Двигатель, разработанный для корабля, не подойдет для автомобиля... но автомобилисты, как правило, заинтригованы новейшими технологиями в области хлопков и хлопков. Ведь двигатель есть двигатель, способный на огромную мощность (и кто знает, когда такие новшества просочятся в гражданский сектор).
Имея это в виду, давайте посмотрим на вращающийся детонационный двигатель — тип газовой турбины, рассчитанный на эффективность, с его тщательно сконструированным последовательным циклом впрыска и взрыва. Он не совсем новый — патент был выдан около 20 лет назад, — но по состоянию на конец 2012 года его возможности по выработке энергии для крупных транспортных средств только начинают проявляться.
Исследователи говорят, что вращающийся детонационный двигатель также может быть адаптирован для выработки электроэнергии для полностью электрических кораблей и самолетов... когда мы будем достаточно развиты, чтобы иметь надежные лодки и самолеты, приводимые в движение в основном электричеством, то есть.
Военные Соединенных Штатов решили инвестировать в исследования и разработки вращающегося детонационного двигателя, отчасти потому, что технология легко масштабируется — размер двигателя может быть увеличен, а также будет увеличена выработка энергии. (Хотите верьте, хотите нет, но так бывает не всегда.) Так что мы никогда не знаем, возможно, когда-нибудь масштабы вращающегося детонационного двигателя будут уменьшены, а его плавная выработка энергии сможет приводить в движение все типы подвижного состава.
Мы склонны думать о давлении, создаваемом внутри двигателя, как о более контролируемой, чем неорганизованной «детонации» — мы хотим, чтобы она была предсказуемой, а не хаотичной. Но если двигатель может управлять типичным циклом с достаточной точностью для обеспечения постоянной мощности, он также может контролировать детонацию. И взрыв давления, который производит детонация, может привести к более эффективному двигателю, если он используется правильно. Как правило, двигатель смешивает воздух с топливом, чтобы подготовить его к детонации, когда топливо высвобождает свою энергию. Однако эффективность высвобождения энергии топлива сильно зависит от типа двигателя.
Этим роторно-детонационный двигатель отличается от более распространенных типов газотурбинных двигателей. Воздух и топливо смешиваются (как обычно) перед тем, как впрыскиваются в длинную круглую камеру сгорания, что «Physics Today» описывает как «последовательный, круговой способ». Первая детонация запускает цикл, в котором давление воспламенения продолжается вокруг патронника, зажигая каждую инъекцию последовательно. Давление от каждого зажигания поддерживает цикл в движении. Затем давление вытесняет выхлопные газы из камеры сгорания через выхлопное сопло, которое на самом деле представляет собой тягу, создаваемую двигателем, и приводит в движение транспортное средство любого типа, в котором установлен двигатель (в данном случае, как правило, корабль). или самолет).
Вращающийся детонационный двигатель на самом деле представляет собой вариант другой конструкции двигателя:импульсно-детонационного волнового двигателя. Хотя импульсно-детонационные двигатели обеспечивают экономию энергии по сравнению со многими другими типами двигателей, они все же имеют свои недостатки. Одной из причин является камера сгорания, которую необходимо продувать после каждого импульса. Вращающийся детонационный двигатель является усовершенствованием пульсирующей конструкции, поскольку детонационная волна постоянно циркулирует вокруг камеры, что устраняет необходимость тратить время и энергию на продувку.
Поскольку детонация создает экстремальное давление, детонационный двигатель может быть разработан без дополнительного компрессора, который обычно требуется. Мало того, что компрессоры, как правило, сложны, их работа также потребляет много энергии. Однако добавление компрессора к детонационному двигателю на самом деле делает его еще более эффективным. Эта совместимость упрощает модернизацию автомобилей с газотурбинными двигателями для использования с технологией детонационного двигателя [источник:Green Car Congress].
ВМС США получают все заслуги за свои недавние инвестиции в технологию (и оживление цикла новостей), но на самом деле работа над вращающимся детонационным двигателем на данный момент ведется уже несколько десятилетий. Патент на двигатель был подан в 1982 году и выдан в 1988 году изобретателю из Роквилля, штат Мэриленд, по имени Шмуэль Эйдельман. (Патент на самом деле называется «роторный детонационный двигатель», а не «вращающийся» — неясно, когда название изменилось.)
Шмуэль Эйдельман был занятым человеком. С 1982 года он получил 14 патентов, уделяя особое внимание аэронавтике, двигателям и химическим веществам благодаря своей работе с научными корпорациями и военными организациями [источник:PatentBuddy]. Поэтому, когда патент был подан, казалось, что ВМС продвинули газовую турбину настолько далеко, насколько это было возможно, и пришло время начать думать по-новому.
Первоначально ВМС США были заинтересованы в двигателях с импульсной детонацией (как описано ранее) и вложили средства в исследования по разработке этих систем экономии топлива. Исследователи ВМС говорят, что максимизация потенциала этого типа двигателя зависит от понимания его сложной физики [источник:Исследовательская лаборатория ВМС США]. Вращающийся детонационный двигатель по-прежнему является газотурбинным двигателем, как и двигатели, которыми в настоящее время питаются корабли и самолеты ВМФ, но настройка и усовершенствование цикла открывает много дополнительной мощности. Исследователи военно-морского флота считают, что вращающиеся детонационные двигатели могут снизить расход топлива в новом оборудовании на 25 процентов, что будет означать ежегодную экономию от 300 до 400 миллионов долларов [источник:Quick]. Еще одним преимуществом системы является то, что ее можно настроить для питания электродвигателя, что теоретически позволит военному флоту начать переход на (потенциально) более чистые, дешевые и эффективные электрические трансмиссии.
Вращающиеся детонационные двигатели еще не готовы к работе, поэтому моделирование является лучшим показателем их эффективности, но они все еще достаточно многообещающи, чтобы ВМС продолжали разработку. Общеизвестного ETA для завершения или внедрения нет, но вращающийся детонационный двигатель, скорее всего, прибудет — во всяком случае, когда-нибудь — на военно-морскую базу рядом с вами.
Похоже, никто не предполагал (во всяком случае, пока), что вращающийся детонационный двигатель действительно может быть использован в легковых или грузовых автомобилях. Он был изобретен парнем, который специализировался на военных технологиях, и его разработка продвигается ВМС США. Фактический размер разрабатываемой модели двигателя нигде не упоминался, так что это все предположения. Но мы знаем это:очевидно, что он достаточно большой, чтобы питать корабли и самолеты, и это намного больше, чем нужно автомобилю. Где в этом может быть эффективность?
Но годы написания статей об автомобилях и транспортных технологиях показали мне, что многое из того, что мы используем каждый день, изначально было разработано для совершенно разных целей — и гоночные автомобили и военная техника — два общих источника. Несмотря на то, что в настоящее время экономичные автомобили движутся в другом направлении (гибриды, электрика и биотопливо), вполне понятно, что когда-нибудь кто-то сможет найти способ уменьшить сверхэффективный газотурбинный двигатель и запихнуть его под капот. капот автомобиля.
Как работает двигатель с воздушным охлаждением
Как работает модуль управления двигателем
Как работает дизельный двигатель:прочтите, чтобы узнать!
Как работает синхронизация двигателя
Как работает дизельный двигатель