Какво е реактивен двигател? Как работи реактивен двигател на самолет?

В науката реактивно задвижваненаричаме движението на тялото, което възниква, когато някаква част от него се отдели от него. Какво означава това?

Могат да се дадат прости примери.Представете си, че сте в лодка в средата на езеро. Лодката е неподвижна. Но сега взимате тежък камък от дъното на лодката и със сила го хвърляте във водата. Какво ще стане тогава? Лодката ще започне да се движи бавно. Друг пример. Да надуем гумената топка и след това да оставим въздуха да излиза свободно от нея. Изпуснатата топка ще лети в посока, обратна на тази, в която ще се втурне въздушният поток. Силата на действие е равна на силата на реакция. Вие хвърлихте камък със сила, но същата сила накара лодката да се движи в обратната посока.

Въз основа на този закон на физиката е изграден реактивен двигател. Горивото се изгаря в топлоустойчива камера. Горещият, разширяващ се газ, образуван по време на горенето, рязко излиза от дюзата. Но същата сила тласка и самия двигател (заедно с ракетата или самолета в обратната посока). Тази сила се нарича тяга.

Принцип реактивно задвижванеизвестно на човечеството отдавна — прости ракетиДревните китайци са го правили. Но за да се издигне в небето модерни самолетии ракети, инженерите трябваше да решават много технически проблеми, а днешните реактивни двигатели са доста сложни устройства.

Нека се опитаме да надникнем в реактивните двигатели, използвани в авиацията. За космическите ракетни двигатели ще говорим друг път.

И така днес Реактивните самолети летят с три вида двигатели:

Турбореактивен двигател;

Турбовентилаторен двигател;

Турбовитлов двигател.

Как са структурирани и как се различават един от друг? Да започнем с най-простото - турбореактивен . Самото име на това устройство ни казва ключовата дума - "турбина". Турбината е вал, около който са закрепени метални лопатки. "венчелистчета"обърнат под ъгъл. Ако поток от въздух (или вода, например) се насочи към турбината по протежение на вала, тя ще започне да се върти. Ако, напротив, започнете да въртите вала на турбината, неговите лопатки ще започнат да задвижват поток от въздух или вода по вала.

Изгарянето е комбинация от гориво с кислород, газ, който не е много изобилен в обикновения въздух. По-точно е напълно достатъчно, за да го дишаме ние с вас. Но За "дишане"в горивните камери на реактивен двигател, кислородът е твърде много разтворен във въздуха.

Какво трябва да се направи, за да се запали отново гаснещ огън? вярно! Духайте върху него или го размахвайте върху него, например с лист шперплат. Като изпомпвате със сила въздух, вие "фураж"Тлеещите въглени се снабдяват с кислород и пламъкът отново се запалва. Турбината в турбореактивния двигател прави същото.

Когато самолетът се движи напред, в двигателя навлиза въздушна струя. Тук въздухът се среща с турбините на компресора, въртящи се с висока скорост. Слово "компресор"може да се преведе на руски като "компресор".Лопатките на компресорната турбина компресират въздуха приблизително 30 пъти и "бутане"го в горивната камера. Горещият газ, произведен по време на изгарянето на горивото, се втурва по-нататък към дюзата. Но на пътя му се изпречва друга турбина. Попадайки върху остриетата му, поток газ кара вала му да се върти. Но турбините на компресора са закрепени на същия вал. Оказва се толкова странно "Натисни Дръпни". Компресорът изпомпва въздух в двигателя, сместа от сгъстен въздух и гориво изгаря, освобождавайки горещ газ, а газът завърта турбините на компресора по пътя си към дюзата.

Възниква интересен въпрос - как да стартирате такъв двигател?В крайна сметка, докато сгъстен въздух не влезе в горивната камера, горивото няма да започне да гори. Това означава, че няма да има горещ газ, който да върти турбината на компресора. Но докато турбината на компресора не се завърти, няма да има сгъстен въздух.

Оказа се, двигателят се стартира с помощта на електродвигател, който е свързан към вала на турбината. Електрическият мотор кара компресора да се върти и веднага щом се появи необходимото налягане на въздуха в горивната камера, горивото влиза в него и се задейства запалването. Реактивен двигателспечели го!

Конструкцията на турбореактивен двигател.

Турбореактивните двигатели са много мощни и тежат сравнително малко. Поради това те обикновено се инсталират на свръхзвукови военни самолети, както и на свръхзвукови пътнически самолети. Но такива двигатели също имат сериозни недостатъци- Вдигат много шум и изгарят твърде много гориво.

Затова на самолети, летящи с дозвукови скорости (под 1200 километра в час), се монтират т.нар.

Дизайн на турбовентилаторен двигател.

Са различниТе се различават от турбореактивния двигател по това, че пред компресора към вала е закрепена друга турбина с големи лопатки - вентилатор. Тя е тази, която първа посреща потока на насрещния въздух и със сила го отблъсква. Част от този въздух, както в турбореактивен двигател, влиза в компресора и по-нататък в горивната камера, а другата част "тече наоколо"камера и също се изхвърля назад, създавайки допълнителна тяга. По-точно за турбовентилаторен двигателосновната тяга на струята (около 3/4) се създава именно от този въздушен поток, който задвижва вентилатора. И само 1/4 от тягата идва от горещи газове, излизащи от дюзата.

Такъв двигател създава много по-малко шум и изгаря значително по-малко гориво, което е много важно за самолетите, използвани за превоз на пътници.

Конструкцията на турбовитлов двигател.

Въртенето на вала на турбината се предава на перката - витло, което тласка самолета напред. Витло с огромни лопатки не може да се върти със същата главоломна скорост като вал на турбина. Следователно витлото е свързано с вала чрез скоростна кутия, която намалява скоростта на въртене. И въпреки че турбовитловият двигател "яде"има малко гориво, което означава, че намалява цената на полета, не може да ускори самолета до висока скорост. Следователно в наши дни такива двигатели се използват главно в транспортна авиацияи на малки пътнически самолети, работещи по местни маршрути.

За изживяването ще ви трябва:

1. по-здрава нишка;

2. широка сламка за коктейл;

3. балонпродълговата форма;

4. ролка тиксо;

5. щипка.

Издърпайте конеца (може под ъгъл), като първо го прокарате през сламката. Надуйте балона и за да не се издуе, го захванете с щипка, както е показано на снимката вляво. Сега залепете топката към сламката с тиксо. Реактивният двигател е готов!

На вашите белези! Разкопчайте щипката. От топката ще излезе въздушна струя, а самата тя заедно със сламката ще се плъзне напред по нишката.

©При частично или пълно използване на тази статия - активната хипервръзка към сайта е ЗАДЪЛЖИТЕЛНА

И какво е значението му за съвременна авиация. От самото си появяване на Земята Човекът насочи погледа си към небето. С каква невероятна лекота птиците се реят в издигащите се топъл въздух! И не само малки екземпляри, но дори и такива големи като пеликани, жерави и много други. Опитите да ги имитират, използвайки примитивни, базирани на мускулната сила на самия пилот, дори и да доведоха до един вид „полет“, все още не се говори за масово внедряване на разработката - дизайните бяха много ненадеждни, твърде много бяха наложени ограничения върху лицето, което ги използва.

След това се появиха двигатели с вътрешно горене и витлови двигатели. Те се оказаха толкова успешни, че модерният реактивен двигател и витловият двигател все още съществуват паралелно. Разбира се, след като е претърпял редица модификации.

Как се появи реактивният двигател?

Повечето от техническите решения, чието изобретяване се приписва на човека, всъщност са взети от природата. Например, създаването на делтапланер е предшествано от наблюдение на полета на птици, реещи се в небето. Обтекаемите форми на риби и птици също бяха блестящо аргументирани, но в рамката технически средства. Подобна история не заобиколи реактивния двигател. Този принципдвижения се използват от много морски живот- октоподи, калмари, медузи и др. Циолковски говори за такъв двигател. Нещо повече, той теоретично обоснова възможността за създаване на дирижабъл за полети в междупланетното пространство.

Ракетите в основата на A са били известни още в древен Китай. Можем да кажем, че идеята за създаване на реактивен двигател беше „висяща във въздуха“, всичко, което беше необходимо, беше да се види и да се преведе в технология.

Устройство и принцип на работа на двигателя

В сърцето на всеки реактивен двигател е камера с изходен отвор, завършващ с камбанна тръба. Вътре в камерата се подава горивна смес, която се запалва там, превръщайки се в газ висока температура. Тъй като налягането му се разпространява равномерно във всички посоки, притискайки стените, газът може да напусне камерата само през гнездо, ориентирано в посока, обратна на желаната посока на движение. Това създава Казаното е по-лесно за разбиране с пример: човек стои на леда и държи в ръцете си тежък лост. Но веднага щом хвърли лоста настрани, той получава импулс за ускорение и се плъзга по леда в посока, обратна на хвърлянето. Разликата в обхвата на полета на лоста и изместването на човек се обяснява само с тяхната маса; самите сили са равни, а векторите са противоположни. Направете аналогия с реактивен двигател: човек е самолет, а скрапът е прегрят газ от камбаната на камерата.

Въпреки своята простота, тази схема има няколко съществени недостатъка - висок разход на гориво и огромен натиск върху стените на камерата. За намаляване на потреблението се използват различни решения: като гориво се използва и окислител, който, променяйки своята агрегатно състояние, по-предпочитано от течното гориво; друг вариант е окисляем прах вместо течност.

Но най-доброто решение е прямоточен двигател. Това е проходна камера, с вход и изход (относително казано цилиндър с камбана). Когато устройството се движи, въздухът навлиза в камерата под налягане външна среда, загрява и се свива. Подадената горивна смес се запалва и придава допълнителна температура. След това избива през гнездото и създава импулс, както при конвенционален реактивен двигател. В тази схема горивото е спомагателен елемент, така че разходите му са значително по-ниски. Това е типът двигател, използван в самолетите, където можете да видите лопатките на турбината, изпомпващи въздух в камерата.

Реактивни двигатели. История на реактивните двигатели.

Реактивни двигатели.

Реактивен двигател е устройство, чиято конструкция позволява да се получи реактивна тяга чрез преобразуване на вътрешната енергия на захранването с гориво в кинетичната енергия на струйния поток на работния флуид.

Работната течност на обекта с висока скоростизтича от реактивния двигател и в съответствие със закона за запазване на импулса се генерира реактивна сила, която тласка двигателя в обратна посока. За ускоряване на работния флуид, както разширяването на газ, нагрят по един или друг начин до висока температура (термоструйни двигатели), така и др. физически принципи, например ускоряване на заредени частици в електростатично поле (йонен двигател).

Реактивният двигател ви позволява да създавате теглителна сила само поради взаимодействието на струйния поток с работния флуид, без опора или контакт с други тела. В тази връзка реактивният двигател е намерен широко приложениев авиацията и космонавтиката.

История на реактивните двигатели.

Китайците са първите, които са се научили да използват реактивно задвижване; ракетите с твърдо гориво се появяват в Китай през 10 век от н.е. д. Такива ракети са били използвани на Изток, а след това и в Европа за фойерверки, сигнализация и като бойни ракети.

Ракетите на древен Китай.

Важен етап в развитието на идеята за реактивно задвижване беше идеята за използване на ракета като двигател за самолет. За първи път е формулиран от руския революционер Н. И. Кибалчич, който през март 1881 г., малко преди екзекуцията си, предлага дизайн на самолет (ракета), използващ реактивна тягаот експлозивни прахови газове.

Н. Е. Жуковски, в своите трудове „За реакцията на изтичащи и втичащи течности“ (1880 г.) и „За теорията на корабите, задвижвани от силата на реакция на изтичащата вода“ (1908 г.), за първи път разработва основните въпроси на теорията на струята. двигател.

Интересни трудове по изучаване на ракетния полет принадлежат и на известния руски учен И. В. Мещерски, по-специално в областта обща теориядвижение на тела с променлива маса.

През 1903 г. К. Е. Циолковски в работата си „Изследване на световните пространства с помощта на реактивни инструменти“ дава теоретична обосновка на полета на ракета, както и схематична диаграмаракетен двигател, който предвижда много фундаментални и характеристики на дизайнасъвременни течни ракетни двигатели (LPRE). Така Циолковски предвижда използването на течно гориво за реактивен двигател и подаването му към двигателя със специални помпи. Той предложи да се управлява полета на ракетата с помощта на газови рулове - специални плочи, поставени в поток от газове, излизащи от дюзата.

Особеността на течния реактивен двигател е, че за разлика от други реактивни двигатели, той носи със себе си целия запас от окислител заедно с горивото и не отнема въздуха, съдържащ кислород, необходим за изгаряне на горивото от атмосферата. Това е единственият двигател, който може да се използва за полети на свръхвисока височина извън земната атмосфера.

Първата в света ракета с течен ракетен двигател е създадена и изстреляна на 16 март 1926 г. от американеца Р. Годард. Тежеше около 5 килограма, а дължината му достигаше 3 м. Горивото в ракетата на Годард беше бензин и течен кислород. Полетът на тази ракета продължи 2,5 секунди, през които тя прелетя 56 m.

Систематичната експериментална работа върху тези двигатели започва през 30-те години.

Първите съветски ракетни двигатели с течно гориво са разработени и създадени през 1930-1931 г. в Ленинградската газодинамична лаборатория (GDL) под ръководството на бъдещия академик V.P.Glushko. Тази серия беше наречена ORM - експериментален ракетен двигател. Глушко използва някои нови иновации, например охлаждане на двигателя с един от горивните компоненти.

Успоредно с това разработването на ракетни двигатели се извършва в Москва от групата за изследване на реактивните двигатели (GIRD). Негов идеен вдъхновител е Ф. А. Цандер, а организатор - младият С. П. Королев. Целта на Королев беше да построи ново ракетно превозно средство - ракетоплан.

През 1933 г. F. A. Zander конструира и успешно тества ракетния двигател OR1, работещ с бензин и сгъстен въздух, а през 1932-1933 г. двигателят OR2, работещ с бензин и течен кислород. Този двигател е проектиран да бъде инсталиран на планер, който е предназначен да лети като ракетен самолет.

Развивайки работата, която са започнали, съветските инженери впоследствие продължават да работят върху създаването на течни реактивни двигатели. Общо от 1932 до 1941 г. в СССР са разработени 118 дизайна на течни реактивни двигатели.

В Германия през 1931 г. се провеждат тестове на ракети от И. Винклер, Ридел и др.

Първият полет на ракетен самолет с двигател с течно гориво е извършен в Съветския съюз през февруари 1940 г. Като електроцентралаСамолетът се задвижваше от ракетен двигател с течно гориво. През 1941 г. под ръководството съветски дизайнерВ. Ф. Болховитинов построи първия реактивен самолет - изтребител с двигател с течно гориво. Тестовете му са извършени през май 1942 г. от пилота Г. Я. Бахчиваджи. По същото време се състоя и първият полет на немски изтребител с такъв двигател.

През 1943 г. САЩ тества първия американец реактивен самолет, на който е монтиран реактивен двигател с течно гориво. В Германия през 1944 г. са построени няколко изтребителя с тези двигатели, проектирани от Messerschmitt.

В допълнение, течни ракетни двигатели са използвани на немски ракети V2, създадени под ръководството на В. фон Браун.

През 50-те години двигателите с течно гориво са монтирани на балистични ракети, а след това на космически ракети, изкуствени спътници, автоматични междупланетни станции.

Ракетният двигател с течно гориво се състои от горивна камера с дюза, турбопомпа, газогенератор или парогазогенератор, система за автоматизация, елементи за управление, система за запалване и спомагателни възли (топлообменници, миксери, задвижвания).

Идеята за двигатели с дишане на въздух (WRE) е излагана повече от веднъж в различни страни. Най-важните и оригинални произведения в това отношение са изследванията, извършени през 1908-1913 г. от френския учен Рено Лоран, който предлага редица дизайни за линейно реактивни двигатели (въздушно-реактивни двигатели). Тези двигатели се използват като окислител атмосферен въздух, а компресията на въздуха в горивната камера се осигурява от динамично налягане на въздуха.

През май 1939 г. в СССР за първи път е тествана ракета с ПВРД, проектирана от П. А. Меркулов. Това беше двустепенна ракета (първата степен е прахова ракета) с излетно тегло 7,07 kg, а теглото на горивото за втората степен на ramjet беше само 2 kg. По време на тестовете ракетата достигна височина от 2 км.

През 1939-1940 г. за първи път в света Съветският съюз провежда летни изпитания на двигатели с въздушно дишане, монтирани като допълнителни двигатели на самолет, проектиран от Н. П. Поликарпов. През 1942 г. в Германия са тествани линейно реактивни двигатели, проектирани от Е. Зенгер.

Въздушно-реактивният двигател се състои от дифузьор, в който поради кинетична енергияВходящият въздушен поток компресира въздуха. Горивото се впръсква в горивната камера през дюза и сместа се запалва. Струйната струя излиза през дюзата.

Процесът на работа на реактивните двигатели е непрекъснат, поради което те нямат стартова тяга. В тази връзка при скорости на полета, по-малки от половината от скоростта на звука, двигателите с дишане на въздух не се използват. Най-ефективното използване на реактивните двигатели е при свръхзвукови скорости и големи височини. Самолет, задвижван от реактивен двигател, излита с помощта на ракетни двигатели, работещи с твърдо или течно гориво.

Друга група двигатели с дишане на въздух - турбокомпресорни двигатели - получи по-голямо развитие. Делят се на турбореактивни, при които тягата се създава от струя газове, изтичащи от реактивното сопло, и турбовитлови, при които основната тяга се създава от витлото.

През 1909 г. проектът на турбореактивен двигател е разработен от инженер Н. Герасимов. През 1914 г. руски лейт военноморски флотМ. Н. Николской проектира и построи модел на турбовитлов авиационен двигател. Работната течност за задвижване на тристепенната турбина беше газообразните продукти от изгарянето на смес от терпентин и азотна киселина. Турбината работи не само върху витлото: изгорелите газове, насочени към опашната (струйна) дюза, създават реактивна тяга в допълнение към силата на тягата на витлото.

През 1924 г. В. И. Базаров разработва дизайн на авиационен турбокомпресорен реактивен двигател, който се състои от три елемента: горивна камера, газова турбина и компресор. Потокът от сгъстен въздух тук за първи път беше разделен на два клона: по-малката част отиваше в горивната камера (към горелката), а по-голямата част се смесваше с работните газове, за да се понижи температурата им пред турбината. Това гарантира безопасността на лопатките на турбината. Мощността на многостепенната турбина се изразходва за задвижване на центробежния компресор на самия двигател и отчасти за въртене на перката. В допълнение към витлото, тягата се създава поради реакцията на поток от газове, преминаващ през опашната дюза.

През 1939 г. в завода Киров в Ленинград започва изграждането на турбореактивни двигатели, проектирани от А. М. Люлка. Изпитанията му са прекъснати от войната.

През 1941 г. в Англия е извършен първият полет на експериментален боен самолет, оборудван с турбореактивен двигател, проектиран от Ф. Уитъл. Той беше оборудван с двигател с газова турбина, която задвижваше центробежен компресор, който доставяше въздух в горивната камера. Продуктите от горенето са използвани за създаване на реактивна тяга.

До края на Втората световна война става ясно, че по-нататъшното ефективно развитие на авиацията е възможно само с въвеждането на двигатели, които използват изцяло или частично принципите на реактивното задвижване.

Първите самолети с реактивни двигатели са създадени в нацистка Германия, Великобритания, САЩ и СССР.

В СССР първият проект на изтребител с реактивен двигател, разработен от А. М. Люлка, е предложен през март 1943 г. от ръководителя на ОКБ-301 М. И. Гудков. Самолетът се казваше Gu-VRD. Проектът беше отхвърлен от експерти поради недоверие в уместността и предимствата на WFD в сравнение с буталните авиационни двигатели.

Германски дизайнери и учени, работещи в тази и сродни области (ракетна наука), се оказаха в повече изгодна позиция. Третият райх планира война и се надява да я спечели поради техническо превъзходство в оръжията. Ето защо в Германия новите разработки, които биха могли да укрепят армията в областта на авиацията и ракетната техника, бяха субсидирани по-щедро, отколкото в други страни.

Първият самолет, оборудван с турбореактивен двигател HeS 3, проектиран от von Ohain, беше He 178 (Heinkel Германия). Това се случва на 27 август 1939 г. Този самолет превъзхожда буталните изтребители на своето време по скорост (700 км/ч), чиято максимална скорост не надвишава 650 км/ч, но е по-малко икономичен и в резултат на това има по-малък обсег. Освен това той имаше високи скорости на излитане и кацане в сравнение с буталните самолети, поради което се нуждаеше от по-дълга писта с висококачествена настилка.

Работата по тази тема продължи почти до края на войната, когато Третият райх, загубил предишното си предимство във въздуха, направи неуспешен опит да го възстанови, доставяйки военна авиацияреактивен самолет.

От август 1944 г. реактивният изтребител-бомбардировач Messerschmitt Me.262, оборудван с две турбореактивни двигатели Jumo-004, произведен от Junkers. Самолетът Messerschmitt Me.262 значително превъзхождаше всички свои „съвременници“ по скорост и скорост на изкачване.

От ноември 1944 г. започва да се произвежда първият реактивен бомбардировач Arado Ar 234 Blitz със същите двигатели.

Единственият реактивен самолет на съюзниците от антихитлеристката коалиция, който официално участва във Втората световна война, е Gloucester Meteor (Великобритания) с турбореактивен двигател Rolls-Royce Derwent 8, проектиран от Ф. Уитъл.

След войната във всички страни, които са имали авиационна индустрия, започва интензивно развитие в областта на въздушно-дишащите двигатели. Конструкцията на реактивни двигатели откри нови възможности в авиацията: полети със скорости, надвишаващи скоростта на звука, и създаване на самолети с капацитет на полезен товар, многократно по-голям от този на буталните самолети, в резултат на по-висока плътност на мощността газотурбинни двигателив сравнение с буталните.

Първият реактивен самолет за местно производство беше изтребителят Як-15 (1946 г.), разработен за рекордно кратко време на базата на корпуса на Як-3 и адаптация на уловения двигател Jumo-004, направен в бюрото за проектиране на двигатели на V. Ya , Климов.

И година по-късно първият, напълно оригинален, домашен турбореактивен двигател TR-1, разработен в конструкторското бюро на А. М. Люлка, премина държавни тестове. Такива бърза скоростразвитието на напълно нова област на машиностроенето има обяснение: групата на А. М. Люлка работи по този въпрос от предвоенните времена, но „зелената светлина“ за тези разработки беше дадена едва когато ръководството на страната внезапно откри, че СССР изоставаше в тази област.

Първият местен реактивен пътнически самолет беше Ту-104 (1955 г.), оборудван с два турбореактивни двигателя РД-3М-500 (АМ-3М-500), разработени в конструкторското бюро на А. А. Микулин. По това време СССР вече беше сред световните лидери в областта на авиационното двигателостроене.

Пътновъздушният двигател (ramjet engine), изобретен през 1913 г., също започна активно да се подобрява. От 50-те години на миналия век в САЩ са създадени редица експериментални и производствени самолети. крилати ракетиразлични цели с този тип двигател.

Имайки редица недостатъци за използване на пилотирани летателни апарати (нулева тяга при покой, ниска ефективност при ниски скорости на полета), ПВРД се превърна в предпочитания тип ПВРД за безпилотни снаряди за еднократна употреба и крилати ракети, поради своята простота и, следователно, , ниска цена и надеждност.

В турбореактивния двигател (TRE) въздухът, влизащ по време на полет, се компресира първо във въздухозаборника и след това в турбокомпресора. Въздух под наляганесе подава към горивната камера, където се впръсква течно гориво (най-често авиационен керосин). Частично разширяване на газовете, образувани по време на горенето, става в турбината, въртяща компресора, а окончателното разширение се извършва в струйната дюза. Между турбината и реактивния двигател може да се монтира доизгаряне, за да се осигури допълнително изгаряне на гориво.

В наши дни повечето военни и граждански самолети, както и някои хеликоптери, са оборудвани с турбореактивни двигатели (ТРД).

При турбовитлов двигател основната тяга се генерира от витлото, а допълнителната тяга (около 10%) се генерира от поток от газове, изтичащ от реактивната дюза. Принципът на работа на турбовитловия двигател е подобен на турбореактивния (TR), с тази разлика, че турбината върти не само компресора, но и витлото. Тези двигатели се използват в дозвукови самолети и хеликоптери, както и за задвижване на високоскоростни кораби и автомобили.

Най-ранните твърди ракетни двигатели (SRM) са използвани в бойни ракети. Широкото им използване започва през 19 век, когато в много армии се появяват ракетни единици. IN края на XIXвек е създаден първият бездимен барут с по-стабилно горене и по-голяма производителност.

През 1920-1930 г. се извършва работа за създаване на реактивни оръжия. Това доведе до появата на реактивни минохвъргачки - Катюши в Съветския съюз, шестцевни реактивни минохвъргачки в Германия.

Разработването на нови видове барут направи възможно използването на реактивни двигатели с твърдо гориво в бойни ракети, включително балистични. Освен това те се използват в авиацията и космонавтиката като двигатели за първите степени на ракети-носители, стартови двигатели за самолети с ПВРД и спирачни двигатели за космически кораби.

Реактивен двигател на твърдо гориво (SFRE) се състои от корпус (горивна камера), който съдържа цялото захранване с гориво и реактивна дюза. Тялото е изработено от стомана или фибростъкло. Дюзата е изработена от графит или огнеупорни сплави. Горивото се запалва от запалително устройство. Тягата може да се регулира чрез промяна на горивната повърхност на заряда или критичната площ на напречното сечение на дюзата, както и чрез инжектиране на течност в горивната камера. Посоката на тягата може да се променя от газови кормила, дефлектор (дефлектор), спомагателни двигатели за управление и др.

Реактивните двигатели на твърдо гориво са много надеждни, не изискват сложна поддръжка, могат да се съхраняват дълго време и винаги са готови за стартиране.

Видове реактивни двигатели.

Днес реактивни двигатели с различни конструкции се използват доста широко.

Реактивните двигатели могат да бъдат разделени на две категории: ракетно-реактивни двигатели и двигатели с дишане на въздух.

Ракетен двигател с твърдо гориво (ракетен двигател с твърдо гориво) - ракетен двигател с твърдо гориво - двигател, работещ с твърдо гориво, използван най-често в ракетната артилерия и много по-рядко в космонавтиката. Това е най-старият от топлинните двигатели.

Течният ракетен двигател (LPRE) е химически ракетен двигател, който използва течности, включително втечнени газове, като ракетно гориво. Броят на използваните компоненти разграничава едно-, дву- и трикомпонентни двигатели с течно гориво.

Пътновъздушна струя;

Импулсна въздушна струя;

турбореактивен;

Турбовитлов двигател.

Съвременни реактивни двигатели.

Снимката показва самолетен реактивен двигател по време на тестване.

Снимката показва процеса на сглобяване на ракетни двигатели.

Реактивни двигатели. История на реактивните двигатели. Видове реактивни двигатели.

сайтът и Rostec помнят хората, които караха ракетите да летят.

Произход

„Ракета няма да лети сама“ е фраза, приписвана на много известни учени. И Сергей Королев, и Вернер фон Браун, и Константин Циолковски. Смята се, че идеята за полет на ракета е почти формулирана от самия Архимед, но дори той нямаше представа как да я накара да лети.

Константин Циолковски

Към днешна дата има много видове ракетни двигатели. Химически, ядрени, електрически, дори плазмени. Ракетите обаче се появяват много преди човекът да изобрети първия двигател. Думите "ядрен синтез" или " химическа реакция„Те почти не казаха нищо на жителите на древен Китай. Но ракетите се появиха точно там. Точната датаТрудно е да се назове, но вероятно това се е случило по време на управлението на династията Хан (III-II век пр.н.е.). Първите споменавания на барут датират от онези времена. Ракетата, която се издига нагоре поради силата, генерирана от експлозията на барут, се използва в онези дни изключително в за мирни цели- за фойерверки. Обикновено тези ракети са имали собствен запас от гориво, в този случай барут.

Конрад Хаас се смята за създател на първата бойна ракета

Следващата стъпка е направена едва през 1556 г. от немския изобретател Конрад Хаас, който е специалист по огнестрелни оръжияв армията на Фердинанд I – император на Свещената Римска империя. Хаас се смята за създател на първата военна ракета. Въпреки че, строго погледнато, изобретателят не го е създал, а само го е положил теоретична основа. Хаас беше този, който излезе с идеята за многостепенна ракета.

Ученият описа подробно механизма за създаване на самолет от две ракети, които да се разделят по време на полет. „Такова устройство“, увери той, „може да достигне огромна скорост.“ Идеите на Хаас скоро бяха развити от полския генерал Казимир Семенович.

През 1650 г. той предлага проект за създаване на тристепенна ракета. Тази идея обаче така и не беше реализирана. Това, разбира се, беше, но едва през ХХ век, няколко века след смъртта на Семенович.

Ракети в армията

Военните, разбира се, никога няма да пропуснат възможността да осиновят новият вид разрушителни оръжия. През 19 век са имали възможност да използват ракета в битка. През 1805 г. британският офицер Уилям Конгрив демонстрира в Кралския арсенал създадените от него барутни ракети, които са с безпрецедентна мощност по това време. Има предположение, че Конгрив е „откраднал“ повечето идеи от ирландския националист Робърт Емет, който използва някаква ракета по време на въстанието от 1803 г. Човек може да спори по тази тема завинаги, но въпреки това ракетата, която британските войски приеха, се нарича ракета Congreve, а не ракета Emmett.

Военните започват да използват ракети в зората на 19 век

Изстрелване на ракетата Congreve, 1890 г

Оръжието е използвано многократно по време на Наполеоновите войни. В Русия генерал-лейтенант Александър Засядко се смята за пионер на ракетната наука.

Той не само подобри ракетата Congreve, но също така смята, че енергията на това разрушително оръжие може да се използва за мирни цели. Засядко, например, беше първият, който изрази идеята, че с помощта на ракета е възможно да се лети в космоса. Инженерът дори изчислил колко точно барут ще е необходим на ракетата, за да достигне Луната.

Засядко беше първият, който предложи използването на ракети за полет в космоса

На ракета в космоса

Идеите на Засядко са в основата на много от произведенията на Константин Циолковски. Този известен учен и изобретател теоретично обоснова възможността за полет в космоса с помощта на ракетна технология. Вярно, той предложи да се използва не барут като гориво, а смес от течен кислород и течен водород. Подобни идеи са изразени от по-младия съвременник на Циолковски Херман Оберт.

Той също така развива идеята за междупланетно пътуване. Оберт отлично разбираше сложността на задачата, но работата му изобщо не беше фантастична. Ученият, по-специално, предложи идеята за ракетен двигател. Той дори проведе експериментални тестове на такива устройства. През 1928 г. Оберт се запознава с млад студент Вернер фон Браун. Този млад физик от Берлин скоро трябваше да направи пробив в ракетната наука и да вдъхне живот на много от идеите на Оберт. Но повече за това по-късно, защото две години преди срещата на тези двама учени е изстреляна първата в историята ракета с течно гориво.

Ракетна ера

Това знаменателно събитие се състоя на 16 март 1926 г. И главният герой беше американският физик и инженер Робърт Годард. Още през 1914 г. той патентова многостепенна ракета. Скоро успява да осъществи идеята, предложена от Хаас почти четиристотин години по-рано. Годард предложи използването на бензин и азотен оксид като гориво. След поредица от неуспешни изстрелвания той постигна успех. На 16 март 1926 г. във фермата на леля си Годард изстрелва ракета с размерите на човешка ръка. За малко повече от две секунди тя излетя 12 метра във въздуха. Любопитно е, че Базука по-късно ще бъде създадена по произведенията на Годард.

Откритията на Годард, Оберт и Циолковски имаха голям отзвук. В САЩ, Германия и Съветския съюз спонтанно започват да възникват общества на ентусиасти по ракетна наука. В СССР още през 1933 г. е създаден Реактивният институт. През същата година се появи фундаментално нов тип оръжие - ракети. Инсталацията за изстрелването им влезе в историята под името „Катюша“.

В Германия развитието на идеите на Оберт беше извършено от вече познатия Вернер фон Браун. Той създава ракети за германската армия и не напуска тази дейност след идването на власт на нацистите. Освен това Браун получи страхотно финансиране от тях и неограничени възможностиза работа.

За създаването на нови ракети е използван робски труд. Известно е, че Браун се опита да протестира срещу това, но получи заплаха в отговор, че самият той може да се окаже на мястото на принудителни работници. Така е създадена балистична ракета, чиято поява е предсказана от Циолковски. Първите тестове са проведени през 1942 г. През 1944 г. балистичната ракета с голям обсег V-2 е приета от Вермахта. С негова помощ се стреля основно по територията на Великобритания (ракетата достига до Лондон от германска територия за 6 минути). V-2 причини ужасни разрушения и вся страх в сърцата на хората. Най-малко 2700 са убити цивилниМъгливия Албион. В британската преса V-2 беше наречен "крилатият ужас".

Нацистите са използвали робски труд за създаването на ракети

След войната

Американските и съветските военни преследват Браун от 1944 г. И двете страни се интересуваха от неговите идеи и разработки. Самият учен играе ключова роля в разрешаването на този проблем. През пролетта на 1945 г. той събира екипа си за съвет, на който се решава въпросът кой да се предаде в края на войната. Учените са стигнали до извода, че е по-добре американците да се предадат. Самият Браун е заловен почти случайно. Брат му Магнус, виждайки американски войник, се затича към него и каза: „Казвам се Магнус фон Браун, брат ми изобрети V-2, искаме да се предадем.“

Р-7 Королев - първата ракета, използвана за полет в космоса

В САЩ Вернер фон Браун продължава да работи върху ракети. Сега обаче той работеше предимно за мирни цели. Именно той даде колосален тласък на развитието на американската космическа индустрия, като проектира първите ракети-носители за Съединените щати (разбира се, Браун създаде и бойни балистични ракети). През февруари 1958 г. екипът му пуска първия American изкуствен спътникЗемята. съветски съюзпобеди Съединените щати с изстрелването на сателит с почти шест месеца. На 4 октомври 1957 г. в околоземна орбита е изстрелян първият изкуствен спътник. Той е изстрелян със съветската ракета Р-7, създадена от Сергей Королев.

R-7 стана първият в света междуконтинентален балистична ракета, както и първата ракета, използвана за полет в космоса.

Ракетни двигатели в Русия

През 1912 г. в Москва е открит завод за производство на авиационни двигатели. Компанията беше част от френското дружество "Gnome". Тук са създадени и двигатели за самолети. Руска империяпо време на Първата световна война. Заводът успешно преживя революцията, получи ново име „Икар“ и продължи да работи под съветската власт.

През 1912 г. в Русия се появява завод за производство на авиационни двигатели

Самолетни двигателиса създадени тук през 30-те и 40-те години на миналия век, военни години. Двигателите, произведени в Икар, са монтирани на модерни съветски самолети. И още през 50-те години на миналия век компанията започва да произвежда турбо-ракетни двигатели, включително за космическата индустрия. Сега заводът принадлежи на OJSC Kuznetsov, който получи името си в чест на изключителния съветски авиоконструктор Николай Дмитриевич Кузнецов. Компанията е част от държавната корпорация Rostec.

Сегашно състояние

Rostec продължава да произвежда ракетни двигатели, включително за ракетната индустрия. IN последните годинипроизводствените обеми растат. Миналата година се появи информация, че Кузнецов е получил поръчки за производство на двигатели с цели 20 години напред. Двигателите се създават не само за космическата индустрия, но и за авиацията, енергетиката и железопътния товарен транспорт.

През 2012 г. Rostec тества лунен двигател

През 2012 г. Rostec тества лунния двигател. Експертите успяха да възродят технологиите, създадени за съветската лунна програма. Самата програма, както знаем, в крайна сметка беше прекратена. Но привидно забравени постижения вече са открити нов живот. Очаква се лунният двигател да намери широко приложение в руската космическа програма.

Понастоящем реактивните двигатели се използват широко във връзка с изследването на космоса. Те се използват и за метеорологични и военни ракети с различен обсег. Освен това всички съвременни високоскоростни самолети са оборудвани с двигатели с дишане на въздух.

Невъзможно е да се използват други двигатели освен реактивни в открития космос: няма поддръжка (твърдо течно или газообразно), започвайки от което космически корабможе да получи тласък. Използването на реактивни двигатели за самолети и ракети, които не излизат извън атмосферата, се дължи на факта, чекакво точно могат да осигурят реактивните двигатели максимална скоростполет.

Конструкция на реактивен двигател.

Просто въз основа на принципа на работа: външен въздух (в ракетни двигатели- течен кислород) се засмукватурбина, там се смесва с горивото и изгаря в края на турбината, за да образува т.нар. “работна течност” (струйна струя), която движи автомобила.

В началото на турбината има вентилатор, който засмуква въздух от външната среда в турбините. Две са основните задачи- всмукване на първичен въздух и охлаждане на целия двигателдвигателя като цяло чрез изпомпване на въздух между външната обвивка на двигателя и вътрешните части. Това охлажда смесителната и горивната камери и ги предпазва от срутване.

Зад вентилатора има мощен компресор, който нагнетява въздух под високо налягане в горивната камера.

Горивната камерасмесва гориво с въздух. След образуването на гориво-въздушната смес се запалва. По време на процеса на горене се получава значително нагряване на сместа и околните части, както и обемно разширение. Всъщност, реактивен двигател използва контролирана експлозия, за да се задвижи. Горивната камера на реактивния двигател е една от най-горещите му части. Тя се нуждае от постоянно интензивно охлаждане. Но това не е достатъчно. Температурата в него достига 2700 градуса, така че често се прави от керамика.

След горивната камера, горящата гориво-въздушна смес се насочва директно в нея турбина. Турбината се състои от стотици лопатки, върху които струята се притиска, карайки турбината да се върти. Турбината от своя страна се върти вал, на който се намират вентилаторИ компресор. Така системата е затворена и изисква само захранване гориво и въздухза неговото функциониране.

Има два основни класа реактивни двигатели тела:

Реактивни двигатели- реактивен двигател, в който като основна работна течност се използва атмосферен въздухв термодинамичния цикъл, както и при създаване на реактивна тяга на двигателя. Такива двигатели използват енергията на окисление на горимия въздух, взет от атмосферата с кислород. Работната течност на тези двигатели е смес от продуктиизгаряне с други компоненти на входящия въздух.

Ракетни двигатели- съдържа всички компоненти на работната течност на борда и способен да работи във всяка среда, включително в безвъздушно пространство.

Видове реактивни двигатели.

- Класически реактивен двигател- използва се главно на изтребители в различни модификации.