Thêm SOHA trên Google
Một kỹ sư người Nga đến từ thành phố Volgograd bên bờ tây hạ lưu sông Volga, tên là Vladimir Kostyukov, vừa chính thức được Cơ quan Trí tuệ Bằng sáng chế Nga (FIPS) - đơn vị trực thuộc Cục Sở hữu trí tuệ Liên bang Nga (Rospatent) - cấp bằng sáng chế cho một thiết kế động cơ tuabin khí vô cùng độc đáo, vào ngày 23/9/2026.
Khác biệt hoàn toàn với các cơ chế truyền thống, động cơ mới này thực hiện cả hai quá trình - nén không khí và đốt cháy nhiên liệu gián đoạn - diễn ra ngay bên trong một rotor đang quay liên tục được thiết kế các kênh dẫn đặc biệt.
Ảnh minh họa do AI thực hiện.
Điểm cốt lõi trong thiết kế của Vladimir Kostyukov là cụm máy tạo khí phân tầng, hoạt động dựa trên cơ chế bộ trao đổi áp suất phân tầng.
Bên trong lớp vỏ bọc cơ khí chắc chắn là một rotor xoay tròn liên tục. Xung quanh chu vi của rotor này, song song với trục quay, Vladimir Kostyukov đã xẻ hàng loạt kênh dẫn khí.
Mặt sát hai đầu mép của rotor gắn liền với tường vỏ động cơ qua các cổng tiếp xúc có khoảng hở cực nhỏ, cho phép dòng môi chất công tác đi vào và thoát ra một cách chính xác.
Nguyên lý hoạt động
Nạp không khí: Không khí từ khí quyển đi vào cổng áp suất thấp ở một bên của rotor.
Cung cấp nhiên liệu & Kích nổ: Khi rotor xoay, các kênh dẫn chạm tới vị trí các vòi phun nhiên liệu tích hợp trên tường vỏ. Nhiên liệu được phun trực tiếp dưới áp suất cao vào các kênh, ngay sau đó được kích nổ nhờ bu-gi hoặc các bộ khởi tạo nổ sóng.
Tuần hoàn & Xả khí áp suất cao: Môi chất sau khi đốt cháy xả vào khoang áp suất rồi quay trở lại các kênh dẫn (có thể lệch chiều so với hướng quay). Ngay đối diện cổng này là cửa thoát áp suất cao dẫn thẳng tới thiết bị mở rộng sinh công.
Xả sạch & Cân bằng áp suất: Cuối chu trình, khí thải còn lại thoát ra qua cổng xả áp suất thấp ở phía đối diện. Các bức tường giữa các cổng đảm bảo việc đóng/mở tự động các kênh khi rotor xoay.
Ngoài ra, một hệ thống các kênh chuyển tiếp giúp tăng và giảm áp suất theo từng nấc thang cực kỳ linh hoạt.
4 đột phá chiến lược từ thiết kế rotor quay
Phát minh động cơ của Vladimir Kostyukov không chỉ dừng lại ở ý tưởng độc lạ trên giấy. Thiết kế mang tính cách mạng này giải quyết hàng loạt "điểm nghẽn" kỹ thuật của động cơ tuabin khí truyền thống.
Thứ nhất, gia tăng đột biến về công suất và hiệu suất
Trong các động cơ tuabin khí thông thường, quá trình đốt cháy diễn ra ở áp suất đẳng áp (định áp), làm hạn chế hiệu suất nhiệt theo lý thuyết.
Bằng cách thực hiện đốt cháy gián đoạn ngay bên trong các kênh kín của rotor đang quay, thiết kế này tận dụng chu trình đốt đẳng tích (định dung) hoặc nổ sóng. Điều này tạo ra đỉnh áp suất cao hơn rất nhiều trước khi giãn nở, giúp gia tăng đáng kể công suất đầu ra và nâng cao hiệu suất dụng năng của toàn hệ thống.
Bản vẽ động cơ của kỹ sư Vladimir Kostyukov.
Việc kiểm soát quá trình nạp không khí và nhiên liệu theo từng giai đoạn phân tầng giúp tối ưu hóa tỷ lệ hòa trộn. Quá trình đốt cháy diễn ra nhanh và triệt để hơn bên trong các kênh rotor, giảm thiểu tối đa tình trạng nhiên liệu cháy không hết.
Nhờ đó, động cơ giảm lượng phát thải các khí độc hại như CO, hydrocarbon chưa cháy và đặc biệt là oxit nitơ (NOx) – yếu tố vốn là điểm yếu của các dòng tuabin khí vận hành ở nhiệt độ cao liên tục.
Thứ ba, giảm tối đa trọng lượng và kích thước nhà máy điện
Ở các nhà máy điện tuabin khí truyền thống, cụm máy nén nhiều tầng và buồng đốt chiếm không gian vô cùng lớn và rất nặng. Bằng cách tích hợp cả chức năng nén, hòa trộn và đốt cháy vào cùng một rotor quay duy nhất thông qua cơ chế trao đổi áp suất, Kostyukov đã loại bỏ được nhiều tầng cánh nén cồng kềnh.
Điều này giúp cắt giảm mạnh mẽ trọng lượng và thu nhỏ kích thước tổng thể của toàn bộ nhà máy/trạm nguồn điện, mở ra cơ hội ứng dụng to lớn trong cả ngành hàng không lẫn các trạm phát điện di động.
