Jeshi la Wanamaji la Merika limepanga kuboresha mitambo ya umeme wa turbine iliyowekwa sasa kwenye ndege na meli zake katika siku zijazo, ikibadilisha injini za kawaida za mzunguko wa Brighton na injini za kuzunguka za kufyatua. Kwa sababu ya hii, akiba ya mafuta inatarajiwa kufikia karibu dola milioni 400 kila mwaka. Walakini, matumizi ya serial ya teknolojia mpya inawezekana, kulingana na wataalam, sio mapema kuliko katika muongo mmoja.
Uendelezaji wa injini za rotary au zinazozunguka huko Amerika hufanywa na Maabara ya Utafiti wa Jeshi la Majini la Merika. Kulingana na makadirio ya awali, injini mpya zitakuwa na nguvu zaidi na pia karibu robo kiuchumi kuliko injini za kawaida. Wakati huo huo, kanuni za msingi za utendaji wa mmea wa umeme zitabaki zile zile - gesi kutoka kwa mafuta ya kuteketezwa zitaingia kwenye turbine ya gesi, ikizunguka vile vyake. Kulingana na maabara ya Jeshi la Majini la Merika, hata katika siku za usoni, wakati meli zote za Amerika zitakapoendeshwa na umeme, mitambo ya gesi bado itahusika na uzalishaji wa nguvu, kwa kiasi fulani imebadilishwa.
Kumbuka kwamba uvumbuzi wa injini ya ndege ya kusonga ilianza mwishoni mwa karne ya kumi na tisa. Mvumbuzi alikuwa mhandisi wa Uswidi Martin Wiberg. Mitambo mpya ya umeme ilienea wakati wa Vita vya Kidunia vya pili, ingawa walikuwa duni sana katika sifa zao za kiufundi kwa injini za ndege ambazo zilikuwepo wakati huo.
Ikumbukwe kwamba kwa wakati huu kwa wakati, meli za Amerika zina meli 129, ambazo hutumia injini za injini za gesi 430. Kila mwaka, gharama ya kuwapatia mafuta ni karibu $ 2 bilioni. Katika siku zijazo, wakati injini za kisasa zinabadilishwa na mpya, kiwango cha gharama za mafuta kitabadilika.
Injini za mwako wa ndani zinazotumika sasa zinafanya kazi kwenye mzunguko wa Brighton. Ikiwa unafafanua kiini cha dhana hii kwa maneno machache, basi yote inakuja kwa mchanganyiko mfululizo wa kioksidishaji na mafuta, ukandamizaji zaidi wa mchanganyiko unaosababishwa, basi - kuchoma moto na mwako na upanuzi wa bidhaa za mwako. Upanuzi huu hutumiwa tu kuendesha gari, kusonga bastola, kuzungusha turbine, ambayo ni kufanya vitendo vya kiufundi, kutoa shinikizo kila wakati. Mchakato wa mwako wa mchanganyiko wa mafuta huenda kwa kasi ya subsonic - mchakato huu huitwa uharibifu.
Kama kwa injini mpya, wanasayansi wanakusudia kutumia mwako wa kulipuka ndani yao, ambayo ni, mlipuko, ambayo mwako unatokea kwa kasi ya hali ya juu. Na ingawa kwa sasa hali ya kupasuka bado haijajifunza kikamilifu, inajulikana kuwa na aina hii ya mwako, wimbi la mshtuko linaibuka, ambalo huenea kupitia mchanganyiko wa mafuta na hewa, husababisha athari ya kemikali, matokeo yake ni kutolewa kwa kiasi kikubwa cha nishati ya mafuta. Wakati wimbi la mshtuko linapita kwenye mchanganyiko, huwaka, ambayo husababisha upekuzi.
Katika ukuzaji wa injini mpya, imepangwa kutumia maendeleo kadhaa ambayo yalipatikana katika mchakato wa kutengeneza injini ya kupiga risasi. Kanuni yake ya utendaji ni kwamba mchanganyiko wa mafuta ulioshinikizwa hulishwa ndani ya chumba cha mwako, ambapo huwashwa na kulipuliwa. Bidhaa za mwako zinapanuka kwenye bomba, ikifanya vitendo vya mitambo. Kisha mzunguko wote unarudiwa tangu mwanzo. Lakini ubaya wa motors za kusukuma ni kwamba kiwango cha kurudia cha mizunguko ni cha chini sana. Kwa kuongezea, muundo wa motors hizi zenyewe huwa ngumu zaidi katika tukio la kuongezeka kwa idadi ya mapigo. Hii ni kwa sababu ya hitaji la kusawazisha utendaji wa valves, ambazo zinawajibika kusambaza mchanganyiko wa mafuta, na vile vile moja kwa moja na mizunguko ya mkusanyiko yenyewe. Injini zinazoendesha pia ni kelele sana, zinahitaji kiasi kikubwa cha mafuta kufanya kazi, na kazi inawezekana tu kwa sindano ya mara kwa mara ya mafuta.
Ikiwa tunalinganisha injini za kuzunguka za mkusanyiko na zile za kupiga, basi kanuni ya utendaji wao ni tofauti kidogo. Kwa hivyo, haswa, injini mpya hutoa mwendo wa kuendelea wa mafuta kwenye chumba cha mwako. Jambo hili linaitwa kuzunguka, au mpasuko unaozunguka. Ilielezewa kwanza mnamo 1956 na mwanasayansi wa Soviet Soviet Bogdan Voitsekhovsky. Na jambo hili liligunduliwa mapema zaidi, mnamo 1926. Waanzilishi walikuwa Waingereza, ambao waligundua kuwa katika mifumo fulani "kichwa" chenye kung'aa kilionekana, ambacho kilihamia kwa ond, badala ya wimbi la kupunguka la gorofa.
Voitsekhovsky, akitumia kinasa picha ambacho yeye mwenyewe alibuni, alipiga picha mbele ya mawimbi, ambayo ilikuwa ikitembea kwenye chumba cha mwako wa mwaka katika mchanganyiko wa mafuta. Spon detonation hutofautiana na mkusanyiko wa ndege kwa kuwa wimbi moja la mshtuko linatokea ndani yake, ikifuatiwa na gesi yenye joto ambayo haijajibu, na tayari nyuma ya safu hii kuna eneo la athari ya kemikali. Na kwa kweli ni wimbi kama hilo ambalo linazuia mwako wa chumba yenyewe, ambacho Marlene Topchiyan aliita "donut iliyopangwa".
Ikumbukwe kwamba injini za kufyatua tayari zimetumika zamani. Hasa, tunazungumza juu ya injini ya ndege ya kuruka, ambayo ilitumiwa na Wajerumani mwishoni mwa Vita vya Kidunia vya pili kwenye makombora ya V-1. Uzalishaji wake ulikuwa rahisi sana, matumizi yake yalikuwa rahisi kutosha, lakini wakati huo huo injini hii haikuwa ya kuaminika sana kwa kutatua shida muhimu.
Kwa kuongezea, mnamo 2008, ndege ya majaribio ya Rutang Long-EZ, iliruka hewani. Ndege hiyo ilidumu sekunde kumi tu kwa urefu wa mita thelathini. Wakati huu, mmea wa nguvu ulikua na amri ya 890 Newtons.
Mfano wa majaribio ya injini, iliyowasilishwa na maabara ya Amerika ya Jeshi la Wanamaji la Merika, ni chumba cha mwako cha umbo la koni chenye kipenyo cha sentimita 14 upande wa usambazaji wa mafuta na sentimita 16 upande wa bomba. Umbali kati ya kuta za chumba ni sentimita 1, wakati "bomba" lina urefu wa sentimita 17.7.
Mchanganyiko wa hewa na hidrojeni hutumiwa kama mchanganyiko wa mafuta, ambayo hutolewa kwa shinikizo la anga 10 kwa chumba cha mwako. Joto la mchanganyiko ni digrii 27.9. Kumbuka kuwa mchanganyiko huu unatambuliwa kama rahisi zaidi kwa kusoma hali ya mkusanyiko wa spin. Lakini, kulingana na wanasayansi, katika injini mpya itawezekana kutumia mchanganyiko wa mafuta ambayo sio tu ya hidrojeni lakini pia na vitu vingine vinavyowaka na hewa.
Uchunguzi wa majaribio wa injini ya kuzunguka umeonyesha ufanisi wake mkubwa na nguvu ikilinganishwa na injini za mwako wa ndani. Faida nyingine ni uchumi muhimu wa mafuta. Wakati huo huo, wakati wa jaribio ilifunuliwa kuwa mwako wa mchanganyiko wa mafuta kwenye injini ya "mtihani" sio sawa, kwa hivyo ni muhimu kuboresha muundo wa injini.
Bidhaa za mwako ambazo hupanua kwenye bomba zinaweza kukusanywa kwenye ndege moja ya gesi kwa kutumia koni (hii ndio athari inayoitwa Coanda), na kisha ndege hii inaweza kupelekwa kwa turbine. Turbine itazunguka chini ya ushawishi wa gesi hizi. Kwa hivyo, sehemu ya kazi ya turbine inaweza kutumika kupandisha meli, na kwa sehemu kuzalisha nishati, ambayo ni muhimu kwa vifaa vya meli na mifumo anuwai.
Injini zenyewe zinaweza kuzalishwa bila sehemu zinazohamia, ambazo zitarahisisha muundo wao, ambao, kwa upande wake, utapunguza gharama ya mmea wa umeme kwa ujumla. Lakini hii ni kwa mtazamo tu. Kabla ya kuzindua injini mpya katika uzalishaji wa serial, ni muhimu kutatua shida nyingi ngumu, moja ambayo ni uteuzi wa vifaa vya kudumu vya joto.
Kumbuka kuwa kwa sasa, injini za kuzunguka za kuzunguka zinachukuliwa kuwa moja ya injini zinazoahidi zaidi. Zinatengenezwa pia na wanasayansi kutoka Chuo Kikuu cha Texas huko Arlington. Kiwanda cha umeme ambacho waliunda kiliitwa "injini ya kuendelea ya kupasuka". Katika chuo kikuu hicho hicho, utafiti unafanywa juu ya uteuzi wa vipenyo anuwai vya vyumba vya annular na mchanganyiko anuwai wa mafuta, ambayo ni pamoja na haidrojeni na hewa au oksijeni kwa idadi tofauti.
Maendeleo katika mwelekeo huu pia yanaendelea nchini Urusi. Kwa hivyo, mnamo 2011, kulingana na mkurugenzi mkuu wa chama cha utafiti na utengenezaji wa Saturn I. Fedorov, wanasayansi kutoka Kituo cha Sayansi na Ufundi cha Lyulka wanaunda injini ya ndege ya kusonga. Kazi hiyo inafanywa sambamba na utengenezaji wa injini inayoahidi iitwayo "Bidhaa 129" ya T-50. Kwa kuongezea, Fedorov pia alisema kuwa chama hicho kinafanya utafiti juu ya uundaji wa ndege zinazoahidi za hatua inayofuata, ambayo inapaswa kutunzwa.
Wakati huo huo, kichwa hakikutaja ni aina gani ya injini ya kusukuma ilikuwa ikiulizwa. Kwa sasa, aina tatu za injini kama hizo zinajulikana - isiyo na valve, valve na mpasuko. Inakubaliwa kwa ujumla, wakati huo huo, kwamba motors za kusukuma ni rahisi na za bei rahisi kutengeneza.
Leo, kampuni kadhaa kubwa za ulinzi zinafanya utafiti juu ya injini za ndege zenye kasi ya utendaji. Miongoni mwa makampuni haya ni American Pratt & Whitney na General Electric na SNECMA ya Ufaransa.
Kwa hivyo, hitimisho fulani linaweza kutolewa: uundaji wa injini mpya ya kuahidi ina shida fulani. Shida kuu kwa sasa ni katika nadharia: ni nini hasa kinachotokea wakati wimbi la mshtuko wa mkusanyiko linapozunguka kwenye duara linajulikana tu kwa jumla, na hii inachanganya sana mchakato wa kuboresha muundo. Kwa hivyo, teknolojia mpya, ingawa inavutia sana, haiwezekani kwa kiwango cha uzalishaji wa viwandani.
Walakini, ikiwa watafiti watafanikiwa kutatua maswala ya nadharia, itawezekana kuzungumza juu ya mafanikio ya kweli. Baada ya yote, turbine hazitumiwi tu katika usafirishaji, bali pia katika sekta ya nishati, ambayo kuongezeka kwa ufanisi kunaweza kuwa na athari kubwa zaidi.
