Воскресенье , 20 сентября 2020
Создателя Nexta будут судить?Парадокса близнецов нет: объяснение на школьном уровнеСкладывается впечатление, что пенсию скоро вообще отменятКак бухают американцыКак “прямо” проверить постоянство скорости светаВ чем суть парадокса “Парадокс близнецов”Мы говорим навальный, подразумеваем Скрипаль. Мы говорим СкрипалКак сделать видеонаблюдение на даче?ОСАГО: кто виноват и что делатьСтраховые компании мошенничают с ОСАГО?Половина американцев не имеют свободных 100 долларовИмеют ли США право вводить санкции?Сколько платят за ЖКХ в США50% американцев получают от правительства больше денег, чем отдаютРаковая опухоль БелоруссииВельмі верагоднаКак отравили НавальногоЧто делать со старыми блоками питания?Кто ответит за карантин?Сила тяжести на поверхности классической черной дырыСравнение стоимости кВт⋅ч от солнечных панелей и ТЭСДоходы и расходы американцевПосле Лукашенко хоть потоп!Задача: поспорили как-то Миллер с Сеченым у кого больше… трубаКак объясняются парадоксы теорий относительностиНа Международной космической станции началась война дрелей?Почему я не читаю научно-популярную публицистикуКакого цвета классическая Черная дыра?Как решать задачи по физикеСимптоматика коронавируса на личном примере. Мои выводыУглеродный баланс атмосферы: почему не учитываются лесаПарадоксы многомерного пространстваКак выглядит проекция 4-мерной сферы в наше 3-мерное простраствоНалог на воздух: какой будет ответЗащищено: Отчеты по мировой энергииЭнергетика: кручу, верчу, запутать хочуПерспективы водородной энергетикиСнижение процентной ставки и рост промышленностиКрымнаш… дорого!Тупик космонавтикиАмериканские баксы для американцев!Единая энергетическая система – фикция!Наш дорогой РоскосмосКонец Роскосмоса? – опубликована стоимость запуска астронавтоУкраина подтасовывает данныеПовышение тарифов на газ для населения РоссииRussian lives matterШведы продолжают умирать от коронавируса, американцы снижают летКонец эпохи офшоров?Карантинные режимы в регионах РоссииГазпром: пир во время чумыСлабость Сибири: расследованиеАнтиглобальный рынок энергоресурсовШвеция: ни карантина ни эпидемииПутин нашел высокодоходный рынок газа
ГЛАВНАЯ >> Наука >> Детонационный двигатель: мифы и реальность

Детонационный двигатель: мифы и реальность

Детонационный двигатель часто рассматривают как альтернативу  стандартному двигателю внутреннего сгорания или  ракетному. Он оброс множеством мифов и легенд. Рождаются и живут эти легенды только по тому, что распространяющие их люди или забыли школьный курс физики, или вообще прогуляли его полностью!

Рост удельной мощности или тяги

Заблуждение первое.

Из роста скорости сгорания топлива вплоть до 100 раз, можно будет поднять удельную (в расчете на единице рабочего объема) мощность двигателя внутреннего сгорания. Для работающих на детонационных режимах ракетных двигателей в 100 раз вырастит тяга на единицу массы.

Примечание: Как всегда, не понятно о какой массе идет речь – о массе рабочего тела или всей ракеты в целом.

Между тем, связи с какой скоростью горит топливо и удельной мощностью нет вообще никакой.

Есть связь между степенью сжатия и удельной мощностью. Для бензиновых двигателей внутреннего сгорания степень сжатия около 10. В двигателях, использующих детонационный режим, ее можно увечить приблизительно в 2 раза, что как раз реализуется в дизельных двигателях, которые имеют степень сжатия уже около 20. Собственно работают в режиме детонации. То есть, конечно, степень сжатия повысить можно, но после того как произошла детонация, это никому уже не нужно! Ни о каких 100 раз не может быть и речи!!  Более того, рабочий объем ДВС, скажем, 2л, объем всего двигателя литров 100 или 200. Экономия по объему составит 1%!!! А вот дополнительный “расход”(толщина стенок, новые материалы и тд) будет мериться не в процентах, а в разах или десятках раз!!

Для справки. Произведенная работа пропорционально, грубо говоря, V*P (у адиабатического процесса присутствуют коэффициенты, но сути сейчас не меняет). Если объем уменьшить в 100 раз, значит начальное давление должна вырасти в те же 100 раз! (чтобы произвести такую же работу).

Литровую мощность можно поднять если вообще отказаться от сжатия или оставить его на том же уровне, но подавать углеводороды (в большем количестве) и чистый кислород в весовом соотношении около 1:2,6-4, в зависимости от состава углеводородов, или вообще жидкий кислород (где уже это было:-)). Тогда можно и литровую мощность повысить, и КПД (за счет роста “степени расширения” которая может достигать 6000!). Но на пути стоит как способность камеры сгорания выдержать такие давления и температуры, так и необходимость “питаться” не атмосферным кислородом, а запасенным чистым или вообще жидким кислородом!

Собственно некое подобие этого – использование закиси азота. Закись азота – это просто способ поставить повышенное количество кислорода в камеру сгорания.

Но никакого отношения к детонации эти способы не имеют!!

Можно предложить дальнейшее развитие таких экзотических способов повышения литровой мощности – использовать вместо кислорода фтора. Это более сильный окислитель, т.е. реакции с ним идут с большим выделением энергии.

Увеличение скорости истечения реактивной струи

Залужение второе.

В двигателях ракет, использующих детонационные режимы работы, в результате того, что режим сгорания происходит на скоростях выше скорости звука в данной среде (которая зависит от температуры и давления), в камере сгорания параметры давления и температуры увеличиваются в несколько раз, повышается скорость выходящей реактивной струи. Это пропорционально улучшает все параметры подобного двигателя, в том числе, снижает его массу и расход, а значит и необходимый запас топлива.

Как уже отмечалось выше нельзя повысить степень сжатия более чем в 2 раза. Но опять-таки скорость истечения газов зависит от подведенной энергии и их температуры! (Закон сохранения энергии). При том же количестве энергии (при таком же количестве топлива) повысить скорость можно только понизив их температуру. Но этому уже препятствуют законы термодинамики.

Детонационные ракетные двигатели – будущее межпланетных полетов

Заблуждение третье.

Только ракетные двигатели на детонационных технологиях позволяют получить скоростные параметры требуемые для межпланетных перелетов на основе химической реакции окисления.

Ну это заблуждение хотя бы логически последовательное. Вытекает из первых двух.

Никакие технологии не способны ничего уже выжать из реакции окисления! По крайней мере для известных веществ. Скорость истечения определяется энергетическим балансом реакции. Часть этой энергии, согласно законам термодинамики, можно перевести в работу (кинетическую энергию). То есть, даже если вся энергия перейдет в кинетическую, то это предел на основе закона сохранения энергии и никакими детонациями, степенями сжатия и тд его нельзя преодолеть.

Кроме энергетического баланса очень важный параметр – “энергия на нуклон”. Если сделать небольшие расчеты, то можно получить что реакция окисления атома углерода(C) дает в 1,5 раза больше энергии чем реакция окисления молекулы водорода (H2). Но из-за того что продукт окисления углерода (СО2) в 2,5 раза тяжелее продукта окисления водорода (Н2О), скорость истечения газов из водородных двигателей на 13%. Правда, надо еще учитывать теплоемкость продуктов горения, но это дает совсем небольшую поправку.

Это моя статья с моего старого сайта о путешествиях selftrips.ru. Тогда у меня не было другого сайта, и я публиковал там совершенно не тематические статьи.Теперь переношу сюда. Дата оригинальной статьи.

Дзен версия.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

© Копирование и перепечатка материалов только с разрешения автора

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: