При многих своих достоинствах такие силовые установки обладают одним существенным недостатком. Авиаторам прежде всего нужны двигатели легкие и мощные, а энергетикам подавай еще и экономичные.
И вот для экономии воды на Научно-производственном предприятии «Машпроект» была разработана оригинальная технология «Водолей». Суть ее вот в чем. В засасываемом в рабочий тракт турбины воздухе обязательно есть и примесь воды. Раньше она превращалась в пар и уносилась прочь вместе с выхлопными газами. Теперь же выходящие газы попадают в теплообменник котла-утилизатора, где не только подогревается вода для основного котла, но и собирается выделяющийся конденсат для повторного использования.
В конденсаторе, установленном на выхлопном патрубке котла-утилизатора, происходит охлаждение выхлопных газов до температуры ниже точки росы водяного пара и сбор конденсата. Собранная вода поступает в бак-накопитель, очищается от примесей и снова попадается в котел-утилизатор.
Таким образом удалось не только повысить КПД установки почти до 40 %, но и сэкономить немалое количество чистой пресной воды, которая во многих регионах страны уже сама по себе становится драгоценностью.
Следующий шаг — повторное использование не только воды, но и тепла. Наши конструкторы разработали комбинированные парогазотурбинные установки, которые вырабатывают электроэнергию с наибольшей эффективностью.
Дело в том, что в данном случае тепло выхлопных газов, выходящих из турбины, не выбрасывается напрямую в атмосферу, как это было ранее, а подается, как уже говорилось, в теплообменник котла-утилизатора. Там это тепло нагревает сэкономленную воду до состояния пара. Пар вращает еще одну турбину, а та — свой собственный электрогенератор. Таким образом, в одном цикле используются две турбины и два генератора, что позволяет повысить суммарный КПД примерно до 45–52 %. Кроме того, пар, отработав свое и превратившись в горячую воду, дополнительно еще используется для поставки тепла в квартиры, теплицы, производственные помещения.
Именно такую парогазовую установку и начали испытывать на ТЭЦ-28. И казалось бы, энергетики должны быть всем довольны. Но аппетит, как говорится, приходит во время еды. Новую установку спроектировали и построили на московской фирме «Салют». А это предприятие, как известно специалистам, в первую очередь занимается проблемами авиационных турбин.
А в авиации сейчас, похоже, намечается новый прорыв. На смену ставшим уже традиционными турбореактивным установкам должны прийти двигатели нового поколения. Специалисты называют их детонационными.
Впервые о таких двигателях заговорили еще в первой половине XX века. Внимательный читатель, быть может, заметил, что двигатель космического корабля, на котором отправились на Марс инженер Лось и красноармеец Гусев — герои фантастического романа А.Н. Толстого «Аэлита», — был как раз детонационным.
На практике же его впервые использовали немецкие конструкторы, создавшие в годы Второй мировой войны самолет-снаряд «Фау-1». Затем двигатель неоднократно пытались усовершенствовать. И вот в течение последних 10 лет новая многообещающая двигательная установка, которая намного проще, чем современные турбовентиляторные двигатели, и которая способна обеспечить разгон летательного аппарата до скоростей, в 4 раза превышающих скорость звука, исследуется в лабораториях России, США, Японии, Франции…
Сама по себе концепция детонационно-пульсирующего двигателя обманчиво проста. Коротко говоря, существует два вида сгорания: старое, известное, медленное горение, называемое «дефлаграцией», и намного более энергичный процесс, называемый «детонацией».
Представьте трубу, закрытую с одного конца и наполненную смесью топлива и воздуха. Искра зажигает топливо в области, близкой к закрытой части трубы, и реакция горения распространяется вдоль трубы. При дефлаграции, даже в варианте «быстрого пламени», как обычно называют взрыв, реакция в лучшем случае распространяется со скоростью десятков метров в секунду. А при детонации волна сверхзвукового скачка проскочит трубу со скоростью, измеряемой тысячами метров в секунду, пятикратно превышающей скорость звука! При этом она сжимает и зажигает смесь топлива и воздуха почти мгновенно в узкой зоне высокого давления, где происходит выделение тепла.
Однако, чтобы такая схема работала, необходимо точно координировать подачу топлива, воздуха и момент зажигания для того, чтобы осуществить «переход от дефлаграции к детонации».
Причем один цикл детонации — это только начало, поскольку, хотя он и генерирует большую тягу для сжигаемой порции топлива, чем процесс дефлаграции, сама по себе порция топлива очень мала. Для того чтобы заставить двигатель работать непрерывно, необходимы десятки циклов детонаций в секунду, нужна детонационная волна.
Над ее созданием, укрощением и бьются сейчас двигателисты. А энергетики за ними внимательно наблюдают. Ведь им также нужны мощные, экономичные и надежные силовые установки. И если сейчас отработавшие свой ресурс в небе или специально спроектированные газовые турбины исправно перекачивают природный газ по трубопроводам, служат на ТЭЦ, то завтра, быть может, им на смену придут силовые установки нового поколения, где по-новому будет поставлен уже сам процесс сгорания топлива.
