ABŞ Hərbi Dəniz Qüvvələri gələcəkdə öz təyyarələrində və gəmilərində quraşdırılmış qaz turbinli elektrik stansiyalarını ənənəvi Brighton dövrəli mühərrikləri partlayıcı fırlanan mühərriklərlə əvəz etməyi planlaşdırır. Bu səbəbdən yanacaq qənaətinin hər il təxminən 400 milyon dollar olacağı gözlənilir. Bununla birlikdə, mütəxəssislərin fikrincə, yeni texnologiyaların ardıcıl istifadəsi on ildən tez ola bilməz.
Amerikada fırlanan və ya dönən mühərriklərin inkişafı ABŞ Hərbi Dəniz Qüvvələri Araşdırma Laboratoriyası tərəfindən həyata keçirilir. İlkin hesablamalara görə, yeni mühərriklər adi mühərriklərə nisbətən daha güclü və təxminən dörddə bir daha qənaətcil olacaq. Eyni zamanda, elektrik stansiyasının əsas iş prinsipləri eyni qalacaq - yanmış yanacaqdan çıxan qazlar, bıçaqlarını döndərərək qaz turbininə daxil olacaq. ABŞ Hərbi Dəniz Qüvvələri laboratoriyasına görə, hətta nisbətən uzaq gələcəkdə, bütün Amerika donanmasının elektrik enerjisi ilə işləyəcəyi zaman, qaz turbinləri hələ də müəyyən dərəcədə dəyişdirilmiş enerji istehsalından məsul olacaq.
Xatırladaq ki, pulsasiya edən reaktiv mühərrikin ixtirası XIX əsrin sonlarına təsadüf edir. İxtiraçı İsveçli mühəndis Martin Wiberg idi. Yeni Elektrik Stansiyaları, İkinci Dünya Müharibəsi dövründə geniş yayılmışdı, baxmayaraq ki, texniki xüsusiyyətlərində o vaxt mövcud olan təyyarə mühərriklərindən xeyli aşağı idi.
Qeyd etmək lazımdır ki, bu anda Amerika donanmasında 430 qaz turbinli mühərrikdən istifadə edən 129 gəmi var. Hər il onları yanacaqla təmin etmək xərcləri təxminən 2 milyard dollardır. Gələcəkdə, müasir mühərriklər yeniləri ilə əvəz edildikdə, yanacaq xərclərinin miqdarı dəyişəcək.
Hazırda istifadə olunan daxili yanma mühərrikləri Brighton dövrəsində işləyir. Bu anlayışın mahiyyətini bir neçə sözlə təyin edərsənsə, hamısı oksidləşdiricinin və yanacağın ardıcıl qarışdırılmasına, nəticədə meydana gələn qarışığın daha da sıxılmasına, sonra - yanma məhsullarının genişlənməsi ilə yanmağa və yanmağa bağlıdır. Bu genişləndirmə yalnız sürmək, pistonları hərəkət etdirmək, bir turbini döndərmək, yəni daimi təzyiq təmin edən mexaniki hərəkətlər etmək üçün istifadə olunur. Yanacaq qarışığının yanma prosesi subsonik sürətlə hərəkət edir - bu prosesə dufflagration deyilir.
Yeni mühərriklərə gəldikdə, elm adamları içərisində partlayıcı yanma, yəni yanmanın səsdən yüksək sürətlə meydana gəldiyi partlayışdan istifadə etmək niyyətindədirlər. Hal -hazırda detonasiya fenomeni hələ tam öyrənilməmiş olsa da, məlumdur ki, bu tip yanma ilə yanacaq və hava qarışığı ilə yayılan bir zərbə dalğası meydana gəlir və nəticəsi kimyəvi reaksiyaya səbəb olur. kifayət qədər böyük miqdarda istilik enerjisinin sərbəst buraxılması. Şok dalğası qarışığın içindən keçəndə qızdırır və bu da partlamaya səbəb olur.
Yeni bir mühərrikin hazırlanmasında, bir partlayıcı pulsasiya edən mühərrikin hazırlanması prosesində əldə edilən müəyyən inkişaflardan istifadə edilməsi planlaşdırılır. Əməliyyat prinsipi odur ki, əvvəlcədən sıxılmış yanacaq qarışığı yanma kamerasına daxil olur və burada alovlanır və partlayır. Yanma məhsulları mexaniki hərəkətlər edərək burun içərisində genişlənir. Sonra bütün dövr əvvəldən təkrarlanır. Ancaq pulsasiya edən mühərriklərin dezavantajı dövrlərin təkrarlanma dərəcəsinin çox aşağı olmasıdır. Bundan əlavə, pulsasiya sayının artması halında bu mühərriklərin dizaynı daha mürəkkəbləşir. Bu, yanacaq qarışığının tədarükündən məsul olan klapanların işini, həmçinin birbaşa partlayış dövrlərinin özləri ilə sinxronizasiya etmək ehtiyacından irəli gəlir. Pulsasiya edən mühərriklər də çox səs -küylüdür, işləməsi üçün çoxlu miqdarda yanacaq tələb olunur və iş yalnız daimi ölçülü yanacaq vurulması ilə mümkündür.
Patlayıcı fırlanan mühərrikləri pulsasiya edən mühərriklərlə müqayisə etsək, onların işləmə prinsipi bir qədər fərqlidir. Beləliklə, xüsusən, yeni mühərriklər yanma kamerasındakı yanacağın davamlı davamlı partlamasını təmin edir. Bu fenomenə spin və ya fırlanan detonasiya deyilir. İlk dəfə 1956 -cı ildə sovet alimi Bogdan Voitsexovski tərəfindən təsvir edilmişdir. Və bu fenomen daha erkən, 1926 -cı ildə kəşf edildi. Pionerlər, müəyyən sistemlərdə düz bir partlayış dalğası əvəzinə, bir spiraldə hərəkət edən parlaq parlayan bir "başın" göründüyünü gördülər.
Voitsexovski, özünün hazırladığı foto çəkicdən istifadə edərək, yanacaq qarışığı halqalı yanma kamerasında hərəkət edən dalğa cəbhəsini çəkdi. Spin detonasiyasının təyyarə detonasiyasından fərqi odur ki, içərisində tək bir şok eninə dalğa meydana gəlir, sonra reaksiya verməyən qızdırılan bir qaz gəlir və artıq bu təbəqənin arxasında kimyəvi reaksiya zonası var. Məhz belə bir dalğa, Marlene Topçiyanın "yastı pişi" adlandırdığı kameranın özünü yandırmasının qarşısını alır.
Qeyd etmək lazımdır ki, artıq detonasiya mühərrikləri artıq istifadə edilmişdir. Xüsusilə, İkinci Dünya Müharibəsinin sonunda Almanlar tərəfindən V-1 qanadlı raketlərində istifadə olunan pulsasiya edən hava reaktiv mühərrikindən bəhs edirik. İstehsalı olduqca sadə idi, istifadəsi kifayət qədər asan idi, eyni zamanda bu mühərrik vacib problemləri həll etmək üçün o qədər də etibarlı deyildi.
Bundan əlavə, 2008-ci ildə pulsasiya edən detonasiya mühərriki ilə təchiz edilmiş Rutang Long-EZ eksperimental təyyarəsi havaya qalxdı. Uçuş otuz metr yüksəklikdə cəmi on saniyə davam etdi. Bu müddət ərzində elektrik stansiyası 890 Nyuton əmrini aldı.
ABŞ Hərbi Dəniz Qüvvələrinin Amerika laboratoriyası tərəfindən təqdim edilən mühərrikin təcrübi prototipi, yanacaq təchizatı tərəfində diametri 14 santimetr və burun tərəfində 16 santimetr olan dairəvi konusvari yanma kamerasıdır. Otağın divarları arasındakı məsafə 1 santimetr, "boru" 17.7 santimetr uzunluğundadır.
Yanacaq kamerasına 10 atmosfer təzyiqi ilə verilən yanacaq qarışığı olaraq hava və hidrogen qarışığı istifadə olunur. Qarışığın temperaturu 27,9 dərəcədir. Qeyd edək ki, bu qarışıq spin partlaması fenomenini öyrənmək üçün ən əlverişli olaraq tanınır. Ancaq elm adamlarına görə, yeni mühərriklərdə təkcə hidrogendən deyil, həm də digər yanan komponentlərdən və havadan ibarət yanacaq qarışığından istifadə etmək mümkün olacaq.
Fırlanan mühərrikin eksperimental tədqiqatları daxili yanma mühərrikləri ilə müqayisədə daha yüksək səmərəliliyini və gücünü göstərdi. Digər bir üstünlük əhəmiyyətli yanacaq qənaətidir. Eyni zamanda, təcrübə zamanı fırlanan "test" mühərrikində yanacaq qarışığının yanmasının qeyri-bərabər olduğu ortaya çıxdı, buna görə mühərrik dizaynını optimallaşdırmaq lazımdır.
Burun içərisində genişlənən yanma məhsulları bir konus istifadə edərək bir qaz jetində toplana bilər (buna Coanda effekti deyilir) və sonra bu jeti turbinə göndərilə bilər. Turbin bu qazların təsiri altında fırlanacaq. Beləliklə, turbin işinin bir hissəsi gəmiləri hərəkətə gətirmək və qismən gəmi avadanlığı və müxtəlif sistemlər üçün lazım olan enerji istehsal etmək üçün istifadə edilə bilər.
Mühərriklərin özləri hərəkət hissələri olmadan istehsal edilə bilər ki, bu da dizaynını xeyli asanlaşdıracaq və bu da öz növbəsində elektrik stansiyasının dəyərini azaldacaq. Ancaq bu yalnız perspektivdədir. Yeni mühərrikləri seriya istehsalına başlamazdan əvvəl, davamlı istiliyədavamlı materialların seçilməsindən ibarət olan bir çox çətin problemləri həll etmək lazımdır.
Qeyd edək ki, hazırda fırlanan detonasiya mühərrikləri ən perspektivli mühərriklərdən biri hesab olunur. Arlingtondakı Texas Universitetinin alimləri tərəfindən də hazırlanır. Yaratdıqları elektrik stansiyasına "fasiləsiz partlayış mühərriki" deyilirdi. Eyni universitetdə, müxtəlif nisbətlərdə hidrogen, hava və ya oksigen daxil olan dairəvi kameraların və müxtəlif yanacaq qarışıqlarının müxtəlif diametrlərinin seçilməsi ilə bağlı araşdırmalar aparılır.
Bu istiqamətdə inkişaf Rusiyada da davam edir. Beləliklə, 2011 -ci ildə Saturn tədqiqat və istehsal birliyinin idarəedici direktoru İ. Fedorovun sözlərinə görə, Lyulka Elmi -Texniki Mərkəzinin alimləri pulsasiya edən hava reaktiv mühərriki hazırlayırlar. İş, T-50 üçün "Product 129" adlı perspektivli bir mühərrikin inkişafı ilə paralel olaraq aparılır. Bundan əlavə, Fedorov, dərnəyin pilotsuz olduğu güman edilən növbəti mərhələnin perspektivli təyyarələrinin yaradılması ilə bağlı araşdırma apardığını da söylədi.
Eyni zamanda, başçı hansı pulsasiya edən mühərrikdən bəhs etməyib. Hal -hazırda bu cür mühərriklərin üç növü məlumdur - valfsız, vana və detonasiya. Ümumiyyətlə, pulsasiya edən mühərriklərin istehsalının ən sadə və ən ucuz olduğu qəbul edilir.
Bu gün bir neçə böyük müdafiə firması yüksək performanslı pulsasiya edən reaktiv mühərriklər üzərində araşdırma aparır. Bu firmalar arasında American Pratt & Whitney və General Electric və Fransız SNECMA var.
Beləliklə, müəyyən nəticələr çıxarmaq olar: yeni perspektivli mühərrikin yaradılması müəyyən çətinliklərlə üzləşir. Hal -hazırda əsas problem nəzəriyyədədir: partlayış şok dalğası bir dairədə hərəkət edərkən tam olaraq nə baş verdiyini yalnız ümumi olaraq bilirlər və bu dizaynların optimallaşdırılması prosesini çox çətinləşdirir. Buna görə də, yeni texnologiya, çox cəlbedici olmasına baxmayaraq, sənaye istehsalının miqyasında çətin ki, mümkün olsun.
Ancaq tədqiqatçılar nəzəri problemləri həll edə bilsələr, əsl irəliləyişdən danışmaq mümkün olacaq. Axı, turbinlər təkcə nəqliyyatda deyil, həm də səmərəliliyin artmasının daha da güclü təsir göstərə biləcəyi enerji sektorunda istifadə olunur.
