В крылатых ракетах чаще всего используются малогабаритные турбореактивные двигатели, например, ТРДД-50 или Р-95-300. Реже применяются прямоточные воздушно-реактивные, пульсирующие воздушно-реактивные и, в очень редких случаях, ядерные двигатели. Предлагаемая концепция двигателя, где реактивная тяга создается электрической импеллерной установкой, запитанной от металловоздушного топливного элемента. На дозвуковых скоростях такая силовая установка может иметь значительные технико-экономические преимущества перед турбореактивными и прямоточными двигателями.
Говоря о концепции новой энергетической установки, необходимо сказать несколько слов о существующем уровне техники. Еще не так давно, когда говорили о крылатых ракетах, простой обыватель сразу вспоминал американскую ракету «Tomahawk», которая и по сей день остается одной из самых массовых. Ближайшим аналогом «Tomahawk» является российский «Калибр», имеющий лучшие характеристики, чем у «Tomahawk», к тому же летающий на керосине, а не на дорогом JP-10.
Вероятно, для сверхзвуковых и тем более гиперзвуковых ракет децилин является наилучшим и часто безальтернативным видом топлива, таким же безальтернативным, как и типы используемых реактивных двигателей. Но большинство крылатых ракет – это дозвуковые ракеты, летающие на скоростях от 720–830 км/ч (для ракеты Х-55) до 1060 км/ч (для ракеты Х-59М), а значит во всех этих случаях возможны альтернативы не только по топливу, но и по самому типу реактивного двигателя.
Предложенная концепция реактивной двигательной установки предполагает использование реактивной тяги, создаваемой импеллером в связке с электродвигателем, запитанным от металловоздушного топливного элемента. И эта концепция с принятыми техническими решениями имеет существенные преимущества такие как меньшая стоимость, лучшая энергоэффективность, лучшая тепловая скрытность, более высокая надежность.
Для иллюстрации преимущества реактивной электротяги над тягой, создаваемой, например, двухконтурным турбореактивным двигателем, рассмотрим реальную ракету «Калибр» в сравнении с гипотетическим «Калибром», оснащенным двигателем на электротяге согласно предложенным техническим решениям разработанной концепции:
Таким образом, потенциально применение электротяги на примере «Калибра», с сохранением его параметров дальности, может дать 4-кратный выигрыш в стоимости двигателя (и еще больший выигрыш в себестоимости), дополнительные 316 кг к полезной нагрузке и до 380 л объема для ее размещения. Аналогичные преимущества могут быть достигнуты и на других дозвуковых ракетах, особенно использующих более дорогой децилин.
Такой многообещающий технический результат стал возможным благодаря разработке конструкции импеллера, приблизив его КПД к воздушному винту и новой конструкции топливного элемента. Традиционные металловоздушные топливные элементы, несмотря на отличные удельные энергетические показатели, имеют два принципиальных недостатка. Первый недостаток – масса традиционного металловоздушного топливного элемента не уменьшается в процессе работы, а значит, не уменьшается масса ракеты, что снижает ее полезную нагрузку. Второй недостаток – по мере работы и изнашивания металлического анода в той или иной степени снижается мощность и падает КПД. Именно эти недостатки удалось преодолеть, причем найденное решение оказалось недорогим в промышленном производстве, что, в свою очередь, может открыть новые возможности в создании дозвуковых крылатых ракет.
Новые публикации на схожие темы вначале доступны на нашем ТГ-канале
Гиперзвуковые ракеты РСЗО HIMARS – противодействие, когда сбить невозможно
Другие публикации по схожим темам в подборке нашего канала на «Дзен»