des données obtenues, le développement de la direction se poursuivra.
Maîtriser une nouvelle direction et traduire les idées sous une forme applicable dans la pratique prendra beaucoup de temps, et pour cette raison, dans un avenir prévisible, les fusées spatiales et militaires ne seront équipées que de moteurs à propergol liquide traditionnels. Néanmoins, les travaux ont déjà quitté le stade purement théorique et désormais chaque lancement d'essai d'un moteur expérimental rapproche le moment de la construction de missiles à part entière avec de nouvelles centrales électriques.
