Этот тип источника детонационной энергии характеризуется наличием бегущих одной или нескольких волн детонационного горения в кольцевой камере с открытым концом.
В конструктивном плане спиновый источник энергии представляет собой две трубы, размещённые коаксиально одна в другой согласно рис. № 7.15.1.
Рис. № 7.15.1. Спиновый (вращающийся) детонационный источник энергии, клапанный с электромагнитным управлением.
В закрытой торцевой части установлены последовательно размещённые по кругу форсунки формирования топливовоздушных смесей по типу бегущей дорожки.
Каждая форсунка управляется отдельным высокоскоростным клапаном по определённому закону. Система таких высокоскоростных клапанов формирует между цилиндрами постоянно вращающуюся бегущую волну топливовоздушной смеси со скоростью Чепмена-Жуге.
Это скорость распространения волны детонационного горения ориентировочно 1500–2500 м/с и зависит от многих факторов, в том числе и от конкретной топливовоздушной смеси.
В начальный момент производится инициация детонационного горения топливовоздушной смеси от одной форсунки.
Условием работы является синхронизация формирования готовой топливовоздушной смеси по типу бегущей дорожки в следующей форсунке перед распространяющейся волной детонационного горения от предыдущей форсунки. За это отвечают датчики давления по числу форсунок.
ДОСТОИНСТВА.
— Считается, что спиновые источники энергии являются самым перспективным направлением развития детонационного горения.
— Квази непрерывная работа, которая приближается к непрерывной работе за счет высокочастотных вращений волн детонационного горения.
— Высокая частота вращения волн детонационного горения — 10 кГц.
— Высокий КПД.
НЕДОСТАТКИ.
— Практика показала, что доля детонационного горения не превышает 15 % от объема камеры сгорания. Остальное – медленное горение в условиях, далеких от оптимальных.
— Практика показала, что детонационное горение возникает и успешно поддерживается, но только в ограниченном объеме. В остальном объеме мы имеем дело с обычным медленным горением, причем за неоптимальной системой ударных волн, что приводит к значительным потерям полного давления.
— предлагающиеся сегодня схемы спиновых детонационных двигателей неработоспособны для целей применения в технологиях. Детонационное горение возникает и успешно поддерживается, но только в ограниченном объеме. В остальном объеме мы имеем дело с обычным медленным горением, причем за неоптимальной системой ударных волн, что приводит к значительным потерям полного давления.
— Практика показала, что давление оказывается также ниже в разы, чем необходимо для идеальных условий горения при стехиометрическом соотношении компонентов топливной смеси. В результате удельный расход топлива на единицу тяги оказывается на 30–40 % выше, чем у двигателей традиционных схем.
— Самой главной проблемой является сам принцип организации непрерывной детонации. Как показали исследования непрерывной круговой детонации, выполненные еще в 60-е годы, фронт детонационного горения представляет собой сложную ударно-волновую структуру, состоящую как минимум из двух тройных конфигураций . Такая структура с присоединенной зоной детонации, как и любая термодинамическая система с обратной связью, оставленная в покое, стремится занять положение, соответствующее минимальному уровню энергии. В результате тройные конфигурации и область детонационного горения подстраиваются друг под друга так, чтобы фронт детонации перемещался по кольцевому зазору при минимально возможном для этого объеме детонационного горения. Это прямо противоположно той цели, которую ставят перед детонационным горением конструкторы двигателей.