Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Представлено устройство на основе детонации для новых двигательных установок

Представлено устройство на основе детонации для новых двигательных установок
Представлено устройство на основе детонации для новых двигательных установок

Камеры сгорания, которые приводят в движение двигательные установки, часто имеют объемный характер, обычно имеют форму цилиндров, и преобразуют химическую энергию в тепловую и механическую энергию посредством окисления топлива. Этот подход к дефлаграционному сжиганию теперь начинает бросать вызов детонационному сжиганию, в котором используются ударные волны для ускорения окисления топливно-воздушной смеси.

Эта технология, первоначально изучавшаяся в Мичиганском университете в 1960-х и 70-х годах, переживает возрождение благодаря своим уникальным характеристикам, которые нашли применение во всем: от выработки электроэнергии до гиперзвуковых полетов.

Исследователи Мичиганского университета во главе с Майклом Уллманом, научным сотрудником кафедры аэрокосмической техники, и Венкатом Раманом, профессором того же факультета, вместе с сотрудниками из Университета Пердью и Исследовательской лаборатории ВВС (AFRL) изучили новый Форм-фактор для такого двигателя с детонационным приводом, позволяющий линейному массиву форсунок выдерживать быстро движущиеся ударные волны в прямоугольной области. Впервые линейная камера сгорания была исследована вычислительно на таком уровне детализации, что выявило причинный механизм стабилизации детонации.

Исследование опубликовано в журнале Combustion and Flame.

«Эта технология, похожая на панфлейту, может изменить двигательные системы, включая повышение эффективности, обеспечение гиперзвуковых режимов полета и устранение некоторых конструктивных ограничений, связанных с традиционными камерами сгорания», — сказал Венкат Раман, профессор аэрокосмической техники и аэрокосмической техники . машиностроение в UM и один из авторов. «Например, линейная система может обеспечивать тягу по требованию для небольших самолетов или дронов или может использоваться для управления ориентацией полетных систем».

Ключом к компьютерному изучению этой системы является сбор как деталей ударной волны и связанного с ней реакционного слоя, так и геометрических особенностей. Был использован метод детального численного моделирования с использованием вычислительного подхода, разработанного командой Рамана. Экспериментальные данные были получены командой Университета Пердью в сотрудничестве с исследователями AFRL. Проверка моделирования с использованием экспериментальных данных обеспечила уверенность в выводах исследования.

Устройство состоит из ряда топливных и воздушных форсунок, расположенных линейно в основании относительно тонкой прямоугольной коробки. После зажигания потока с помощью лазерного импульса создается распространяющаяся детонационная волна, которая перемещается вперед и назад между двумя стенками прямоугольной камеры.

Эта ударная волна распространяется со скоростью около 1,5 км/с и может генерировать очень большую мощность на единицу объема камеры сгорания. Газы сжимаются ударной волной и реагируют, а затем расширяются к другому концу камеры, где они истощаются, создавая тягу.

«Детонационные двигатели открывают уникальные возможности, которые еще не используются в полной мере. Цель здесь — продемонстрировать новые применения, которые продемонстрируют их преимущества», — сказал Венкат Раман, профессор аэрокосмической техники и машиностроения в UM и соавтор статьи.

Теги: двигатель

В тренде