ABD Donanması, şu anda uçaklarında ve gemilerinde kurulu olan gaz türbini enerji santrallerini gelecekte, geleneksel Brighton çevrimli motorları patlamalı döner motorlarla değiştirmeyi planlıyor. Bu nedenle yakıt tasarrufunun yıllık yaklaşık 400 milyon dolar olması bekleniyor. Bununla birlikte, uzmanlara göre, on yıldan daha erken olmayan yeni teknolojilerin seri kullanımı mümkündür.
Amerika'da döner veya döner döner motorların geliştirilmesi, ABD Deniz Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı tarafından yürütülmektedir. İlk tahminlere göre, yeni motorlar daha güçlü olacak ve ayrıca geleneksel motorlardan yaklaşık dörtte bir oranında daha ekonomik olacak. Aynı zamanda, santralin temel çalışma prensipleri aynı kalacaktır - yanmış yakıttan çıkan gazlar, bıçaklarını döndürerek gaz türbinine girecektir. ABD Donanması laboratuvarına göre, nispeten uzak bir gelecekte bile, tüm Amerikan filosunun elektrikle besleneceği zaman bile, gaz türbinleri, bir dereceye kadar değiştirilmiş, güç üretmekten hala sorumlu olacak.
Titreşimli jet motorunun icadının on dokuzuncu yüzyılın sonlarına kadar uzandığını hatırlayın. Mucit İsveçli mühendis Martin Wiberg'di. Yeni enerji santralleri İkinci Dünya Savaşı sırasında yaygınlaştı, ancak teknik özellikleri o sırada var olan uçak motorlarından önemli ölçüde daha düşüktü.
Şu anda Amerikan filosunun 430 gaz türbinli motor kullanan 129 gemiye sahip olduğu belirtilmelidir. Her yıl onlara yakıt sağlamanın maliyeti yaklaşık 2 milyar dolar. Gelecekte, modern motorlar yenileriyle değiştirildiğinde, yakıt maliyetlerinin miktarı değişecektir.
Şu anda kullanımda olan içten yanmalı motorlar Brighton çevriminde çalışmaktadır. Bu kavramın özünü birkaç kelimeyle tanımlarsanız, o zaman her şey oksitleyici ve yakıtın art arda karıştırılmasına, ortaya çıkan karışımın daha da sıkıştırılmasına, ardından - yanma ürünlerinin genişlemesiyle kundaklama ve yanmaya gelir. Bu genişleme sadece tahrik etmek, pistonları hareket ettirmek, bir türbini döndürmek, yani mekanik eylemler gerçekleştirmek, sabit basınç sağlamak için kullanılır. Yakıt karışımının yanma işlemi ses altı bir hızda hareket eder - bu işleme dufflagration denir.
Yeni motorlara gelince, bilim adamları içlerinde patlayıcı yanma kullanmayı, yani yanmanın süpersonik hızda gerçekleştiği patlamayı kullanmayı planlıyorlar. Ve şu anda patlama fenomeni henüz tam olarak çalışılmamış olmasına rağmen, bu tür bir yanma ile, bir yakıt ve hava karışımı yoluyla yayılan bir şok dalgasının ortaya çıktığı ve bunun sonucunda kimyasal bir reaksiyona neden olduğu bilinmektedir. oldukça büyük miktarda termal enerjinin serbest bırakılması. Şok dalgası karışımın içinden geçtiğinde ısınır ve bu da patlamaya neden olur.
Yeni bir motorun geliştirilmesinde, patlamalı titreşimli bir motor geliştirme sürecinde elde edilen bazı gelişmelerin kullanılması planlanmaktadır. Çalışma prensibi, önceden sıkıştırılmış bir yakıt karışımının, ateşlendiği ve patlatıldığı yanma odasına beslenmesidir. Yanma ürünleri memede genişleyerek mekanik eylemler gerçekleştirir. Sonra tüm döngü baştan tekrarlanır. Ancak titreşimli motorların dezavantajı, çevrimlerin tekrarlama oranının çok düşük olmasıdır. Ek olarak, titreşim sayısında bir artış olması durumunda bu motorların tasarımı daha karmaşık hale gelir. Bunun nedeni, yakıt karışımının beslenmesinden sorumlu olan valflerin çalışmasının yanı sıra doğrudan patlama döngülerinin kendileri tarafından senkronize edilmesi ihtiyacıdır. Titreşimli motorlar da çok gürültülüdür, çalışması için büyük miktarda yakıt gerektirir ve çalışma yalnızca sabit ölçülü yakıt enjeksiyonu ile mümkündür.
Patlamalı döner motorları titreşimli motorlarla karşılaştırırsak, çalışma prensibi biraz farklıdır. Bu nedenle, özellikle yeni motorlar, yanma odasında yakıtın sürekli ve sürekli bir şekilde patlamasını sağlar. Bu fenomene spin veya dönen patlama denir. İlk olarak 1956 yılında Sovyet bilim adamı Bogdan Voitsekhovsky tarafından tanımlanmıştır. Ve bu fenomen çok daha önce, 1926'da keşfedildi. Öncüler, belirli sistemlerde düz bir patlama dalgası yerine bir spiral içinde hareket eden parlak, parlayan bir "kafanın" ortaya çıktığını fark eden İngilizlerdi.
Voitsekhovsky, kendi tasarladığı bir fotoğraf kaydediciyi kullanarak, bir yakıt karışımı içinde dairesel bir yanma odasında hareket eden dalga cephesini fotoğrafladı. Spin patlaması, içinde tek bir şok enine dalgasının ortaya çıkması, ardından reaksiyona girmeyen ısıtılmış bir gazın gelmesi ve zaten bu katmanın arkasında bir kimyasal reaksiyon bölgesi olması nedeniyle düzlem patlamasından farklıdır. Ve Marlene Topchiyan'ın “düzleştirilmiş bir çörek” dediği odanın yanmasını önleyen tam da böyle bir dalga.
Patlama motorlarının geçmişte zaten kullanıldığına dikkat edilmelidir. Özellikle, Almanlar tarafından II. Dünya Savaşı'nın sonunda V-1 seyir füzelerinde kullanılan titreşimli hava jeti motorundan bahsediyoruz. Üretimi oldukça basitti, kullanımı yeterince kolaydı, ancak aynı zamanda bu motor önemli sorunları çözmek için çok güvenilir değildi.
Ayrıca, 2008 yılında, titreşimli bir patlama motoruyla donatılmış deneysel bir uçak olan Rutang Long-EZ havaya uçtu. Uçuş otuz metre yükseklikte sadece on saniye sürdü. Bu süre zarfında, santral 890 Newton mertebesinde bir itme gücü geliştirdi.
ABD Donanması'nın Amerikan laboratuvarı tarafından sunulan motorun deneysel prototipi, yakıt besleme tarafında 14 santimetre ve meme tarafında 16 santimetre çapında halka şeklinde koni şeklinde bir yanma odasıdır. Odanın duvarları arasındaki mesafe 1 santimetre, “tüp” ise 17,7 santimetre uzunluğundadır.
Yanma odasına 10 atmosferlik bir basınçta sağlanan bir yakıt karışımı olarak bir hava ve hidrojen karışımı kullanılır. Karışım sıcaklığı 27.9 derecedir. Bu karışımın, spin patlaması fenomenini incelemek için en uygun olarak kabul edildiğini unutmayın. Ancak bilim adamlarına göre, yeni motorlarda sadece hidrojenden değil, aynı zamanda diğer yanıcı bileşenlerden ve havadan oluşan bir yakıt karışımı kullanmak mümkün olacak.
Döner bir motorun deneysel çalışmaları, içten yanmalı motorlara kıyasla daha yüksek verimlilik ve güç olduğunu göstermiştir. Diğer bir avantaj da önemli yakıt ekonomisidir. Aynı zamanda, deney sırasında, döner "test" motorundaki yakıt karışımının yanmasının üniform olmadığı, bu nedenle motor tasarımının optimize edilmesi gerektiği ortaya çıktı.
Nozulda genişleyen yanma ürünleri bir koni kullanılarak tek bir gaz jetinde toplanabilir (bu Coanda etkisi olarak adlandırılır) ve daha sonra bu jet türbine gönderilebilir. Türbin bu gazların etkisi altında dönecektir. Böylece türbinin çalışmasının bir kısmı gemileri hareket ettirmek ve kısmen de gemi teçhizatı ve çeşitli sistemler için gerekli olan enerjiyi üretmek için kullanılabilir.
Motorların kendileri hareketli parçalar olmadan üretilebilir, bu da tasarımlarını büyük ölçüde basitleştirecek ve bu da bir bütün olarak elektrik santralinin maliyetini azaltacaktır. Ama bu sadece perspektifte. Yeni motorları seri üretime sokmadan önce, biri dayanıklı ısıya dayanıklı malzemelerin seçimi olan birçok zor sorunu çözmek gerekiyor.
Şu anda, döner patlama motorlarının en umut verici motorlardan biri olarak kabul edildiğini unutmayın. Ayrıca Arlington'daki Texas Üniversitesi'nden bilim adamları tarafından da geliştiriliyorlar. Yarattıkları santrale "sürekli patlama motoru" adı verildi. Aynı üniversitede, farklı oranlarda hidrojen ve hava veya oksijen içeren çeşitli çaplardaki halka odacıkların ve çeşitli yakıt karışımlarının seçimi konusunda araştırmalar yapılmaktadır.
Bu yönde gelişme Rusya'da da devam etmektedir. Bu nedenle, 2011 yılında, Satürn araştırma ve üretim derneği I. Fedorov'un genel müdürüne göre, Lyulka Bilim ve Teknik Merkezi'nden bilim adamları, titreşimli bir hava jet motoru geliştiriyorlar. Çalışma, T-50 için "Ürün 129" adlı gelecek vaat eden bir motorun geliştirilmesine paralel olarak yürütülüyor. Buna ek olarak Fedorov, derneğin, insansız olması beklenen bir sonraki aşamada gelecek vaat eden uçakların oluşturulması konusunda araştırma yürüttüğünü de söyledi.
Aynı zamanda, kafa ne tür bir titreşimli motorun söz konusu olduğunu belirtmedi. Şu anda, bu tür motorların üç türü bilinmektedir - valfsiz, valfsiz ve patlama. Bu arada, titreşimli motorların üretimi en basit ve en ucuz olduğu genel olarak kabul edilmektedir.
Bugün, birkaç büyük savunma firması, yüksek performanslı titreşimli jet motorları üzerine araştırmalar yürütüyor. Bu firmalar arasında Amerikan Pratt & Whitney ve General Electric ve Fransız SNECMA bulunmaktadır.
Böylece, bazı sonuçlar çıkarılabilir: umut verici yeni bir motorun yaratılmasının bazı zorlukları vardır. Şu anda asıl sorun teoride: Patlama şok dalgası bir daire içinde hareket ettiğinde tam olarak ne olduğu yalnızca genel anlamda bilinir ve bu, tasarımları optimize etme sürecini büyük ölçüde karmaşıklaştırır. Bu nedenle, yeni teknoloji çok çekici olmasına rağmen, endüstriyel üretim ölçeğinde pek uygulanabilir değildir.
Ancak araştırmacılar teorik sorunları çözmeyi başarırsa gerçek bir atılımdan bahsetmek mümkün olacaktır. Ne de olsa türbinler sadece ulaşımda değil, aynı zamanda verimlilik artışının daha da güçlü bir etkiye sahip olabileceği enerji sektöründe de kullanılmaktadır.
