5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Энциклопедия что такое кто такой реактивный двигатель

Физика

Механика

Авиационные двигатели

Двигатель нужен самолету, чтобы преодолевать силу сопротивления, а при разгоне и силу инерции. Сила тяги двигателя рассчитывается на основании тех же законов механики, что и подъемная сила крыла.

От всех других двигателей авиационные отличаются тем, что они должны обладать сравнительно малой массой при весьма большой мощности. Если двигатель окажется слишком тяжелым, то самолет не поднимется в воздух или не сможет взять с собой достаточное количество груза. Поэтому авиационные двигатели изготовляют из очень легких и вместе с тем достаточно прочных материалов; их детали всегда максимально облегчены. Но поскольку такие двигатели работают при большой температуре и с большими напряжениями, время их работы до ремонта, как правило, меньше, чем у других двигателей. Сравнительно короткое время работы авиационных двигателей вызвано также требованием особой надежности и безопасности.

Чтобы преобразовать мощность поршневого двигателя в тягу, применяются воздушные винты. Их лопасти, подобно крылу, захватывают воздух и отбрасывают его назад. Это и создает тягу. Теория воздушного винта была создана Н. Е. Жуковским вслед за теорией подъемной силы крыла. На старых самолетах устанавливали деревянные винты. С увеличением скоростей полета потребовалась большая тяга, и винты стали делать из металла.

На сверхзвуковых самолетах воздушные винты не применяются. Здесь тягу создает реактивный двигатель. Реактивные двигатели делятся на два основных типа — воздушно-реактивные и ракетные. В простейших воздушно-реактивных двигателях (рис. 11), так называемых турбореактивных (ТРД), используется воздух встречного потока. Воздух сжимается специальным компрессором; затем он сильно нагревается в камере сгорания, где горит топливо (например, керосин); далее он проходит в газовую турбину, которая вращает компрессор, и с большой скоростью вытекает назад через реактивное сопло. Из второго закона Ньютона можно определить, что тяга двигателя равна ежесекундному приросту количества движения воздуха, протекающего через двигатель. Тяга тем больше, чем больше воздуха проходит через двигатель и чем больше увеличивается скорость в выхлопной струе. Скорость же эта тем больше, чем больше температура, достигнутая в результате сгорания топлива.

Однако слишком большую температуру допускать нельзя — турбина может сгореть. Правда, турбины сейчас делают из специальных огнеупорных материалов, которые позволяют повышать температуру потока до 1000° С. И все же выход для повышения тяги найден. Конструкторы предложили вторично нагревать струю воздуха, сжигая горючее в так называемой форсажной камере уже после того, как эта струя раскрутит турбину компрессора. Это увеличивает тягу двигателя на 30-50%. Основная часть турбореактивного двигателя -его компрессор, к нему приложена вся тяга двигателя.

Современные мощные турбореактивные двигатели развивают тягу до 150000 Н, и они должны пропускать много воздуха — более 100 м 3 /с. Поэтому у передней, открытой навстречу потоку части двигателя — воздухозаборника — большие размеры; его внутренний диаметр нередко превышает 1,5 м.

Большая тяга реактивных двигателей требует также и большого расхода топлива. На тягу в 1 кН в течение часа нужно сжигать около 100 кг керосина. Много это или мало? Давайте подсчитаем. Пусть полная масса самолета равна 50 т, тогда на Земле на него действует сила тяжести, равная 500 кН. Если аэродинамическое качество самолета равно 5, то, чтобы преодолеть аэродинамическое сопротивление, двигатель должен развивать тягу не меньше 100 кН. Следовательно, за один час полета двигатель будет расходовать керосина 100 * 100 кг = 10 т. А это 1/5 массы всего самолета! Из этого понятно, какое большое значение имеет экономичность двигателя и аэродинамическое качество самолета.

При большой скорости полета = 2 или М = 3) воздух, пройдя через воздухозаборник, сильно сжимается. Компрессор и турбина становятся ненужными. Поэтому можно применить двигатель другого типа — прямоточный воздушно-реактивный (ПВРД). Однако надо помнить, что на малых скоростях такой двигатель работать не будет.

Если добиться, чтобы турбина в ТРД поглощала почти всю энергию разогретого и ускоренного потока, то такая турбина сможет вращать не только компрессор, но и воздушный винт. На этом основана конструкция турбовинтового двигателя. Его можно сделать значительно более мощным, чем обычные двигатели внутреннего сгорания. Наибольшая мощность двигателя внутреннего сгорания равна примерно 3000 кВт; при этом в двигателе должно быть не меньше 20 цилиндров. А современный турбовинтовой двигатель развивает мощность до 15 000 кВт. Можно было бы создать и еще более мощные двигатели, но трудно сделать винт, который развивал бы соответствующую тягу и был бы экономичным.

На таких больших самолетах, как ТУ-114, ИЛ-18, АН-10, установлены турбовинтовые двигатели. При скорости полета около 800 км/ч они экономичнее реактивных. Воздушно-реактивные двигатели создают тягу, отбрасывая назад воздух, взятый из окружающей среды (он же одновременно служит и окислителем при горении топлива). Но с увеличением высоты полета плотность окружающего воздуха уменьшается. Все меньшая масса его проходит через двигатели -тяга падает. Этого недостатка нет у ракетных двигателей, для работы которых нужно иметь запасы и горючего и окислителя. Тяга здесь создается отбрасыванием назад продуктов горения и практически не зависит от плотности окружающей среды.

Ракетные двигатели могут работать на твердом (рис. 12) и на жидком топливе (рис. 13). Двигатели на жидком топливе экономичнее, но требуют очень осторожного обращения, так как и топливо и окислитель обычно ядовиты; в качестве окислителя часто применяется крепкая азотная кислота.

На самолетах ракетные двигатели используются только как вспомогательные — для кратковременных полетов на очень большой высоте или для быстрого взлета. Широко ракетные двигатели применяются на ракетах, где тяга создается на короткое время: для быстрого разгона зенитной ракеты, для подъема и разгона баллистических ракет, для запуска спутников, для разгона и торможения космических кораблей. Ракетный двигатель позволяет получить очень большую тягу. Уже сейчас для запуска космических кораблей создают двигатели с тягой в несколько миллионов ньютонов!

На тех же принципах, что и воздушно-реактивные и ракетные двигатели, будут, очевидно, построены и двигатели будущего. Ученые уже думают о реактивных двигателях, в которых воздух будет нагреваться не за счет тепла, выделяемого керосином или другим химическим топливом при его горении, а с помощью управляемой ядерной реакции, подобно тому как нагревается теплоноситель на атомных электростанциях. Разрабатываются ионные двигатели. Они тоже будут работать по реактивному принципу, но в этих двигателях будет отбрасываться не струя газа, а поток ионов. Подумывают ученые и о фотонных двигателях, в которых силу тяги создает луч света очень большой силы и интенсивности.

Энциклопедия что такое кто такой реактивный двигатель

Цандер Фридрих Артурович

(1887—1933) — советский учёный и изобретатель в области теории межпланетных полётов, реактивных двигателей и ЛА. В 1914 окончил Рижский политехнический институт. Проблемами реактивного движения начал заниматься с 1908. Его внимание привлекали вопросы конструирования КА, выбор движущей силы, способы очистки атмосферы на КА и др. В 1909 он впервые высказывает мысль о том, что в качестве горючего целесообразно использовать элементы конструкции межпланетного корабля; с 1917 приступает к систематическим исследованиям проблем ракетно-космической науки и техники. В 1921 Цандер представил доклад о проекте межпланетного корабля-аэроплана на Московскую губернскую конференцию изобретателей. В 1924 опубликовал в журнале «Техника и жизнь» статью «Перелёты на другие планеты», в которой изложил свою основную идею — сочетание ракеты с самолётом для взлёта с Земли и последующее сжигание в полёте самолёта в качестве горючего в камере ракетного двигателя для увеличения дальности полёта ракеты. В том же году Цандер разрабатывал идею об использовании Луны или попутных планет (их гравитационного и электромагнитного поля или их атмосферы) для увеличения скорости полёта на другие планеты, а также идею планирующего спуска КА с торможением в атмосфере планеты. С 20-х гг. Цандер, наряду с исследованием проблем межпланетных сообщений, занимался разработкой теории и расчётом двигателей КА. Он предложил схему и конструкцию двигателя внутреннего сгорания, который не нуждался в атмосферном воздухе; выполнил ряд теоретических расчётов эффективности реактивных двигателей различных схем, включая ВРД и комбинированные РД. Основные труды по ракетной астродинамике; им были рассмотрены также вопросы движения КА в гравитационном поле Солнца, планет и их спутников, определения траекторий и продолжительности полётов. В 1929—32 Цандер построил и испытал на сжатом воздухе с бензином реактивный двигатель ОР-1; в 1933 — ЖРД ОР-2 (на жидком кислороде с бензином). Разрабатывал проекты двигателя 10 и ракеты -«ГИРД-Х». Принимал участие в организации Группы изучения реактивного движения. В 1931—32 был пред. ГИРД при Осоавиахиме. В 1930—31 преподавал в Московском авиационном институте. Именем Цандера названа мемориальная комната в Рижском политехнич. институте, музей развития космонавтики в Кисловодске, улица в Москве, кратер на Луне.

Читать еще:  Автосигнализация аллигатор с запуском двигателя

Энциклопедия КОСМОНАВТИКА, издательство «Советская энциклопедия» 1985

Годы жизни и деятельности

1887, 23 августа — в семье рижского врача, доктора медицины Артура Константиновича Цандера и его жены, дочери саксонского камергера и музыканта Готшалька, Елены Цандер, родился мальчик, названный родителями Фридрихом. Он был в родительской семье четвертым ребенком.

1889 — рождение сестры Елены и смерть матери при родах. Детей воспитывал отец, увлекавшийся естественными науками и техникой. Родившийся в 1854 году в купеческой семье, он окончил Рижскую губернскую гимназию, затем, в 1881 году — Дерптский (ныне Тартуский) университет. Далее для продолжения образования он отправился в Вену, где защитил докторскую диссертацию, и, вернувшись в Ригу, начал заниматься врачебной практикой. Именно он своими рассуждениями о возможной разумной жизни на других планетах развил в любознательном мальчике стремление лететь к звездам. Рассказы отца о полетах Отто Лилиенталя и запуски воздушных змеев возбудили в мальчике мысль, нельзя ли добиться перелета на другие планеты. Эта мысль не оставляла Фридриха всю жизнь.

Мальчик любил читать. В доме отца была неплохая библиотека. Особенно нравились ему книги по астрономии и научно-фантастические, в частности, романы Жюля Верна.

1891 — женитьба отца на Берте Августовне Конради, двадцатилетней экономке, работавшей у них в доме и ставшей детям второй матерью. Вскоре родилась дочь Маргарита, ставшая сестрой ранее родившимся детям и особенно близкой — Фридриху.

1894 — поездка А.К. Цандера в Баку и закаспийские области России. Привезена уникальная коллекция пресмыкающихся и земноводных.

1896 — Фридрих Цандер определен в частное приготовительное училище, дававшее подготовку для поступления в реальное училище. Трехгодичный курс Фридрих преодолевает за два года (сказались старания отца)

1898 — Фридрих Цандер зачислен в первый класс Рижского городского реального училища, готовившего специалистов для промышленности и торговли.

1904, 30 января — гибель под поездом Роберта Цандера, старшего брата Фридриха. Отец приглашает жить в свой дом Вальтера Конради, младшего брата жены.

1905 — Фридрих Цандер заканчивает реальное училище первым учеником. В последнем классе Фридрих по рекомендации одного из преподавателей знакомится с трудом Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами». Это укрепило его в мысли вплотную заняться проблемой межпланетных полетов.

1905 — Фридрих Цандер поступает на первый курс механического отделения Рижского Политехнического института.

1905 — 1907 — Фридрих уезжает из Риги (администрация, напуганная революцией 1905 года, временно закрывает институт), заканчивает Высшее Королевское техническое училище в Данциге и лишь потом возвращается в «альма матер»

1908 организация при участии Цандера Первого Рижского студенческого общества воздухоплавания и техники полета, члены которого устраивали выставки летательных аппаратов, сами строили планеры и пропагандировали идею полета на устройствах тяжелее воздуха. В это же время Цандер задумывается над проблемами космической тематики.

18 сентября — Фридрих Цандер завел особую тетрадь под названием «Космические (эфирные) корабли, которые обеспечат сообщение между звездами. Движение в мировом пространстве.» С этого дня он более или менее регулярно делал записи по космической тематике. Со временем тетрадь выросла в сборник серьезнейших научных работ и идей и если бы она была в свое время опубликована, то принесла бы молодому автору мировую известность. Но этого не произошло. Вдобавок Цандер еще со времен Данцига, оценив преимущества, которые дает умение быстро писать, делал записи в зашифрованном виде, используя систему стенографии Габельсбергера. В результате некоторые записи Цандера не расшифрованы и до сих пор. Цандер выполняет расчет величины работы по подъему тела определенной массы на некоторую высоту над поверхностью Земли с учетом изменения с высотой ускорения свободного падения, оценивает запас кислорода на борту космического аппарата для обеспечения жизнедеятельности одного космонавта.

1909 — Цандер высказывает мысль о возможности использования в качестве топлива отработавших частей самой ракеты.

1910 май — мысль о возможности соединения Земли и Луны тросом. Цандер делает математические выкладки, проводит расчет троса. Идея привлекла внимание в 60-е годы, появилась терминология «космический лифт». Сейчас в научной литературе существует много разработок различных космических тросов и буксиров. Июнь — идея использовать для движения космического корабля магнитное поле Земли.

1912, 18 сентября — Цандер приходит к доказательству возможности выхода космического аппарата на орбиту Солнца, используя известные виды топлива. Идея была доказана еще Циолковским, но Цандер пришел к этому самостоятельно! Работая над вопросами динамики такого полета, Цандер ранее Циолковского и Оберта приходит к весьма плодотворной идее отбрасывания отработавших ступеней. Лишь у американского пионера ракетной техники Роберта Годдарда эта идея зафиксирована ранее — в январе 1909 года (в 1914 году Годдард получает патент на проект двухступенчатой твердотопливной ракеты). Параллельно Цандер приходит к мысли о возможности сжигания отработанных ступеней (в общем случае он эту мысль высказывал еще в 1909 году). В настоящее время, правда, считается более выгодным возврат дорогостоящих ракетных ступеней на Землю, хотя идея использовать в качестве вторичного топлива другие металлоконструкции вызвала большой интерес и находит практическую реализацию на твердотопливных ракетах.

1914 — после окончания института Цандер поступает на завод «Проводник», являвшийся отраслевым гигантом того времени и выпускавший различные резиновые изделия. Цандер и здесь остался верен себе — диплом с отличием давал ему право самому выбрать место работы и он решил изучить производство и свойства резины, чтобы в дальнейшем применить эти знания для космических нужд!

1915 — в связи с приближением фронта к Риге завод со всем персоналом эвакуируется в Москву

1915 — 1917 — Цандер проводит эксперименты по «оранжерее авиационной легкости» или, выражаясь современным языком, по системе жизнеобеспечения. Он выращивает в древесном угле горох, капусту и другие овощи.

1919 — Цандер переходит работать на авиационный завод «Мотор»

1921, конец (по другим данным — начало 1922) — встреча Цандера с лидером большевистского правительства В.И. Ульяновым-Лениным. Беседа о проблемах межпланетных сообщений. По-разному можно оценивать сущность коммунистической идеологии и личностные качества предводителей большевистского режима. Но факт не оставляет сомнений — всю жизнь Фридрих Цандер подчеркивал огромный идейный кругозор своего визави, колоссальный энергетический импульс, исходивший от этого человека, и то, как окрылила его эта беседа. Цандер решает уйти с завода и работать дома, чтобы быстрее решить поставленные перед собой задачи

1922 — 1923 — Фридрих Цандер получает длительный отпуск и напряженно работает дома. В отпускном свидетельстве, выданном ему, сказано:». отпуск предоставляется для разработки проекта аэроплана для вылета из земной атмосферы и двигателя к нему». Чтобы помочь изобретателю, рабочие завода «Мотор» отчислили из своей зарплаты его 2-хмесячный заработок.

1923 апрель — Цандер выступает с докладом о межпланетных сообщениях перед коллективом Госавиазавода N 4 имени М.В. Фрунзе. Май — аналогичный доклад в Научно-техническом комитете ВСНХ. 15 июня — Цандер, завершив в основном исследования, возвращается на завод. Он начинает теперь «битву за умы» в надежде привлечь на свою сторону новых энтузиастов космонавтики.

Читать еще:  Шлам в двигателе что это такое

1924 январь — доклад в теоретической секции Московского общества любителей астрономии. Цандер подает в Комитет по изобретениям авторскую заявку на спроектированный им самолет-ракету (космический самолет), но получает отказ. Комитет считает проект слишком фантастическим. Полет в плотных слоях атмосферы должен был осуществляться с помощью аэроплана с двигателем высокого давления. В достаточно разреженных слоях атмосферы полет был должен осуществляться с помощью жидкостного ракетного двигателя, дополнительным горючим которого служили бы ставшие ненужными части аэроплана. В результате в космос выводилась бы сравнительно небольшая крылатая ступень, предназначенная для полета и возвращения на Землю. В космосе она должна была передвигаться под действием «солнечного паруса». Проект Цандера отличался большой экономичностью с энергетической точки зрения: на каждом участке полета предполагалось использовать наиболее эффективный вид двигателя, максимально использовалось аэродинамическое качество аппарата. Оcновные идеи этого проекта были опубликованы автором в 1924 году в журнале «Техника и жизнь». Это была первая публикация Цандера по космической тематике. Апрель — доклад в Военно-научном обществе Академии Воздушного флота имени Н.E. Жуковского. 20 июня — организационное собрание членов Общества изучения межпланетных сообщений. 1,4,5 октября — трехдневный диспут по проблемам межпланетных сообщений в аудитории Физического института МГУ.

1924 — 1925 — серия поездок с лекциями в Ленинград, Рязань, Тулу, Харьков, Саратов.

1926, октябрь — Цандер начинает работу в Центральном конструкторском бюро Авиационного треста.

1927, февраль в Москве на Тверской улице открылась первая Мировая выставка межпланетных аппаратов и механизмов. Выставлены экспонаты по работам Р.Х. Годдарда, Н.И. Кибальчича, Г. Оберта, Ф.А. Цандера, К.Э. Циолковского, Р. Эсно-Пельтри и других.

Ракетными проблемами Цандер по-прежнему занимается дома, в нерабочее время. Цандер строит первый ракетный двигатель ОР-1 из обыкновенной паяльной лампы. Одновременно инженер-ученый работает над теоретическими вопросами межпланетных полетов. Он ставит проблемы: использования гравитационных полей Солнца и планет для изменения скорости движения ракеты, (Сейчас это получило название гравитационного, или пертурбационного маневра, и широко применяется на практике), использования давления солнечного света для обеспечения транспортировки грузов в космосе («солнечный парус»), жизнеобеспечения в космосе и противометеоритной защиты, создания пакетной схемы ракет (реализована в несколько иной форме в ракете-носителе «Восток»), нахождения энергетически оптимальных траекторий перелета к другим планетам (сейчас они известны под названием траекторий Гомана и модифицированных траекторий Крокко).

1930 март — начало преподавательской деятельности Цандера в Высшем аэромеханическом училище (ныне Московский авиационный институт), образованном из аэромеханического факультета МВТУ и одного из факультетов Московского механического института имени М.В. Ломоносова. Декабрь — Цандер переходит работать в Центральный институт авиационного моторостроения (ЦИАМ)

1931 май — Цандер организует секцию реактивных двигателей при Бюро воздушной техники Центрального Совета Осоавиахима. 2-я половина — cекция преобразована в Группу изучения реактивного движения (ГИРД). Председатель — Цандер, председатель технического совета — С.П. Королев

1932 апрель — создана производственная часть ГИРДа, выделено помещение на Садово-Спасской улице, штаты. Цандер переходит на постоянную работу в ГИРД. 1 мая — начальником ГИРДа назначен С.П. Королев. Работы развернулись полным ходом. В короткие сроки был создан двигатель ОР-2. Именно он впоследствии послужил прототипом двигателя для германской ракеты «Фау-2». Но Цандеру уже не суждено было участвовать в испытании ракеты ГИРД-Х, оснащенной этим двигателем.

Чрезмерное напряжение, работа буквально на износ, вызвали сильное переутомление. По настоянию коллектива и врачей Ф.А. Цандер уехал отдыхать и лечиться в Кисловодск. По дороге он заразился брюшным тифом. Ослабленный организм не справился с болезнью и талантливейший инженeр-конструктор скончался на 46-м году жизни.

1933, 28 марта — смерть Ф.А.Цандера в Кисловодске.

В том же 1933 году в Подмосковье состоялся запуск первых двух советских ракет. На одной из них стоял двигатель Цандера. Так было положено начало практическому исследованию космоса в России. И роль Фридриха Артуровича Цандера состоит в том, что он был первым в нашей стране инженером, подчинившим свою практическую деятельность решению задач, связанных с осуществлением космических полетов.

Реактивный двигатель

Поставьте такой опыт. Надуйте воздушный шарик, а потом, не завязывая, отпустите его. Шарик начнет беспорядочно летать по вашей комнате.

Какая сила движет шарик? Сила сжатого воздуха. Его молекулы, вылетая через отверстие в шаре, согласно третьему закону Ньютона, который гласит, что действие равно противодействию, толкают оболочку в обратную сторону. На этом же принципе работают и реактивные двигатели.

Рассмотрение их конструкций начнем с прямоточного воздушно-реактивного двигателя — ПВРД. Он имеет наиболее простую схему работы.

Представьте себе металлическую трубку, движущуюся в воздушном потоке. Передний край трубки вбирает в себя воздух, — это воздухозаборник. Из сопла — задней части трубки — выходят отработанные газы. Средняя часть — камера сгорания.

Для разгона попадающего в трубку воздуха сделаем в средней ее части маленькое отверстие и вставим в него тонкую трубочку — форсунку. Через форсунку будем впрыскивать в камеру какое-нибудь топливо (лучше всего керосин) и подожжем керосино-воздушную смесь электрическим разрядом.

Теперь все части ПВРД стали оправдывать свои названия. Воздухозаборник всасывает воздушный поток. В камере сгорания горит воздушно-топливная смесь. Температура газа при этом повышается, возрастает скорость его движения. Раскаленные газы с силой выбрасываются через сопло, создавая реактивную тягу.

ПВРД может работать лишь тогда, когда на входе имеется скоростной поток воздуха. Значит, стартовать с таким двигателем самостоятельно самолет не может. Его нужно предварительно разогнать.

Обычный самолет разгоняется при помощи воздушного винта. Но ведь таким винтом-пропеллером можно разогнать и поток воздуха на входе двигателя. Так появился ТРД — турбореактивный двигатель. Чтобы запустить его к компрессору присоединяют стартер, и компрессор создает первоначальный напор воздуха на входе. Затем уже начинает работать сам реактивный двигатель.

Теперь стартер можно и исключить, поскольку конструкторы предусмотрели в конструкции ТРД такую техническую хитрость. На пути раскаленных газов они поставили газовую турбину и соединили ее с компрессором единым валом. Выходящие газы вращают турбину, соединенный с ней компрессор нагнетает воздушный поток в камеру сгорания, топливно-воздушная смесь горит, горячие газы вытекают из сопла, и цикл повторяется.

С помощью мощного и компактного турбореактивного двигателя самолеты очень скоро превысили скорость звука. Тяга турбореактивного двигателя может быть увеличена путем дополнительного сжигания топлива в форсажной камере, расположенной между турбиной и реактивным соплом.

Однако такие двигатели далеко не всегда выгодны экономически. Для огромных транспортных самолетов, которые летают со скоростями 650—700 км/ч и поднимают в воздух одновременно десятки тонн груза, лучше использовать турбовинтовые двигатели — ТВД. Турбина может вращать и обычный воздушный винт. Для этого нужно удлинить вал, соединяющий ее с компрессором, добавить редуктор (см. Механизм), который снизит частоту вращения винта (иначе воздушный поток станет срываться с лопастей и пропеллер в основном будет вращаться вхолостую).

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Реактивный двигатель

Реактивный двигатель, двигатель, создающий нужную для перемещения силу тяги путём преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела;в следствии истечения рабочего тела из сопла двигателя образуется реактивная сила в виде реакции (отдачи) струи, перемещающая в пространстве двигатель и конструктивно связанный с ним аппарат в сторону, противоположную истечению струи. В кинетическую (скоростную) энергию реактивной струи в Р. д. смогут преобразовываться разные виды энергии (химическая, ядерная, электрическая, солнечная). Р. д. (двигатель прямой реакции) сочетает в себе фактически двигатель с движителем, т. е. снабжает собственное перемещение без участия промежуточных механизмов.

Для реактивной тяги, применяемой Р. д., нужны: источник исходной (первичной) энергии, которая преобразовывается в кинетическую энергию реактивной струи; рабочее тело, которое в виде реактивной струи выбрасывается из Р. д.; сам Р. д. — преобразователь энергии. Исходная энергия запасается на борту летательного либо др. аппарата, оснащенного Р. д. (химическое горючее, ядерное горючее), либо (в принципе) может поступать извне (энергия Солнца).

Читать еще:  Вольво двигатель работает с перебоями

Для получения рабочего тела в Р. д. может употребляться вещество, отбираемое из внешней среды (к примеру, воздушное пространство либо вода); вещество, находящееся в баках аппарата либо конкретно в камере Р. д.; смесь веществ, поступающих из внешней среды и запасаемых на борту аппарата. В современных Р. д. в качестве первичной значительно чаще употребляется химическая энергия. В этом случае рабочее тело представляет собой раскалённые газы — продукты сгорания химического горючего.

При работе Р. д. химическая энергия сгорающих веществ преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания, а тепловая энергия тёплых газов преобразовывается в механическую энергию поступательного перемещения реактивной струи и, следовательно, аппарата, на котором установлен двигатель. Основной частью любого Р. д. есть камера сгорания, в которой генерируется рабочее тело. Конечная часть камеры, служащая для получения рабочего и ускорения тела реактивной струи, именуется реактивным соплом.

В зависимости от того, употребляется либо нет при работе Р. д. окружающая среда, их подразделяют на 2 главных класса — воздушно-реактивные двигатели (ВРД) и ракетные двигатели (РД). Все ВРД — тепловые двигатели, рабочее тело которых образуется при реакции окисления горючего вещества кислородом воздуха. Поступающий из воздуха воздушное пространство образовывает главную массу рабочего тела ВРД.

Т. о., аппарат с ВРД несёт на борту источник энергии (горючее), а солидную часть рабочего тела черпает из внешней среды. В отличие от ВРД все компоненты рабочего тела РД находятся на борту аппарата, оснащенного РД. Отсутствие движителя, взаимодействующего с окружающей средой, и наличие всех компонентов рабочего тела на борту аппарата делают РД единственно пригодным для работы в космосе.

Существуют кроме этого комбинированные ракетные двигатели, воображающие собой как бы сочетание обоих главных типов.

Принцип реактивного перемещения известен весьма в далеком прошлом. Родоначальником Р. д. можно считать шар Герона. Твёрдотопливные ракетные двигатели — пороховые ракеты показались в Китае в 10 в. н. э. в течении сотен лет такие ракеты использовались сперва на Востоке, а после этого в Европе как фейерверочные, сигнальные, боевые.

В 1903 К. Э. Циолковский в работе Изучение мировых пространств реактивными устройствами в первый раз в мире выдвинул главные положения теории жидкостных ракетных двигателей и внес предложение главные элементы устройства РД на жидком горючем. Первые советские жидкостные ракетные двигатели — ОРМ, ОРМ-1, ОРМ-2 были спроектированы В. П. под и Глушко его управлением созданы в 1930—31 в Газодинамической лаборатории (ГДЛ). В 1926 Р. Годдард произвёл ракетный запуск на жидком горючем.

В первый раз электротермический РД был создан и испытан Глушко в ГДЛ в 1929—33. В 1939 в СССР состоялись опробования ракет с прямоточными воздушно-реактивными двигателями конструкции И. А. Меркулова. Первая схема турбореактивного двигателя была предложена русским инженером Н. Герасимовым в 1909.

В 1939 на Кировском заводе в Ленинграде началась постройка турбореактивных двигателей конструкции А. М. Люльки. Опробованиям созданного двигателя помешала Великая Отечественная война 1941—45. В 1941 в первый раз был установлен на самолёт и испытан турбореактивный двигатель конструкции Ф. Уиттла (Англия).

Громадное значение для Р. д. имели теоретические работы русских учёных С. С. Неждановского, И. В. Мещерского, Н. Е. Жуковского, труды французского учёного Р. Эно-Пельтри, германского учёного Г. Оберта. Ответственным вкладом в создание ВРД была работа советского учёного Б. С. Стечкина Теория воздушно-реактивного двигателя, размещённая в 1929.

Р. д. имеют область и различное назначение их применения всегда расширяется. Самый обширно Р. д. употребляются на летательных аппаратах разных типов. Турбореактивными двигателями и двухконтурными турбореактивными двигателями оснащено большая часть гражданских самолётов и военных во всём мире, их используют на вертолётах.

Эти Р. д. пригодны для полётов как с дозвуковыми, так и со сверхзвуковыми скоростями; их устанавливают кроме этого на самолётах-боеприпасах, сверхзвуковые турбореактивные двигатели смогут употребляться на первых ступенях воздушно-космических самолётов. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели устанавливают на зенитных управляемых ракетах, крылатых ракетах, сверхзвуковых истребителях-перехватчиках.

Дозвуковые прямоточные двигатели используются на вертолётах (устанавливаются на финишах лопастей несущего винта). Пульсирующие воздушно-реактивные двигатели имеют маленькую тягу и предназначаются только для летательных аппаратов с дозвуковой скоростью. На протяжении 2-й всемирный войны 1939—45 этими двигателями были оснащены самолёты-боеприпасы ФАУ-1.

РД как правило употребляются на скоростных летательных аппаратах. Жидкостные ракетные двигатели используются на ракетах-носителях космических летательных аппаратов и космических аппаратах в качестве маршевых, тормозных и управляющих двигателей, и на управляемых баллистических ракетах.

Твёрдотопливные ракетные двигатели применяют в баллистических, зенитных, противотанковых и др. ракетах армейского назначения, и на ракетах-носителях и космических летательных аппаратах. Маленькие твёрдотопливные двигатели используются в качестве ускорителей при взлёте самолётов. Электрические ракетные двигатели и ядерные ракетные двигатели смогут употребляться на космических летательных аппаратах.

Главные характеристики Р. д.: реактивная тяга, удельный импульс — отношение тяги двигателя к массе ракетного горючего (рабочего тела), расходуемого в 1 сек, либо аналогичная черта — удельный расход горючего (количество горючего, расходуемого за 1 сек на 1 н развиваемой Р. д. тяги), удельная масса двигателя (масса Р. д. в рабочем состоянии, приходящаяся на единицу развиваемой им тяги). Для многих типов Р. д. ответственными чертями являются ресурс и габариты.

Тяга — сила, с которой Р. д. воздействует на аппарат, оснащенный этим Р. д., — определяется по формуле

P = mWc+ Fc(pc — pn),

где m — массовый расход (расход массы) рабочего тела за 1 сек; Wc — скорость рабочего тела в сечении сопла; Fc — площадь выходного сечения сопла; pc — давление газов в сечении сопла; pn — давление внешней среды (в большинстве случаев давление). Как видно из формулы, тяга Р. д. зависит от давления внешней среды.

Она больше всего в пустоте и меньше всего в самые плотных слоях воздуха, т. е. изменяется в зависимости от высоты полёта аппарата, оснащенного Р. д., над уровнем моря, в случае если речь заходит о полёте в воздухе Почвы. Удельный импульс Р. д. прямо пропорционален скорости истечения рабочего тела из сопла.

Скорость же истечения возрастает с ростом температуры истекающего рабочего тела и уменьшением молекулярной массы горючего (чем меньше молекулярная масса горючего, тем больше количество газов, образующихся при его сгорании, и, следовательно, скорость их истечения). Тяга существующих Р. д. колеблется в весьма широких пределах — от долей гс у электрических до сотен тс у жидкостных и твёрдотопливных ракетных двигателей.

Р. д. малой тяги используются в основном в совокупностях управления и стабилизации летательных аппаратов. В космосе, где силы тяготения ощущаются слабо и нет среды, сопротивление которой приходилось бы преодолевать, они смогут употребляться и для разгона. РД с большой тягой нужны для ракетного запуска на громадные дальность и высоту и особенно для вывода летательных аппаратов в космос, т. е. для разгона их до первой космической скорости.

Такие двигатели потребляют очень много горючего; они трудятся в большинстве случаев весьма маленькое время, разгоняя ракеты до заданной скорости. Большая тяга ВРД достигает 28 тс (1974). Эти Р. д., применяющие в качестве главного компонента рабочего тела окружающий воздушное пространство, существенно экономичнее.

ВРД смогут трудиться непрерывно в течение многих часов, что делает их удобными для применения в авиации. перспективы и Историю развития отдельных видов Р. д. и лит. см. в статьях об этих двигателях.

Читать также:
  • Растения-паразиты
  • Районный коэффициент
  • Радиосвязь

Реактивный двигатель (Rus) — Jet engine

Связанные статьи:

Плазменные двигатели, ракетные двигатели, в которых рабочее тело ускоряется, бывши в состоянии плазмы. Скорости истечения рабочего тела, достижимые в П….

Ракетный двигатель (РД), реактивный двигатель, применяющий для собственной работы лишь вещества и источники энергии, имеющиеся в запасе на перемещающемся…

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector