پیش ران های Pulse Detonation Engine

[7mmt 12,645]

استفاده از چرخه انفجاري به جاي چرخه برايتون در توربين‌های گازي

محققان قصد دارند با استفاده از چرخه انفجاري به جاي چرخه برايتون در توربین‌های گازي، علاوه بر كاهش مصرف سوخت، نيروي بيشتري نيز توليد كنند.

هيتنا: محققان آزمايشگاه تحقيقات نيروي دريايي ارتش آمريكا (NRL) در حال مطالعه بر روي موتورهاي انفجاري دوار (RDE) تا بتوانند راه‌هايي براي كاهش مصرف سوخت در توربين‌هاي گازي ارائه دهند. مطالعات محققان نشان مي‌دهد با جايگزيني چرخه انفجاري به جاي چرخه برايتون در توربين گازي مي‌توان بطور قابل توجهي مصرف سوخت را كاهش داد.
سيستم موتورهاي انفجاري ضربه‌اي ساده‌تر از توربين‌هاي گازي بوده و در آن موج انفجار جايگزين شعله در محفظه احتراق مي‌شود. هم‌چنين تعداد قطعات مكانيكي در اين موتورهاي كمتر مي‌باشد، چراكه فشار متراكم شده در قسمت ورودي موتور، نياز به كمپرسور، توربين و ساير اجزاي سنگين را بين مي‌برد و در طراحي آنها نياز به ماشين‌آلات متحرك نمي‌باشد و تنها قطعات و اجزاي بهم پيوسته با وزن كم مورد نياز است.

 

 

مكانيزم موتور انفجاري

 

بسياري از هواپيماها از موتورهاي توربيني در سيستم پيشران خود استفاده مي‌كنند، هم‌چنين از اين موتورها در شناورها و ناوهاي نيروي دريايي نيز استفاده مي‌شود كه همانند موتور هواپيماهاي تجاري مي‌باشد. نيروي دريايي براي تامين نيروي پيشران سامانه‌هاي خود به توربين‌هاي گازي وابسته بوده و از طرفي مطالعاتي بر روي سامانه‌هاي تمام الكتريكي نيز دارد كه اين سامانه‌ها نيز براي تامين نيروي الكتريكي خود و ساير سامانه‌هاي حساس و مهم به توربين‌هاي گازي نياز خواهند داشت. بهمين دليل ساخت توربين‌هاي گازي اقتصادي و كارآمد مي‌تواند بطور قابل توجهي هزينه‌ها را كاهش دهد.
به گزارش گروه هوافضاي هيتنا، توربين‌هاي گازي در مقياس كوچك مي‌توانند قدرت بالايي توليد كنند و هم‌چنين تعمير و نگهداري آنها نيز نسبتآ آسان مي‌باشد. توربين‌هاي گازي امروزي عمدتآ بر پايه چرخه ترموديناميكي برايتون كار مي‌كنند كه در اين چرخه، هواي فشرده شده با سوخت تركيب شده و در يك فشار ثابت عمل احتراق صورت مي‌گيرد و انرژي مكانيكي لازم براي توليد نروي محركه و يا توليد الكتريسيته فرآهم مي‌شود. بهمين منظور براي كارآمدتر كردن چرخه توليد قدرت در توربين‌هاي گازي محققان بر روي چرخه‌هاي ديگر براي دست‌يابي به عملكرد بهتر كار مي‌كنند كه يكي از اين چرخه‌هاي مورد مطالعه، چرخه انفجاري مي‌باشد.
آزمايشگاه تحقيقات نيروي دريايي از دهه گذشته بر روي اين پروژه در حال مطالعه بوده و موتورهاي انفجاري پالسي (Pulse Detonation Engines) را ارائه داده است. موتورهاي انفجاري دوار (RDE) مي‌توانند در چرخه انفجاري، راندمان سوخت بهتري داشته باشند. موتورهاي انفجاري دوار در واقع تركيب موتورهاي انفجاري ضربه‌اي با توربين‌هاي گازي مي‌باشد كه يك از اين طريق هواي كنارگذر موتور وارد لوله‌هاي انفجار شده و با احتراق، توليد نيروي پيشران مي‌كند. تركيب موتور انفجاري با توربين گازي علاوه بر كاهش مصرف سوخت بدليل توليد نيروي پيشران بيشتر، اين امكان را به هواپيما مي‌دهد كه بتواند با سرعت‌هاي بالاتري نيز پرواز كند.

 

تركيب موتور انفجاري با موتور توربوفن

 

محققان با آزمايش‌ بر روي نمونه‌هاي شبيه‌سازي شده نشان داده‌اند كه موتورهاي انفجاري دوار بطور بالقوه مي‌توانند 10 درصد قدرت بيشتر توليد كرده و هم‌چنين 25 درصد مصرف سوخت كمتري نيز داشته باشند. طبق اعلام نيروي دريايي ارتش آمريكا در حال حاضر حدود 430 توربين گازي در 129 كشتي و شناور اين نيرو قرار دارد كه سالانه بيش از 2 ميليارد دلار سوخت مصرف مي‌كنند. با بهينه‌سازي اين موتورها به‌كمك فناوري چرخه انفجاري مي‌توان 300 تا 400 ميليون دلار از هزينه‌هاي سالانه را كاهش داد. محققان پس از آزمايش‌هاي شبيه‌سازي شده، بر روي عملكرد اين موتورها در شرايط واقعي متمركز شده‌اند تا بتوانند توانايي و عملكرد آنها را بسنجند.

 

............................

اگر خدا بخواهد ادامه دارد

منبع این قسمت

[warjo 3,008]

سلام

می شه لطف کنید و فرق موتورهای جت پالسی را با موتورهای جت انفجاری پالسی بگید ؟

[7mmt 12,645]

سلام

می شه لطف کنید و فرق موتورهای جت پالسی را با موتورهای جت انفجاری پالسی بگید ؟

 

سلام

این نوع از پیش ران ها دارای انواعی هستند که با مقداری از اختلاف در یک خانواده قرار می گییرند . وجه اصلی تمایزشان با پیش ران های جت دیگر به صورت خیلی کلی در نحوه ی ازاد کردن انرژی از سوخت هست . به عنوان مثال در موتور های توربوفن بهترین کارایی زمانییست که سرعت هوای ورودی به موتور زیر صوت و جدیان با حداقل اشفتگی باشد چرا که در سرعت های بالا فرصت کافی برای احتراق وجود نخواهد داشت که باعث می شود بخشی از سوخت بدون احتراق از موتور خارج شود که در مواقع استفاده از پس سوز از احتراق همین سوخت و مقدار دیگری که در نازل اضافه میشود به صورت راکتی استفاده می شود . به همین دلیل در سرعت های بیش از 3 ماخ موتور های توربوفن کارایی ندارند و توربوجت ها نیز راندمان پایینی دارند در این محدوده است که رم جت ها عرض اندام می کنند و در سرعت های بیش از ( اگر درست یادم باشه ) 6 ماخ رم جت ها نیز کارایی مناسبی ندارند چرا که در چنین سرعتی ایجاد و حفظ احتراق به روش سنتی به مانند روشن نگه داشتن شعله ی کبریتی در تند بادی سهمگین است . انجا همان طور که می دانید قلمرو اسکرم جت هاست که اطلاعات موسق زیادی در موردشان موجود نیست که ان طور که من در بررسی هایی که کرده ام موتور های PDE یا PDWE از ان جمله اند (انواع دیگری نیز دارند)  نحوه ی اصلی احتراق در این موتور ها ایجاد انفجار در مخلوط سوخت و هوا به وسیله ی ایجاد ارتعاش و امواج صوتیست که ان طور که بیان شده راندمان بسیار بالایی نیز دارد به همراه پیچیدگی های فنی بسیار 

 

کانسپت ناسا

..................................

Pressure_contour

 

temperature_contours

 

البته من تخصصی در زمینه ی پیش ران ندارم و قصد داشتم از طریق ترجمه ی منابع و لینک هایی که در این زمینه جمع اوری کرده بودم پس از مقدمه ای که در بخش نخست اورده بودم  به تدریج طی چند قسمت مفصل به این موضوغ بپردازم و اگر دوستانی که دانشی در این زمینه داشتند کمکی هم می کردند که چه بهتر ولی از انجایی مورد استقبال قرار نگرفت ( فقط حدود 30 بازدید ) منصرف شدم . شما اگر به این زمینه علاقه مند هستید بفرمایید تا لینک ها و منابع را در اختیارتان بگذارم .

ویرایش شده در مهر 93 توسط 7mmt

[warjo 3,008]

خیلی ممنون می شم اگه منابع را معرفی کنید ، یک مورد را مطالعه کردم اما هنوز هم درک کاملی ازش ندارم . :-(