Импульсно детонационные двигатели

1. Импульсно детонационные двигатели

Работу выполнил студент группы 2-ЭТМК-3
Алимов Руслан

2. Импульсный детонационный двигатель (Пульсирующий детонационный двигатель, англ. Pulse detonation engine, PDE) — тип двигателя, в котором горение смес

Импульсный детонационный двигатель (Пульсирующий детонационный двигатель, англ. Pulse detonation
engine, PDE) — тип двигателя, в котором горение смеси топлива и окислителя происходит путём
детонации, а не дефлаграции, как в обычных двигателях. Двигатель является импульсным, так как после
прохождения детонационной волны по камере сгорания требуется обновление топливно-окислительной
смеси. Идеальный ИДД может иметь термодинамическую эффективность выше, чем турбореактивный
двигатель и турбовентиляторный двигатель за счёт того, что детонационная волна быстрее сжимает
смесь и нагревает её практически без изменения объёма.

3. Классический ИДД

Классический облик ИДД – цилиндрическая камера сгорания, которая имеет плоскую или специально
спрофилированную стенку, именуемую «тяговой стенкой».
Простота устройства ИДД – неоспоримое его достоинство,несмотря на многообразие предлагаемых схем
ИДД, всем им свойственно использование в качестве резонансных устройств детонационных труб
значительной длины и применение клапанов, обеспечивающих периодическую подачу рабочего
тела.
Следует отметить, что ИДД, созданным на базе традиционных детонационных труб, несмотря на
высокую термодинамическую эффективность в единичной пульсации, присущи недостатки,
характерные для классических пульсирующих воздушно-реактивных двигателей, а именно:
– низкая частота (до 10 Гц) пульсаций, что и определяет относительно невысокий уровень средней
тяговой эффективности;
– высокие тепловые и вибрационные нагрузки.

4.

5.

6. Многотрубный ИДД. Основной тенденцией при разработках ИДД является переход к многотрубной схеме . В таких двигателях частота работы отдел

Многотрубный ИДД. Основной тенденцией при разработках ИДД является переход к многотрубной
схеме . В таких двигателях частота работы отдельной трубы остается низкой, но за счет чередования
импульсов в разных трубах разработчики надеются получить приемлемые удельные характеристики.

7. Импульсно-детонационный двигатель (ИДД) традиционной схемы с пакетом детонационных труб в качестве резонаторов

Тяговый модуль ИДД предлагаемой схемы состоит из реактора и резонатора. Реактор служит для
подготовки топливно-воздушной смеси к детонационному сгоранию, разлагая молекулы горючей
смеси на химически активные составляющие.
В частности, они могут претендовать на модернизацию форсажных камер и доработку простых ТРД,
предназначенных опять же для дешевых БПЛА. В качестве примера можно привести попытки МАИ и
ЦИАМ модернизировать таким образом ТРД МД-120 за счет замены камеры сгорания реактором
активации топливной смеси и установкой за турбиной тяговых модулей с высокочастотными
резонаторами. Пока работоспособную конструкцию создать не удалось, т.к. при профилировании
резонаторов авторами используется линейная теория волн сжатия, т.е. расчеты ведутся в
акустическом приближении. Динамика же детонационных волн и волн сжатия описывается совсем
другим математическим аппаратом

8. Схема ИДД с высокочастотным резонатором

СЗС – сверхзвуковая струя; УВ – ударная волна;
Ф – фокус резонатора; ДВ – детонационная волна;
ВР – волна разрежения; ОУВ – отраженная ударная волна

9. Камера сгорания ИДД

10.

11.

• Достоинства импульсно-детонационных камер сгорания:
простота конструкции;
простота охлаждения;
простота масштабирования тяги за счет изменения количества
труб;
простота управления тягой с помощью частичного заполнения
труб и изменением частоты импульсов;
низкий уровень эмиссии вредных веществ (NO, CO и др.);
газодинамическое управление вектором тяги в многотрубной
конструкции за счет фазировки подачи топлива;
возможность работы при дозвуковых и сверхзвуковых
скоростях полета без разгонных блоков.

12.

• Недостатки импульсно-детонационных камер:
необходимость многократного зажигания;
нестационарное истечение продуктов детонации в атмосферу
(работа сопла в нерасчетном режиме);
низкая частота циклов (до 100–200 Гц);
интерференция вибрационных волн в многотрубных системах;
высокий уровень шума и вибраций.

13. 1-цилиндр 5-выхлопные окна 9-гидротурбина 2-форсунка 6-поршень 3-детонатор 7-сопло 4-продувочные окна 8-рабочая жидкость

Импульсно детонационный двигатель внутреннего сгорания. 2-х цилиндровый(для АТС)
1-цилиндр
2-форсунка
3-детонатор
4-продувочные окна
5-выхлопные окна
6-поршень
7-сопло
8-рабочая жидкость
9-гидротурбина

14.

Использование: силовые установки автомобилей. Сущность изобретения: двигатель содержит по
меньшей мере блок спаренных цилиндров с разделительными поршнями, образующими газовые
полости с камерами сгорания и гидравлические полости, сообщенные между собой и с
гидротурбиной при помощи магистралей рабочей жидкости. Камеры сгорания цилиндров двигателя
снабжены детонаторами, инициирующими детонацию горючей смеси, воздействующую
направленными ударными волнами на поршни, передающие мощность детонации гидротурбине
посредством рабочей жидкости.