Верхом на бомбе

Продолжим про полёты в космосе. Точнее, про двигатели для этих полётов. Сейчас для полётов ракет используются два варианта реактивных двигателей. Это твёрдотопливные двигатели и жидкостные реактивные двигатели (ЖРД). Твёрдотопливные меньше по размерам, всегда готовы к работе, но они работают «от и до», то есть работой такого двигателя нельзя управлять. Поэтому их используют только на старте – для толчка. ЖРД управлять можно, регулируя подачу топлива и окислителя, хотя тоже весьма ограниченно. В любом случае эти двигатели работают недолго, а топлива потребляют много. Поэтому, когда говорят о межпланетных полётах, то начинают говорить об экзотических на сегодняшний день ионных, плазменных и прочих недостаточно проработанных конструкциях. А может с ЖРД ещё не всё получено? Во-о-от… Не всё. 

ЖРД работает на том, что мы выбрасываем из сопла продукты сгорания, то есть результат химической реакции соединения топлива и окислителя. Мы их соединяем, они и горят. Чем меньше сопло, тем выше скорость. Чем больше давление в камере сгорания, тем выше скорость. В камере сгорания американского челнока было 200 атмосфер, а в камере «Бурана» - аж 250 атмосфер! Очевидно, что при таких давлениях заталкивать горючку в камеру очень непросто. То есть одна из главных проблем такого двигателя – насос. Сейчас насосы в таких двигателях «давят» 600 атмосфер и это уже – проблема. Вот если бы разделить процесс – закачка сама по себе, а горение – само по себе, тогда ведь супернасосы будут не нужны.

В процессе создания ЖРД уже проводили опыты по прерывистому процессу. Такие двигатели назывались «пульсирующими». Характеристики у них были «так себе». В результате сделали турбонасосы для «нормальных» ЖРД и про пульсирующие двигатели забыли, но не совсем. Стало понятно, что горение – это медленно – нужен взрыв! Горение происходит со скоростью не более 0,1 км в секунду, а взрывной фронт имеет скорость распространения до 2,5 км в секунду. Вот она – необходимая мощь! Идея взрывного двигателя принадлежит Зельдовичу. Он предложил его в 1940 году.

Первый прототип такого двигателя сделали в США. Он проработал 10 сек. Все поздравили друг друга, поделили деньги и … разошлись, записав на своё имя приоритет. Но мысль не остановилась. В 60-х годах Войцеховский у нас и Николс в США почти одновременно предложили взрывать топливо по кольцу и таким образом создать кольцевое движение взрывной волны в двигателе. Скорости движения очень высоки. Если цикличность работы пульсирующего двигателя была не более 250 циклов в секунду, то здесь речь идёт о тысячах циклов в секунду! 

Понятно, что для того, чтобы рассчитать работу такого двигателя, калькулятора будет маловато. Поэтому только сейчас появилась возможность продолжить работы в этом направлении. И это сделали на «Энергомаше»! Взрывали кислород с керосином, добились устойчивой работы при 8 тыс. циклов в секунду… больше особенно ничего не говорят. Но кое-что известно. Известно, что мощность, снимаемая с единицы объёма камеры сгорания, получается в 10 раз больше, чем в традиционных двигателях! Соответственно резко возрастает экономичность, то есть топлива нужно будет возить с собой значительно меньше. И при этом такой двигатель даже проще по конструкции, чем традиционный ЖРД – турбонасос-то ведь уже не нужен. 

Таким образом, начало положено. Возможно совсем скоро мы услышим, про принципиально новые ракетные двигатели, хотя сейчас даже их название ещё не «устаканилось» - взрывные, спиновые, ротационные… Как знать, может быть тогда и заговорят всерьёз о полёте людей к Марсу.