В США разработали и испытали ротационный детонационный двигатель, работающий на водороде и кислороде, который некогда считался невозможным. Появление детонационных двигателей позволит снизить массу верхних ступеней ракет, увеличит дальность полетов и эффективность расходования топлива — она у них в 10 раз выше.

В работах над новым типом ракетных двигателей американцы пока догоняющие — российское НПО «Энергомаш» испытало первый в мире детонационный двигатель «Ифрит» еще 2 года назад.

Специалисты Университета Центральной Флориды первыми представили экспериментальные доказательства безопасной и функциональной детонации водорода и кислорода в ротационном детонационным ракетном двигателе, пишет Techxplore. В таком типе двигателя горение топлива происходит в результате постоянных взрывов в камере сгорания.

Детонация в камере сгорания создает взрывную волну, которая распространяется со скоростью 7200 — 9000 км/ч, то есть в пять с лишним раз быстрее скорости звука. Такая система позволяет повысить термодинамическую эффективность ракетного двигателя, сокращая расход топлива по сравнению с традиционными типами двигателей. Это значит, что стоимость запуска ракет можно будет заметно снизить.

Впервые идею детонационного ракетного двигателя, работающего на жидком топливе, предложили советские инженеры еще в 1960-х годах. Если в обычных РЖД реактивная струя создается за счет ровного горения топливной смеси, то в детонационном ее образует множество взрывов, взрывная волна от которых закручивается в камере сгорания по спирали с гиперзвуковой скоростью.

Сложность создания детонационного двигателя — в необходимости постоянно поддерживать в камере сгорания точный баланс топлива и окислителя, необходимые для взрывов.

«Нам пришлось настроить размеры струй топлива, чтобы повысить смешиваемость водорода с кислородом, — пояснил инженер Карим Ахмед. — Для того чтобы ротационный взрыв не прекращался. Потому что если состав смеси чуть-чуть изменится, начнется дефлаграция, то есть медленное горение, а не детонация».

Американцы стали первыми, кто испытал детонационный двигатель на водороде и кислороде, но они не были первыми, кому удалось собрать первый работающий детонационный двигатель. Еще в 2014 году НПО «Энергомаш» сообщило о создании детонационного ракетного двигателя «Ифрит». Через два года был успешно испытан первый в мире опытный экземпляр, работающий на смеси керосина и кислорода. При давлении всего в 40 атмосфер удалось добиться тяги в две тонны. Американские инженеры, работающие над своей версией детонационного двигателя, отстают от российских разработок примерно на 5–6 лет.

Детонационные двигатели более эффективны, чем традиционные реактивные силовые установки — при сгорании равной массы топлива их полезная работа будет в 10 раз больше. Они также проще в обслуживании и значительно дешевле классических РЖД, основную стоимость которых создает турбонасосная установка — чем она мощнее, чем большее давление может создавать в камере сгорания, тем она дороже и дороже весь двигатель. В детонационных двигателях давление в камере сгорания образует не турбонасосный агрегат, а сама взрывная волна.