Впервые использование детонационного горения в энергодвигательных установках — реактивных двигателях — было предложено Я.Б Зельдовичем [1] в 1940 г. Он показал, что двигатели, в которых основным режимом работы является детонационное горение (близкое к горению при постоянном объеме, V = const), термодинамически более эффективные (рис. 1), нежели работающие на дефлаграции (обычном горении при постоянном давлении P = const). Кроме того, детонационное горение дает возможность исключить из конструкции воздушно-реактивных двигателей (ВРД) компрессор и турбину.
Компанеец А.С. [2] историю освоения человеком природы разделил на основные этапы: овладение огнем, изобретение пороха. Он предположил также, что освоение детонации (в энергетических установках) можно будет считать новым этапом развития общества.
В настоящее время детонационные двигатели вызывают повышенный интерес, особенно в авиации, который обусловлен в основном явным замедлением прогресса в традиционных реактивных двигателях. Основные проблемы, которые необходимо решить при создании детонационных двигателей:
• организация детонационного сгорания углеводородных топлив, используемых в ВРД и имеющих низкую детонационную способность;
• реализация полученной кинетической энергии в тяговый импульс в направлении полета;
• уменьшение времени на газообмен (когда не создается тяга) — увеличение частоты рабочих пульсаций.
1. Задачи могут быть решены. Экспериментально подтвержден предложенный в работе [3] способ инициирования детонации (основной проблемы) бегущим импульсом принудительного воспламенения, обеспечивающий предельно низкие минимальные энергии зажигания и предельно короткие предетонационные расстояния. Развитием этого метода можно считать обеспечение воспламенения за счет инжектирования реагирующих струй гетерогенного топлива в воздух [4]. Экспериментально подтверждено, что быстрое вовлечение в реакцию большого объема образующейся гетерогенной смеси приводит к возникновению переходных процессов, которые не являются детонационными, однако близки к ним по параметрам образующихся взрывных волн. При этом конструктивные решения по реализации этого метода могут мало отличаться от принятых в ГТД [4]. В настоящее время детонационное, взрывное сгорание рассматривается в перспективных энергодвигательных газотурбинных установках [5, 6].