Впервые о таких двигателях заговорили еще в первой половине XX века. Внимательный читатель, быть может, заметил, что двигатель космического корабля, на котором отправились на Марс инженер Лось и красноармеец Гусев — герои фантастического романа А.Н. Толстого «Аэлита», — был как раз детонационным.
На практике же его впервые использовали немецкие конструкторы, создавшие в годы Второй мировой войны самолет-снаряд «Фау-1». Затем двигатель неоднократно пытались усовершенствовать. И вот в течение последних 10 лет новая многообещающая двигательная установка, которая намного проще, чем современные турбовентиляторные двигатели, и которая способна обеспечить разгон летательного аппарата до скоростей, в 4 раза превышающих скорость звука, исследуется в лабораториях России, США, Японии, Франции…
Сама по себе концепция детонационно-пульсирующего двигателя обманчиво проста. Коротко говоря, существует два вида сгорания: старое, известное, медленное горение, называемое «дефлаграцией», и намного более энергичный процесс, называемый «детонацией».
Представьте трубу, закрытую с одного конца и наполненную смесью топлива и воздуха. Искра зажигает топливо в области, близкой к закрытой части трубы, и реакция горения распространяется вдоль трубы. При дефлаграции, даже в варианте «быстрого пламени», как обычно называют взрыв, реакция в лучшем случае распространяется со скоростью десятков метров в секунду. А при детонации волна сверхзвукового скачка проскочит трубу со скоростью, измеряемой тысячами метров в секунду, пятикратно превышающей скорость звука! При этом она сжимает и зажигает смесь топлива и воздуха почти мгновенно в узкой зоне высокого давления, где происходит выделение тепла.
Однако, чтобы такая схема работала, необходимо точно координировать подачу топлива, воздуха и момент зажигания для того, чтобы осуществить «переход от дефлаграции к детонации».
Причем один цикл детонации — это только начало, поскольку, хотя он и генерирует большую тягу для сжигаемой порции топлива, чем процесс дефлаграции, сама по себе порция топлива очень мала. Для того чтобы заставить двигатель работать непрерывно, необходимы десятки циклов детонаций в секунду, нужна детонационная волна.
Над ее созданием, укрощением и бьются сейчас двигателисты. А энергетики за ними внимательно наблюдают. Ведь им также нужны мощные, экономичные и надежные силовые установки. И если сейчас отработавшие свой ресурс в небе или специально спроектированные газовые турбины исправно перекачивают природный газ по трубопроводам, служат на ТЭЦ, то завтра, быть может, им на смену придут силовые установки нового поколения, где по-новому будет поставлен уже сам процесс сгорания топлива.
Рассказ записал Владимир БЕЛОВ
РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…
Большие маневры
Наверное, не только мне интересно знать: почему для запусков космических кораблей, в особенности межпланетных зондов, так скрупулезно выбирают время старта? Из каких соображений космические баллистики выбирают ту или иную траекторию движения межпланетного зонда?
Владимир Панкратов,
Санкт-Петербург
Схема полета космического корабля «Аполлон» к Луне и обратно.
Цифрами обозначено: 1 — старт с космодрома; 2 — выход на орбиту ИСЗ; 3 — второй старт; 4 — перестроение отсеков; 5 — отделение последней ступени; 6 — торможение; 7 — переход на селеноцентрическую орбиту; 8 — отделение лунной кабины; 9 — торможение; 10 — посадка; 11 — старт с Луны; 12 — сбрасывание взлетной ступени; 13 — отстыковка взлетной ступени с основным блоком; 14 — переход на траекторию полета к Земле; 15 — разделение; 16 — вход в атмосферу; 17 — приводнение.
Помните, в знаменитом романе герои Жюля Верна строят громадную пушку и выстреливают из нее снаряд с людьми в сторону Луны?.. Критики говорили в свое время, что в таком снаряде путешественники погибли бы от перегрузок еще при выстреле.
Эта проблема, между прочим, решается относительно просто, если вместо пороха в пушке использовать электромагнитный ускоритель, постепенно разгоняющий снаряд, словно сердечник в катушке электромагнита. А тот факт, что путешественники не попали на Луну, поскольку прицел оказался неточным, почему-то привлекает меньше внимания. Между тем, для специалистов выбор траектории космического аппарата — задача из задач.