Детонация двигателя причины и способы устранения неисправности

Статьи на похожую тематику

Неисправности датчиков

Почему свечи выходят из строя

Признаки прогара клапана

Неисправность кислородного датчика

Что такое детонация

Детонация

нарушение процесса сжигания топливной смеси в камере сгорания, когда горение происходит не плавно, а взрывообразно. При нарушении процесса резко возрастает давление, возникает ударная волна, подскакивает температура и появляются новые очаги самовоспламенения смеси

В нормальных условиях смесь начинает воспламеняться, когда поршень немного не доходит до верхней мертвой точки, угол опережения зажигания составляет обычно 2-3 градуса. Завершается вспышка после того, как поршень минует ВМТ. В случае детонации смесь воспламеняется еще в середине такта сжатия. Поршень испытывает сильное противодействие, в итоге пропадает мощность двигателя и значительно повышается расход.

Детонацию можно разделить на допустимую и недопустимую. Допустимая, возникает на низких оборотах и продолжается недолго. Чаще всего подобное происходит в двигателях небольшого объема с относительно большой мощностью и крутящим моментом.

Недопустимая, возникает в форсированных ДВС при повышенных нагрузках на высоких оборотах, спустя нескольких секунд работы в таких условиях, двигатель получит серьезные повреждения.

Как происходит

Исправный двигатель будет детонировать, если использовать для его работы топливо, характеристики которого не соответствуют подходящему октановому (бензин) или цетановому (дизель) числу. Если используется правильное октановое или цетановое число, значит, что‐то не так с работой системы газораспределения, с настройками системы зажигания, балансом воздуха и горючего в топливовоздушной смеси.

В правильном цикле работы ДВС – топливо в цилиндре равномерно распыляется на мельчайшие капли, перемешивается с воздухом, и сгорает постепенно, плавно передавая свою тепловую энергию донышку поршня, и дальше – кривошипу. Скорость распространения пламени в этом случае – 20–30 м/с. При детонации она больше почти в 10 раз, и достигает сверхзвуковой (свыше 1200 м/с). Горючее уже не создает такую «мягкую» волну, нажимающую на дно поршня поступательно, а почти «взрывается», формируя ударное усилие, которое разрушительно действует на ЦПГ. Это как нажимать на кнопку пальцем, или бить по ней молотком — разница воздействий примерно одинакова.

Как происходит детонация

Чем дольше игнорировать этот признак неисправности — тем меньше шансов избежать капитального ремонта цилиндропоршневой группы.

Чем опасна детонация

Двигатель, работающий с сильной детонацией под большой нагрузкой, выходит из строя за считаные мгновения. Повреждение вызывают механические напряжения и сильный перегрев деталей.

Детали которые подвержены повреждениям:

• Разрушается поршень — деталь, не имеющая непосредственного теплоотвода и изготовленная из сплава со сравнительно низкой температурой плавления;
• Разрушаются перегородки между поршневыми кольцами;
• Возможно растрескивание тарелок клапанов;
• Возможно прогорание прокладки головки блока цилиндров;
• Вибрация, в следствии детонации, может приводить к разрушению поршневых пальцев и шатунных вкладышей.

Последствия детонации

Особенно пагубно это сказывается на современных легких двигателях, изготовленных из алюминиевых сплавов. Однако, если ваш двигатель имеет чугунный блок — это не говорит о том, что мотору ему ничего не сулит.

Особо тяжелый случай для мотора, когда происходит проворачивание кривошипно-шатунного механизма, и коленчатый вал начинает вращаться в обратном направлении. Это приводит к разрушению узлов двигателя.

Сгоревшая прокладка ГБЦРазрушение поршняПробой головки блока цилиндров

В момент детонации двигателя на оборотах температура в некоторых точках камеры сгорания достигает 3500 °C, а скорость нарастания давление превышает расчетное в несколько раз.

Причины возникновения

Причины, в силу которых возникает данное явление, можно разделить на три основные группы, однако мы рассмотрим все возможные ниже в статье.

• октановое число бензина;
• конструктивные особенности ДВС;
• условия эксплуатации автомобиля.

Октановое число

Одной из наиболее распространенных причин детонации двигателя является использование бензина с низким числом, которое не рекомендовано для данного типа ДВС. Сознательно покупаете бензин с октановым числом ниже рекомендуемого производителем мотора? Это станет причиной детонации двигателя рано или поздно.

Если автомобиль, силовой агрегат которого рассчитан на применение топлива с числом не ниже 95, заправить бензином марки АИ-92, то с высокой долей вероятности можно утверждать, что при высоких нагрузках топливо в цилиндрах будет детонировать.

Однако проблема может появиться и в случае, если марка соответствует рекомендациям производителя. Все дело в качестве бензина. Недобросовестные продавцы нередко самостоятельно повышают октановое число, путем добавления в горючее сжиженного пропана или метана. Эти газы очень быстро испаряются, после чего в баке остается низкооктановый бензин.

Вследствие детонации низкооктанового топлива, в камере сгорания усиленно образуется нагар, который, в свою очередь, может вызвать такое явление, как калильное зажигание. В этом случае двигатель продолжает работать даже после выключения зажигания. Причины его возникновения в том, что воспламеняется топливно-воздушная смесь не от искры, а от раскаленных электродов свечи или нагара.

Таблица октанового числа

Бензин имеет заметно меньшую стойкость к детонации сравнительно с дизтопливом. Октановое число является той характеристикой, которая отражает детонационную стойкость бензина. Чем выше оказывается число, тем большее сжатие допускается без риска.

Неправильно настроенное зажигание

Если неисправность появилась после предпринятых попыток отрегулировать угол зажигания в двигателе, то причина в неправильной настройке. Даже мастера могут ошибаться, тем более ошибка возможна при неквалифицированном вмешательстве.

То же самое можно сказать о манипуляциях с обеднением топливовоздушной смеси. Часто эта операция приводит к возникновению детонации двигателя ВАЗ, УАЗ или автомобилей других марок. Семь раз подумайте, прежде чем изменять заводские настройки.

Свечи зажигания

Если детонации двигателя вашего автомобиля началась после замены свечей, проверьте, действительно ли текущие соответствуют рекомендованным производителем параметрам. Если характеристики не подходят, не скупитесь, замените на соответствующим по параметрам.

Бензиновый мотор детонирует от перегрева головки блока цилиндров, особенно, если он «спровоцирован» изнутри. Самовоспламенение бензина может происходить, когда свечи в двигателе не соответствуют нужным температурным характеристикам. Более «горячие» свечи имеют длинную, экранирующую центральный электрод юбку, которая мешает ему быстро остывать.

Обедненная топливовоздушная смесь

Меньше горючего — больше воздуха, выше температура горения, выше склонность к самовоспламенению от сжатия. В погоне за экономичностью автомобилисты могут специально обеднять топливовоздушную смесь.

Это еще одна причина, почему возникает детонация двигателя. Из-за недостаточной концентрации паров горючего искра не может воспламенить смесь. При следующем цикле впрыска, наоборот, паров топлива становится больше нормы. Чрезмерно обогащенная, воспламеняется от сжатия раньше времени.

Почему еще может происходить обеднение:

• упала производительность бензонасоса;
• забился топливный фильтр;
• низкое давление в топливной магистрали;
• воздушные пробки в системе;
• отказ или неверные показания кислородного датчика.

Система охлаждения двигателя

Дело в том, что если двигатель будет перегреваться, то давление в камере сгорания может расти, а это, в свою очередь, может стать причиной детонации топлива в соответствующих условиях.

При такой неполадке наблюдается детонация двигателя при разгоне. Под нагрузкой мотор перегревается, внутреннее пространство камеры сгорания раскаляется до температуры, когда пары бензина самовоспламеняются.

Забитый радиаторНеисправный термостатЗакипевший мотор

Закипевший» движок — это почти стопроцентная вероятность детонации, даже если с топливной системой или зажиганием все нормально.

Конструктивные особенности двигателей

Форма камеры сгорания, сильно отличающаяся от «идеальной» полусферической. В зависимости от расчетного режима работы ДВС, может влиять на легкость запуска, экономичность, шумность, уровень вибраций, тепловой режим работы. Конкретный признак – калильное зажигание, возникающее из-за плохой эвакуации продуктов горения. Скопившаяся сажа раскаляется, рано поджигая свежие порции в «углах» камеры, или провоцируя вибрации двигателя после выключения зажигания.

К конструктивным особенностям можно отнести:

• степень сжатия;
• форму камеры сгорания;
• форму днища поршня;
• наличие наддува;
• расположение свечей зажигания.

Противостоять детонации помогает уменьшение того расстояния, которое проходит фронт пламени. Для сокращения пути цилиндр может быть выполнен с меньшим диаметром, а также возможна установка еще одной свечи зажигания.

Условия эксплуатации

Не последнюю роль играют и условия, в которых эксплуатируется машина. Детонация может возникать при движении на повышенной передаче с низкой скоростью. Так, если попытаться въехать в гору на четвертой передаче со скоростью 30 км/ч, из-под капота незамедлительно раздастся характерный металлический стук.

Подвергают себя опасности автовладельцы, стремящиеся любыми способами уменьшить аппетит машины. С этой целью электронный блок управления «перепрошивается» для приготовления более бедной смеси, чем нужно. В результате ухудшается динамика авто, а при повышенных нагрузках возникает детонация.

Методы профилактики

• Использование топлива с параметрами, рекомендованными автопроизводителем. В частности, это касается октанового числа (нельзя занижать его). Необходимо заправляться на проверенных заправках и не заливать в бак всякий суррогат.
• Выполнить раскоксовку, почистить двигатель, то есть, сделать объем камеры сгорания нормальным, без нагара и грязи.
• Выполнить ревизию системы охлаждения двигателя. В частности, проверить состояние радиатора, патрубков, воздушного фильтра.
• Дизелей нужно правильно выставить угол опережения впрыска.
• Не перепрошивать ЭБУ с целью экономии топлива;
• Правильно эксплуатировать машину, не ездить на высоких передачах с малой скоростью.

Таблица определения неисправности

Признак	Неисправность	Причина	Решение
Детонация появилась после заправки	Топливовоздушная смесь самовоспламеняется	Низкокачественное горючее с неподходящим октановым числом	Слить топливо, промыть двигатель промывкой
Детонация сразу после запуска мотора	Искра слишком рано поджигает топливовоздушную смесь	Неправильно настроенное зажигание	Отрегулировать угол зажигания
Детонация двигателя на холостых оборотах	Обедненная топливовоздушная смесь	Неправильно настроен впрыск	Отрегулировать впрыск
Детонация после выключения зажигания	Топливовоздушная смесь самовоспламеняется без искры	Нагар на стенках цилиндров	Использовать промывку или присадку SGA от Suprotec
Детонация в любом режиме работы	Неподходящие или неисправные свечи	Несвоевременный поджиг топливовоздушной смеси	Заменить свечи
Детонация под нагрузкой	Перегрев силового агрегата	Неисправность системы охлаждения двигателя	Проверить исправность всех компонентов системы охлаждения
Детонация появляется во время долгой поездки	Перегрев силового агрегата	Неисправность системы охлаждения двигателя	Проверить исправность всех компонентов системы охлаждения
При детонации выхлоп черного или зеленого цвета	Частицы алюминия в продуктах сгорания топлива	Разрушение компонентов двигателя	Полная замена ЦПГ и других поврежденных деталей

моторы mitsubishi

дизелинг моторов mazda

стучат моторы ford

ресурс мотора nissan

обслуживание форсунок audi

звон дизельного мотора

звук вибрации поверхности

признак износа гбц

неправильное воспламенение bmw

подбор правильного масла

диагностика коленвала

установить газ на инжектор

промывка отложений ДВС

показать все

Как самому сделать диагностику

В большинстве случаев, проблему можно обнаружить имея при себе персональный диагностический сканер. На сегодняшний день данные приборы способны не только указать на местоположение проблемы, но и подробно описать, что произошло. Среди имеющихся на данный момент автосканеров можем порекомендовать Scan Tool Pro Black Edition.

Детонация двигателя — причины и советы по устранению

Детонация двигателя является одной из самых тревожных проблем транспортного средства, но не многие знают, что это такое и с чем связано. В принципе, она возникает, когда смесь воздух/топливо внутри цилиндра неправильно распределяется, что делает неравномерным горение. В нормальных условиях топливо сгорает в цилиндре в процессе смешивания с воздухом и необходимой энергией. Когда начинается взрыв внутри цилиндра, оно горит неравномерно, что может повредить стенки цилиндра и сам поршень.

Содержание

• Базовое понимание детонации
• Датчик детонации
• С чего начинается детонация
• Причины детонации
• Слишком низкое октановое число топлива в автомобиле
• Нагар на стенках цилиндра
• Неправильные свечи зажигания
• Как устранить детонацию

Базовое понимание детонации

Детонация мотора появилась одновременно с рождением двигателя внутреннего сгорания и описывается как автоматическое зажигание газа в камере сгорания. В первое время не было возможности проверить её действие и бытовало мнение, что всё дело в зажигании. Тем не менее только в 1940 годах была проверена теория её возникновения, возможность обнаружения и последующие действия устранения этого явления.

Датчик детонации

На современных агрегатах установлен датчик детонации, который способен контролировать уровень опасности. Это устройство воспринимает, а в дальнейшем преобразовывает механическую энергию колебаний цилиндров в электрический импульс. По сути, датчик постоянно посылает сигналы в электронный блок управления двигателем, а сам блок следит за изменениями состава смеси и угла опережения зажигания. С его помощью также можно достигнуть более экономичной работы при максимальной мощности двигателя.

С чего начинается детонация

На видео показано, что такое детонация двигателя:

Когда двигатель переходит в детонацию, слышится громкий шум. Поскольку её последствия очень печальны, важно определить, что является причиной такого взрывного горения горючей смеси. Чтобы устранить проблему, возможно, нужно изменить работу двигателя, в противном случае она может его разрушить в короткий промежуток времени.

Характерный звук от двигателя в процессе этого явления обусловлен давлением волны в случае сгорания от вибрации стенок цилиндра. Газ и форма, размеры и толщина камеры сгорания и стенки цилиндра определяют высоту звуковой волны.

Детонация двигателя на холостом ходу может произойти после прохождения транспортным средством условий, которые способствуют повышению нагрева деталей силового агрегата. Даже если выключить зажигание, под воздействием энергии коленчатый вал продолжает движение, что приводит к попаданию топлива в цилиндр мотора, а там оно успевает нагреться до такой температуры, что само по себе воспламеняется.

Причины детонации

На видео рассказано о причинах детонации двигателя:

Детонация двигателя имеет один из самых разрушительных эффектов в любом агрегате. Поэтому нужно немедленно узнать, как устранить её, обнаружив следующие причины взрывного горения в цилиндрах:

• низкое качество топлива;
• низкое октановое число топлива;
• грязный или забитый топливный фильтр;
• неисправные форсунки;
• ограниченные топливные инжекторы;
• неправильное функционирование топливного насоса;
• плохой датчик O₂;
• неправильно подобранные свечи зажигания;
• проблемы охлаждения мотора;
• проблемы управления двигателем.

Обратите внимание, что каждая из этих возможных причин является относительной. То есть нет абсолютного времени, смещения силы или опережения зажигания, что гарантируют появление детонации. Равным образом не существует никаких абсолютных параметров, которые гарантируют, что такого явления не произойдёт.

Причин много, остановимся на более распространённых из них.

Слишком низкое октановое число топлива в автомобиле

Октановое число топлива

Одной из причин детонации двигателя является низкое качество и низкое октановое число топлива, которое может вызвать целый кластер проблем, таких как повышенная температура камеры сгорания и более высокое давление в цилиндрах.

Октановое число показывает, какую степень сжатия может переносить бензин — чем выше рейтинг, тем топливо более устойчиво к возгоранию. Вот почему более сложные двигатели высокого давления требуют более дорогого топлива.

Октановое число бензина иногда называют антидетонационным индексом. Производители рекомендуют определённый вид смеси для достижения максимальной производительности в своих транспортных средствах.

Эти проблемы могут привести к предварительному зажиганию, а это приводит к тому, что топливо сгорает в двигателе раньше, чем следовало бы. Есть два способа, когда бензин может воспламениться в камере сгорания: от свеч зажигания или от неправильной степени сжатия. Это хрупкое равновесие и любой фактор может испортить весь процесс. Если сжатие двигателя является слишком низким, это приводит к тому, что топливо не сгорает полностью, а оставшиеся компоненты прилипают к внутренним частям камеры. Это накопление отрицательно влияет на цилиндры, что является распространённой причиной взрывного горения.

Нагар на стенках цилиндра

Нагар на стенках цилиндра

Все виды топлива должны иметь определённый уровень очистки, однако этого может быть недостаточно, чтобы остановить отложения нагара. Когда образуются отложения, объём цилиндра эффективно уменьшается, что увеличивает сжатие, которое может вызвать детонацию. Для борьбы с ним сначала попробуйте приобрести моющие присадки в магазине автозапчастей, а затем изменить топливо.

Неправильные свечи зажигания

Использование неправильных свечей зажигания является ещё одной причиной детонации двигателя. Водители часто не понимают рекомендаций производителя, покупая неправильные приборы зачастую с целью экономии. Поскольку свечи зажигания помогают контролировать внутреннюю среду двигателя и работают в довольно точных условиях, неправильно подобранные создают условия для неправильного сжигания топлива. Они могут привести к наращиванию сгорания в камере и повышению температур ходовых частей, которые являются одними из причин возникновения детонации.

Эти три причины являются наиболее распространёнными, а в плане исправления ситуации — наименее дорогостоящими. Если ваш автомобиль по-прежнему имеет детонацию в двигателе после устранения этих причин, оправляйтесь в автосервис.

Как устранить детонацию

На видео рассказано, как можно устранить детонацию двигателя:

http://www.youtube.com/watch?v=ig4F4bx5QOk

Разобравшись, что такое детонация и какие наиболее вероятные причины её возникновения, займёмся тем, как устранить это взрывное горение горючей смеси.

Более высокая скорость помогает снизить вероятность её появления, потому что она сокращает время сжигания. Максимальное давление, следовательно, уменьшается и смесь воздух/топливо не будет подвержена воздействию высоких температур. Примером этому является тот случай, когда вы ведёте свой автомобиль по прямой ровной дороге с холма. Когда вы снова едете в гору, вы начинаете терять скорость и иногда можете услышать, как ваш двигатель детонирует. Таким образом, чтобы получить ускорение, вы переключаетесь на одну-две передачи ниже и ускоряетесь снова, тем самым убирая такое явление.

Повышение влажности на самом деле также снижает риск детонации. Высокое содержание воды в воздухе способствует снижению температуры горения.

Наиболее распространённые трюки (и простые варианты), используемые водителями для получения максимальной производительности без детонации:

1. Использование более высокооктанового топлива.
2. Торможение на опережение зажигания.
3. Снижение температуры в камере сгорания. Эта задача может быть решена посредством интеркулера или с помощью нагнетания воды. Охладитель принимает входящий нагнетённый воздух и передаёт его через серию воздушных охладителей, таким образом уменьшая температуру.

На видео показано, как происходит детонация дизельного двигателя:

Детонация двигателя не новая проблема, производители пытались устранить или уменьшить её возникновение на протяжении многих лет. Это сложный процесс, что включает в себя множество различных факторов, но чтобы по-настоящему понять, как работает двигатель, вы должны понять, отчего происходит детонация, и изучить шаги, которые ей способствуют.

Всегда обращайте пристальное внимание на все посторонние шумы и стуки, которые исходят от мотора вашего автомобиля, потому что они могут указать на это явление в камере сгорания и должны быть немедленно убраны.

Хотя детонация может быть потенциально опасной для двигателя, ею легко управлять, как только вы поймёте причину возникновения.

Детонация | Лайкоминг

• База знаний

Что такое детонация?

Детонация – это внезапное сгорание или взрыв топливного заряда внутри цилиндра. При нормальном сгорании свечи зажигания воспламеняют топливный заряд, и топливо имеет постоянное и равномерное сгорание, поскольку поршень движется через рабочий ход, а химическая энергия эффективно преобразуется в механическую. Проще говоря, когда происходит детонация, топливный заряд быстро воспламеняется в результате неконтролируемого взрыва, вызывая ударную или ударную силу поршня, а не постоянный толчок. Легкая детонация может никак не проявляться в салоне самолета. Детонация от умеренной до сильной может быть замечена как неровность двигателя, вибрация или потеря мощности и, в конечном итоге, повреждение двигателя. Пилот всегда должен обращать внимание на неожиданно высокие температуры головки цилиндров (CHT) или температуры выхлопных газов (EGT), которые могут быть признаком детонации.

Что вызывает детонацию и как ее предотвратить?

Процесс сгорания внутри поршневого двигателя довольно динамичен, и многие факторы могут способствовать детонации. В этой статье будут затронуты некоторые из наиболее распространенных причин, а не краткий список.

Во-первых, предположим, что самолет и двигатель заправлены правильно и что октановое число топлива соответствует или превышает октановое число двигателя. Инструкция по обслуживанию Lycoming 1070 содержит исчерпывающий список видов топлива, одобренных для наших двигателей, а также другую важную информацию.

С учетом того, что топливо является правильным выбором для двигателя, для пилота причиной детонации номер один является чрезмерное обеднение при высоких настройках мощности. Пилот должен всегда придерживаться указаний утвержденного руководства по эксплуатации для правильных настроек наклона и мощности. Чтобы ознакомиться с рекомендациями Lycoming, обратитесь к текущим редакциям соответствующего руководства оператора Lycoming и Инструкции по обслуживанию 1094. Если пилот считает, что двигатель может детонировать, он или она может предпринять следующие действия.

• Увеличить моторную смесь.
• Уменьшите мощность до более низкого значения.
• Уменьшите или остановите набор высоты и увеличьте скорость движения вперед для лучшего охлаждения.

Для механика причиной детонации номер один будет любая проблема, которая может привести к неожиданной работе цилиндра на обедненной смеси. Чаще всего это вызвано частично засоренной форсункой или утечкой всасываемого воздуха. Каждый раз, когда топливные форсунки снимаются, их следует очищать и проверять поток. Во время проверок механик должен искать признаки утечки на впуске; обычно отмечается синим окрашиванием топлива на впускных трубах. Любые аномалии должны быть исправлены перед дальнейшим полетом.

Мы также видели случаи, когда треснутые или иным образом поврежденные свечи зажигания создавали «горячие точки» в двигателе и происходила детонация. Вот почему никогда не рекомендуется использовать вилку, упавшую на твердый пол или иным образом поврежденную.

Двигатели Lycoming соответствуют требованиям FAA по запасу детонации или превосходят их. Следовательно, если двигатель обслуживается и эксплуатируется в соответствии с нашими опубликованными рекомендациями, в двигателе никогда не должно быть детонации.

Как мой механик или мастерская по капитальному ремонту двигателей узнают о детонации?

Детонация отрицательно влияет на двигатель. Легкая детонация может вызвать преждевременный износ подшипников и втулок. Сильная или продолжительная детонация может привести к повреждению головки блока цилиндров и поршней. В некоторых крайних случаях шатун может погнуться или сломаться, головка блока цилиндров может треснуть или выйти из строя, или могут сломаться посадочные поверхности поршневых колец.

 

При каждом снятии цилиндра ваш механик должен воспользоваться возможностью осмотреть цилиндр и поршни на наличие признаков неисправности. Вот некоторые вещи, которые можно проверить.

• Хотя это может выглядеть не очень хорошо, отложения свинца или отложения при сгорании являются нормальным явлением в двигателях Lycoming. Отсутствие этих отложений тоже не обязательно хорошо. Головка блока цилиндров и поршень должны быть проверены на «пескоструйный» вид. Отсутствие отложений или чистая головка и поверхность поршня могут указывать на детонацию. При использовании неэтилированного топлива отложения должны быть…
• Детонационные повреждения обычно проявляются на кромках поршней и на головке блока цилиндров между отверстиями для свечей зажигания и клапанами.

По дополнительным вопросам об уходе и техническом обслуживании вашего двигателя Lycoming обращайтесь в нашу службу технической поддержки по адресу: [email protected] или по телефону +1-800-258-3279.

 

Получите обмен

Воспользуйтесь нашей программой замены двигателя, чтобы заказать новый, восстановленный или капитально отремонтированный двигатель, чтобы получить больше эфирного времени и меньше времени простоя.

Что такое вращающийся детонационный двигатель и что он может означать для авиации?

Вращающиеся детонационные двигатели (РДЭ) были предметом теории и спекуляций на протяжении десятилетий, но до сих пор не перешли от теории к практическому применению. Но теперь похоже, что эти экзотические силовые установки вот-вот перейдут на действующие платформы.

Теоретически, вращающийся детонационный двигатель обещает быть намного более эффективным, чем традиционные реактивные двигатели, потенциально обеспечивая ракетным приложениям серьезное увеличение дальности и скорости. Это также может означать развертывание меньших по размеру вооружений, способных достигать таких же скоростей и дальности, как современные ракеты.

В авиастроении, например, в реактивных истребителях, вращающиеся детонационные двигатели могут иметь те же преимущества, что и ракеты, с точки зрения дальности и скорости, потенциально снижая требования к техническому обслуживанию. Истребители, в частности, полагаются на форсажные камеры, которые эффективно направляют топливо в поток выхлопных газов двигателя для дополнительной тяги. Это быстро истощает запасы топлива и снижает дальность полета истребителя. RDE потенциально могут обеспечить аналогичное увеличение тяги при значительном снижении расхода топлива.

Но где эта технология может быть наиболее полезной, так это в питании будущих неатомных надводных кораблей ВМФ, обеспечивая повышенную мощность, дальность и скорость, а также оказывая серьезное благотворное влияние на бюджет ВМФ.

Связанный: ВВС присматриваются к революционным новым двигателям для F-35

Использование мощности детонации

до 1950-е годы. В Соединенных Штатах Артур Николлс, почетный профессор аэрокосмической техники Мичиганского университета, был одним из первых, кто попытался разработать рабочий проект RDE.

В некотором смысле вращающийся детонационный двигатель является расширением концепции импульсных детонационных двигателей (PDE), которые сами по себе являются расширением пульсирующих реактивных двигателей. Это может показаться запутанным ( и, возможно, это ), но мы разберемся.

Пульсирующие реактивные двигатели  работают путем смешивания воздуха и топлива в камере сгорания, а затем воспламеняют смесь, выбрасывая ее из сопла быстрыми импульсами, а не при постоянном сгорании, как в других реактивных двигателях.

В импульсных реактивных двигателях, как и почти во всех двигателях внутреннего сгорания, воспламенение и горение воздушно-топливной смеси называется дефлаграцией , что в основном означает нагрев вещества до его быстрого сгорания, но с дозвуковой скоростью.

Импульсный детонационный  двигатель работает аналогично, но вместо дефлаграции он использует детонационный . На фундаментальном уровне детонация очень похожа на звук: взрыв .

В то время как дефлаграция связана с воспламенением и дозвуковым горением топливно-воздушной смеси, детонация является сверхзвуковой. Когда воздух и топливо смешиваются в импульсно-детонационном двигателе, они воспламеняются, создавая дефлаграцию, как и в любом другом двигателе внутреннего сгорания. Однако внутри более длинной выхлопной трубы мощная волна давления сжимает несгоревшее топливо перед воспламенением, нагревая его выше температуры воспламенения в так называемом переходе от дефлаграции к детонации (DDT). Другими словами, вместо того, чтобы быстро сжигать топливо, оно взрывает , создавая большую тягу из того же количества топлива; взрыв, а не быстрое горение.

«Процесс детонации — это более быстрое и эффективное извлечение энергии из вашего топлива с термодинамической точки зрения по сравнению с дефлаграцией», — сказал Ди Ховард, профессор гиперзвуковой и аэрокосмической техники, доктор Крис Комбс, Sandboxx News.

Детонация по-прежнему происходит импульсами, как и в пульсирующем реактивном двигателе, но импульсно-детонационный двигатель способен развивать транспортное средство до более высоких скоростей, которые, как считается, составляют около 5 Маха. Поскольку при детонации высвобождается больше энергии, чем при дефлаграции, детонационные двигатели более эффективны. — создание большей тяги при меньшем количестве топлива, что позволяет использовать меньшие нагрузки и большую дальность полета.

Анимация Pulse Detonation Engine предоставлена ​​Фредом Шауэром (AFRL/PRTS)

Ударная волна детонации распространяется значительно быстрее, чем волна дефлаграции, создаваемая современными реактивными двигателями, объяснил Trimble: до 2000 метров в секунду (4475 миль в час) по сравнению с 10 метрами. в секунду от дефлаграции.

В мае 2008 года Исследовательская лаборатория ВВС вошла в историю, построив первый в мире пилотируемый самолет с импульсным детонационным двигателем, используя самодельный самолет Scaled Composites под названием Long-EZ. Необычный франкен-самолет развил скорость выше 120 миль в час во время своего испытательного полета с летчиком-испытателем Питом Зибольдом на штурвале и достиг высоты от 60 до 100 футов. 900:10 Самолет Long-EZ с импульсно-детонационным двигателем совершает свой исторический первый полет. (Courtesy photo)

«Это потенциально изменит правила игры с точки зрения эффективности использования топлива», — сказал Фред Шауэр из Управления силовых установок AFRL о PDE, приводящем в действие Long-EZ.

«Для сравнения, если бы мы использовали этот же двигатель с обычным сгоранием, мы бы создали менее трети тяги при том же расходе топлива. По сравнению с традиционными двигателями можно ожидать экономии топлива от 5 до 20 процентов».

В то время ВВС оценили, что улучшения в их двигателе PDE могут в конечном итоге разгонять самолеты до скоростей свыше 4 Маха и выше в сочетании с другими передовыми силовыми установками, такими как ГПВРД. Вращающийся детонационный двигатель мог бы быть еще более эффективным, но многие в академических и инженерных кругах задавались вопросом, можно ли когда-нибудь построить такой двигатель.

По теме: США объявляют об успешных испытаниях 3 гиперзвуковых ракет за 2 недели

Появление вращающегося детонационного двигателя

(Национальная лаборатория Ок-Ридж)

Вращающийся детонационный двигатель выводит эту концепцию на новый уровень. Вместо того, чтобы волна детонации выходила из задней части самолета в качестве движущей силы, она распространяется по круглому каналу внутри самого двигателя.

Топливо и окислители добавляются в канал через маленькие отверстия, которые затем ударяются и воспламеняются быстро вращающейся детонационной волной. В результате получается двигатель, который создает непрерывную тягу, а не импульсную тягу, при этом обеспечивая повышенную эффективность детонационного двигателя. Многие вращающиеся детонационные двигатели имеют более одной детонационной волны, одновременно вращающейся вокруг камеры.

Как объясняет редактор отдела обороны Aviation Week & Space Technology Стив Тримбл, в RDE наблюдается увеличение давления во время детонации, тогда как в традиционных реактивных двигателях наблюдается полная потеря давления во время сгорания, что обеспечивает большую эффективность. На самом деле, двигатели с вращающейся детонацией даже более эффективны, чем двигатели с импульсной детонацией, которым требуется продувка и повторное наполнение камеры сгорания для каждого импульса.

«Теоретически RDE чем-то напоминает скачок от турбореактивных двигателей к турбовентиляторным в 1960-х годов, но для высокосверхзвуковых машин. Это должно дать вам большой скачок в удельном импульсе (он же топливная экономичность), и если вы сможете понять, как упаковать его таким образом, чтобы не сделать вещи значительно тяжелее или менее аэродинамическими, вы сможете получить хороший запас хода.