Turboreaktiivlennuk (leiutamise ajalugu). Reaktiivmootor: tööpõhimõte (lühidalt)

Leiutaja: Frank Whittle (mootor)
Riik: Inglismaa
Leiutamise aeg: 1928

Turboreaktiivlennundus sai alguse Teise maailmasõja ajal, mil jõuti seniste propellervarustusega lennukite täiuslikkuse piirini.

Iga aastaga muutus kiirusvõistlus üha raskemaks, sest isegi väike kiiruse tõus nõudis sadu lisa Hobujõud mootori võimsust ja muutis lennuki automaatselt raskemaks. Keskmiselt suureneb võimsus 1 hj. tõi kaasa tõukejõusüsteemi (mootori enda, sõukruvi ja abiseadmete) massi suurenemise keskmiselt 1 kg võrra. Lihtsad arvutused näitasid, et umbes 1000 km/h kiirusega propellermootoriga hävituslennukit oli peaaegu võimatu luua.

Selleks vajamineva mootorivõimsuse 12 000 hobujõudu suudeti saavutada vaid umbes 6000 kg kaaluva mootoriga. Tulevikus selgus, et kiiruse edasine suurendamine toob kaasa lahingulennukite degeneratsiooni, muutes need seadmeteks, mis suudavad kanda ainult iseennast.

Pardal ei olnud enam ruumi relvade, raadioseadmete, soomukite ja kütusevarude jaoks. Kuid isegi see Selle hinnaga oli võimatu suurt kiirust suurendada. Raskem mootor suurendas kogumassi, mis sundis tiibade pindala suurenema, see tõi kaasa nende suurenemise aerodünaamiline takistus, mille ületamiseks oli vaja mootori võimsust suurendada.

Seega ring suleti ja kiirus umbes 850 km/h osutus maksimaalseks võimalikuks lennukile, millel on . Sellest tigedast olukorrast võis olla ainult üks väljapääs – oli vaja luua põhimõtteliselt uus lennukimootori konstruktsioon, mis tehti siis, kui turboreaktiivlennukid vahetasid välja kolblennuki.

Lihtsa reaktiivmootori tööpõhimõtet saab mõista tuletõrjevooliku toimimist arvestades. Surve all olev vesi juhitakse vooliku kaudu tuletõrjeotsikusse ja voolab sealt välja. Düüsi otsa sisemine ristlõige kitseneb otsa poole, tänu millele on voolava vee voolul suurem kiirus kui voolikus.

Vasturõhu (reaktsiooni) jõud on sel juhul nii suur, et tuletõrjuja peab seda sageli tegema pingutage kogu oma jõust, et hoida tuletõrjevoolikut vajalikus suunas. Sama põhimõtet saab rakendada ka lennukimootori puhul. Lihtsaim reaktiivmootor on reaktiivmootor.

Kujutagem ette toru, millega lahtised otsad paigaldatud liikuvale lennukile. Toru esiosa, millesse õhusõiduki liikumise tõttu õhk voolab, on laieneva siseristlõikega. Toru paisumise tõttu väheneb sellesse siseneva õhu kiirus ja rõhk tõuseb vastavalt.

Oletame, et paisuvas osas süstitakse kütus õhuvoolu ja põletatakse. Seda toru osa võib nimetada põlemiskambriks. Kõrgelt kuumutatud gaasid paisuvad kiiresti ja väljuvad läbi koonduva joadüüsi kiirusega, mis on mitu korda suurem kui õhuvoolu kiirus sisselaskeavas. Selline kiiruse suurenemine tekitab tõukejõu, mis surub lennukit edasi.

On hästi näha, et selline mootor saab töötada ainult siis, kui see liigub koos õhus märkimisväärne kiirus, kuid seda ei saa aktiveerida, kui see on liikumatu. Sellise mootoriga õhusõiduk tuleb kas käivitada teiselt lennukilt või kiirendada spetsiaalset käivitusmootorit kasutades. See puudus on ületatud keerukamas turboreaktiivmootoris.

Selle mootori kõige kriitilisem element on gaasiturbiin, mis pöörab samal võllil istuvat õhukompressorit. Mootorisse sisenev õhk surutakse kõigepealt kokku sisselaskeseadmes - difuusoris, seejärel aksiaalkompressoris ja seejärel siseneb põlemiskambrisse.

Kütuseks on tavaliselt petrooleum, mis pihustatakse läbi düüsi põlemiskambrisse. Kambrist voolavad põlemisproduktid paisudes ennekõike gaasilabadele, pannes selle pöörlema, ja seejärel düüsi, kus need kiirendavad väga suure kiiruseni.

Gaasiturbiin kasutab vaid väikest osa õhk-gaasjoa energiast. Ülejäänud gaase kasutatakse reaktiivse tõukejõu tekitamiseks, mis tekib joa suurel kiirusel voolamisel põlemisproduktid düüsist. tõukejõud turboreaktiivmootor saab sundida, st suurendada võrra lühike periood aega erinevatel viisidel.

Näiteks saab seda teha nn järelpõletuse abil (sel juhul süstitakse turbiini taha gaasivoolu lisakütust, mis põleb põlemiskambrites kasutamata hapniku tõttu). Järelpõlemine võib lühikese aja jooksul lisaks suurendada mootori tõukejõudu 25-30% madalatel pööretel ja kuni 70% suurtel pööretel.

Gaasiturbiinmootorid on muutnud maailmas revolutsiooni alates 1940. aastast. lennutehnoloogia, kuid esimesed arendused nende loomiseks ilmusid kümme aastat varem. Turboreaktiivmootori isa Inglise leiutajat Frank Whittle'i peetakse õigustatult. 1928. aastal pakkus Whittle Cranwelli lennukooli õpilasena välja gaasiturbiiniga varustatud reaktiivmootori esimese disaini.

1930. aastal sai ta sellele patendi. Toonane riik ei olnud tema arengutest huvitatud. Kuid Whittle sai abi mõnelt erafirmalt ja 1937. aastal ehitas Briti Thomson-Houstoni ettevõte tema disaini järgi ajaloo esimese turboreaktiivmootori, mille tähis oli "U". Alles pärast seda pööras lennundusministeerium tähelepanu Whittle'i leiutisele. Selle konstruktsiooni mootorite edasiseks täiustamiseks loodi ettevõte Power, millel oli riigi toetus.

Samal ajal viljastasid Whittle’i ideed Saksamaa disainimõtet. 1936. aastal arendas ja patenteeris Saksa leiutaja Ohain, tollal Göttingeni ülikooli üliõpilane, oma turboreaktiivmootori. mootor. Selle disain ei erinenud peaaegu üldse Whittle'i omast. 1938. aastal töötas Ohaini palkanud firma Heinkel tema juhtimisel välja turboreaktiivmootori HeS-3B, mis paigaldati He-178 lennukile. 27. augustil 1939 tegi see lennuk oma esimese eduka lennu.

He-178 disain nägi suures osas ette tulevaste reaktiivlennukite disaini. Õhuvõtuava asus kere esiosas. Õhk läks hargnedes ümber piloodi kokpiti ja sisenes otsevooluna mootorisse. Kuumad gaasid voolasid välja sabaosas oleva otsiku kaudu. Selle lennuki tiivad olid endiselt puidust, kuid kere oli valmistatud duralumiiniumist.

Kabiini taha paigaldatud mootor töötas bensiinil ja arendas tõukejõudu 500 kg. Maksimaalne lennuki kiirus ulatus 700 km/h. 1941. aasta alguses töötas Hans Ohain välja arenenuma HeS-8 mootori, mille tõukejõud oli 600 kg. Kaks neist mootoritest paigaldati järgmisele He-280V lennukile.

Selle katsetused algasid sama aasta aprillis ja andsid häid tulemusi – lennuk saavutas kiiruse kuni 925 km/h. Selle hävitaja seeriatootmist ei alustatud aga kunagi (kokku toodeti 8), kuna mootor osutus endiselt ebausaldusväärseks.

Vahepeal lasi Briti Thomson-Houston välja W1.X mootori, mis oli spetsiaalselt loodud esimesele Inglise turboreaktiivlennukile Gloucester G40, mis tegi oma esimese lennu 1941. aasta mais (seepeale varustati lennuk täiustatud Whittle W.1 mootoriga). Inglise esmasündinu oli saksast kaugel. Selle maksimaalne kiirus oli 480 km/h. 1943. aastal ehitati teine Gloucester G40 võimsama mootoriga, mis saavutas kiiruse kuni 500 km/h.

Oma disainilt meenutas Gloucester üllatavalt sakslaste Heinkelit. G40 oli täismetallist konstruktsioon õhuvõtuavaga kere esiosas. Õhuvarustuskanal jaotati ja käis mõlemalt poolt ümber piloodikabiini. Gaaside väljavool toimus kere tagaosas asuva düüsi kaudu.

Kuigi G40 parameetrid mitte ainult ei ületanud tol ajal kiirete propellermootoriga lennukite oma, vaid jäid neile ka märgatavalt alla, osutusid reaktiivmootorite kasutamise väljavaated nii paljulubavaks, et Briti ministeerium of Aviation otsustas alustada turboreaktiivhävitajate ja pealtkuulajate seeriatootmist. Gloucesteri ettevõte sai tellimuse sellise lennuki väljatöötamiseks.

Järgnevatel aastatel hakkasid mitmed Inglise ettevõtted tootma Whittle'i turboreaktiivmootori erinevaid modifikatsioone. Ettevõte Rover, võttes aluseks W.1 mootori, töötas välja mootoreid W2B/23 ja W2B/26. Seejärel ostis need mootorid Rolls-Royce, kes kasutas neid oma mudelite Wellandi ja Derwenti loomiseks.

Ajaloo esimene seeriaturboreaktiivlennuk polnud aga mitte inglise Gloucester, vaid sakslaste Messerschmitt Me-262. Kokku toodeti umbes 1300 erineva modifikatsiooniga lennukit, mis olid varustatud Junkers Yumo-004B mootoriga. Selle seeria esimest lennukit testiti 1942. aastal. Sellel oli kaks mootorit tõukejõuga 900 kg ja kiirusega 845 km/h.

Inglise tootmislennuk Gloucester G41 Meteor ilmus 1943. aastal. Varustatud kahe Derwenti mootoriga, kummagi tõukejõuga 900 kg, saavutas Meteor kiiruse kuni 760 km/h ja lennukõrgus kuni 9000 m. Seejärel hakati lennukitele paigaldama võimsamaid Derwente, mille tõukejõud oli umbes 1600 kg, mis võimaldas tõsta kiirust 935 km/h-ni. See lennuk toimis hästi, nii et G41 erinevate modifikatsioonide tootmine jätkus kuni 40ndate lõpuni.

USA jäi reaktiivlennunduse arendamisel esialgu kõvasti maha. Euroopa riigid. Kuni Teise maailmasõjani ei üritatud üldse reaktiivlennukit luua. Alles 1941. aastal, kui Inglismaalt saadi Whittle'i mootorite näidised ja joonised, algas see töö täie hooga.

General Electric töötas Whittle'i mudelit aluseks võttes välja turboreaktiivmootori mootor I-A, mis paigaldati esimesele Ameerika reaktiivlennukile P-59A Ercomet. Ameerika esmasündinu lendas esimest korda 1942. aasta oktoobris. Sellel oli kaks mootorit, mis asusid tiibade all kere lähedal. See oli ikkagi ebatäiuslik disain.

Lennukit testinud Ameerika pilootide hinnangul oli P-59 lennutamiseks hea, kuid selle lennuomadused jäid tähtsusetuks. Mootor oli liiga alajõuline, nii et see oli pigem purilennuk kui tõeline lahingulennuk. Kokku ehitati 33 sellist masinat. Nende maksimaalne kiirus oli 660 km/h ja lennukõrgus kuni 14 000 m.

Esimene USA-s toodetud turboreaktiivhävitaja oli mootoriga Lockheed F-80 Shooting Star General Electric I-40 ( modifikatsioon I-A). Kuni 40ndate lõpuni toodeti neid erineva mudeliga hävitajaid umbes 2500 tükki. Nende keskmine kiirus oli umbes 900 km/h. Kuid 19. juunil 1947 saavutati selle lennuki ühel modifikatsioonil XF-80B esimest korda ajaloos kiirus 1000 km/h.

Sõja lõpus reaktiivlennukid paljudes aspektides olid need endiselt madalamad kui tõestatud propellerlennukite mudelid ja neil oli palju oma spetsiifilisi puudusi. Üldiselt tekkisid esimese turboreaktiivlennuki ehitamisel kõigi riikide disainerid märkimisväärsete raskustega. Aeg-ajalt põlesid põlemiskambrid läbi, labad ja kompressorid purunesid ning muutusid rootorist eraldudes mürskudeks, mis purustasid mootori kere, kere ja tiiva.

Kuid vaatamata sellele oli reaktiivlennukitel propellerlennukite ees tohutu eelis - Kiiruse kasv koos turboreaktiivmootori võimsuse ja kaalu suurenemisega toimus palju kiiremini kui kolbmootoril. See lahendas selle edasine saatus kiirlennundus – see muutub kõikjal reaktiivmootoriga töötavaks.

Kiiruse kasv tõi peagi kaasa täieliku muutuse välimus lennuk. Transoonilisel kiirusel osutus tiiva vana kuju ja profiil lennuki kandmiseks võimatuks - see hakkas "ära tukkuma" ja sisenes kontrollimatusse sukeldumisse. Aerodünaamiliste testide ja lennuõnnetuste analüüsi tulemused viisid disainerid järk-järgult uut tüüpi tiiva juurde - õhuke, pühitud.

Esimest korda ilmusid seda tüüpi tiivad Nõukogude võitlejad. Vaatamata sellele, et NSVL oli hilisem kui lääne osariigid hakkasid tootma turboreaktiivlennukeid, Nõukogude disainerid väga kiiresti õnnestus luua kvaliteetne lahingumasinad. Esimene Nõukogude reaktiivhävitaja, mis tootmisse jõudis, oli Jak-15.

See ilmus 1945. aasta lõpus ja oli ümberehitatud Yak-3 (sõja ajal tuntud kolbmootoriga hävitaja), mis oli varustatud turboreaktiivmootoriga RD-10 - vallutatud Saksa Yumo-004B koopia tõukejõuga 900 kg. See saavutas kiiruse umbes 830 km/h.

Astus teenistusse 1946. aastal Nõukogude armee MiG-9 saabus kahe Yumo-004B turboreaktiivmootoriga (ametlik nimetus RD-20) ja 1947. aastal ilmus MiG-15 - esimene aastal. ajalugu, pühitud tiivaga lahingulennuk, mis on varustatud RD-45 mootoriga (nii tähistati Rolls-Royce'i mootorit Nin, mis osteti litsentsi alusel ja mida moderniseerisid Nõukogude lennukikonstruktorid), tõukejõuga 2200 kg.

MiG-15 erines oma eelkäijatest silmatorkavalt ja üllatas lahingupiloote oma ebatavaliste tahapoole kalduvate tiibade, tohutu uime, mille peal oli sama pühitud stabilisaator, ja sigarikujulise kerega. Lennukil oli ka teisi uusi omadusi: väljaviskeiste ja hüdrauliline roolivõimendi.

Ta oli relvastatud kiirtulirelva ja kahe (hilisemates modifikatsioonides - kolm relvad). 1100 km/h kiiruse ja 15 000 m laega hävitaja püsis mitu aastat maailma parima lahinglennukina ja äratas tohutut huvi. (MiG-15 disainil oli hiljem oluline mõju hävitajate disainile lääneriikides.)

Lühikese ajaga sai MiG-15 kõige tavalisemaks hävitajaks NSV Liidus ja selle võtsid kasutusele ka tema liitlaste armeed. See lennuk toimis hästi ka Korea sõja ajal. See oli paljuski parem kui Ameerika Sabres.

MiG-15 tulekuga lõppes turboreaktiivlennunduse lapsepõlv ja algas uus etapp selle ajaloos. Selleks ajaks oli reaktiivlennuk saavutanud kõik allahelikiirused ja oli helibarjäärile väga lähedal.

Reaktiivmootorid on seadmed, mis tekitavad liikumisprotsessiks vajaliku veojõu, muundades kütuse siseenergia energiaks kineetiline energia joavoolud töövedelikus. Töövedelik voolab mootorist kiiresti välja ja vastavalt impulsi jäävuse seadusele tekib reaktiivjõud, mis surub mootorit vastassuunas. Töövedeliku kiirendamiseks saab seda kasutada erinevatel viisidel kuumutatud gaaside paisutamiseks. kõrged temperatuurid, nagu ka teised füüsikalised protsessid, eelkõige laetud osakeste kiirendamine elektrostaatilises väljas.

Reaktiivmootorid kombineerivad mootoreid tõukeseadmetega. See tähendab, et nad loovad tõmbejõude ainult töötavate kehadega suhtlemisel, ilma tugedeta või kokkupuutel teiste kehadega. See tähendab, et nad tagavad oma edasijõudmise, samas kui vahepealsed mehhanismid ei osale selles. Seetõttu kasutatakse neid peamiselt lennukite, rakettide ja loomulikult kosmoseaparaatide liikumapanemiseks.

Mis on mootori tõukejõud?

Mootori tõukejõudu nimetatakse reaktiivjõuks, mis väljendub gaasi dünaamilistes jõududes, rõhus ja hõõrdudes, mida rakendatakse sise- ja välised osapooled mootor.

Tõukejõud erinevad:

Sisemine (joa tõukejõud), kui välistakistust ei võeta arvesse;
Tõhus, võttes arvesse elektrijaamade välistakistust.

Käivitusenergia salvestub lennukite või muude reaktiivmootoritega varustatud sõidukite pardal (keemiline kütus, tuumkütus) või võib voolata väljastpoolt (näiteks päikeseenergia).

Kuidas moodustub joa tõukejõud?

Moodustamise jaoks joa tõukejõud(mootori tõukejõud), mida kasutavad reaktiivmootorid, on vaja:

Algenergia allikad, mis muundatakse jugavoolude kineetiliseks energiaks;
Töövedelikud, mis väljutatakse reaktiivmootoritest reaktiivvoona;
Reaktiivmootor ise toimib energiamuundurina.

Kuidas saada töövedelikku?

Töövedeliku hankimiseks reaktiivmootorites saab kasutada järgmist:

Keskkonnast (näiteks veest või õhust) võetud ained;
Seadmete paakides või reaktiivmootorite kambrites leiduvad ained;
Keskkonnast pärinevad segaained, mida hoitakse seadmete pardal.

Kaasaegsed reaktiivmootorid kasutavad peamiselt keemilist energiat. Töövedelikud on kuumade gaaside segu, mis on keemiliste kütuste põlemisproduktid. Kui reaktiivmootor töötab, keemiline energia põlemisainetest muundatakse põlemisproduktidest soojusenergiaks. Samal ajal soojusenergia kuumadest gaasidest muundatakse mehaaniliseks energiaks reaktiivvoogude ja seadmete, millele mootorid on paigaldatud, translatsiooniliikumisest.

Reaktiivmootorites kohtuvad mootoritesse sisenevad õhujoad tohutul kiirusel pöörlevate kompressorturbiinidega, mis imevad endasse keskkonnast õhku (kasutades sisseehitatud ventilaatoreid). Järelikult lahendatakse kaks probleemi:

Esmane õhu sissevõtt;
Kogu mootori jahutus tervikuna.

Kompressorturbiinide labad suruvad õhku kokku umbes 30 või enam korda, “surudes” selle (pumbates) põlemiskambrisse (tekitades töövedelikku). Üldiselt toimivad põlemiskambrid ka karburaatoritena, segades kütust õhuga.

Need võivad olla eelkõige õhu ja petrooleumi segud, nagu tänapäevaste reaktiivlennukite turboreaktiivmootorites, või vedela hapniku ja alkoholi segud, näiteks mõned vedelikud. rakettmootorid või mõni muu tahke kütus pulberrakettides. Kui kütuse-õhu segu on moodustunud, süttib see, vabastades energiat soojuse kujul. Seega võivad reaktiivmootorite kütuseks olla ainult ained, mis selle tulemusena keemilised reaktsioonid mootorites (süütamisel) eraldavad nad soojust, moodustades samal ajal palju gaase.

Süttimisel toimub segu ja ümbritsevate osade oluline kuumenemine koos mahupaisumisega. Tegelikult kasutavad reaktiivmootorid enda liikumiseks kontrollitud plahvatusi. Reaktiivmootorite põlemiskambrid on ühed kuumimad elemendid ( temperatuuri režiim need võivad ulatuda kuni 2700 °C) ja vajavad pidevat intensiivset jahutamist.

Reaktiivmootorid on varustatud düüsidega, mille kaudu voolavad neist suure kiirusega välja kuumad gaasid, mis on kütuse põlemisproduktid. Mõnes mootoris satuvad gaasid düüsidesse kohe pärast põlemiskambreid. See kehtib näiteks rakett- või reaktiivmootorite kohta.

Turboreaktiivmootorid töötavad mõnevõrra erinevalt. Seega läbivad gaasid pärast põlemiskambreid esmalt turbiine, millele nad eraldavad oma soojusenergiat. Seda tehakse selleks, et käivitada kompressorid, mis suruvad õhku põlemiskambri ees. Igal juhul on düüsid mootorite viimased osad, mille kaudu gaasid voolavad. Tegelikult moodustavad nad otse juga.

Düüsidesse suunatakse külm õhk, mis surutakse kompressorite abil mootorite sisemisi osi jahutama. Reaktiivdüüsid võivad olla erineva konfiguratsiooni ja konstruktsiooniga sõltuvalt mootoritüüpidest. Seega, kui voolukiirus peab olema suurem helikiirusest, siis on düüsid paisuvate torude kujulised ehk esmalt kitsenevad ja seejärel laienevad (nn Lavali düüsid). Ainult selle konfiguratsiooniga torudega kiirendatakse gaase ülehelikiiruseni, mille abil reaktiivlennukid ületavad "helibarjääre".

Lähtuvalt sellest, kas reaktiivmootorite töösse on kaasatud keskkond, jaotatakse need õhkuhingavate mootorite (WRE) ja rakettmootorite (RE) põhiklassidesse. Kõik reaktiivmootorid on soojusmasinad, mille töövedelikud tekivad tuleohtlike ainete oksüdatsioonireaktsioonil õhumasside hapnikuga. Atmosfäärist pärit õhuvoolud moodustavad reaktiivmootorite töövedelike aluse. Seega kannavad reaktiivmootoriga sõidukid pardal energiaallikaid (kütust), kuid enamik tööorganid on võetud keskkonnast.

VRD-seadmete hulka kuuluvad:

Turboreaktiivmootorid (TRD);
reaktiivmootorid (reaktiivmootorid);
Impulss-õhureaktiivmootorid (PvRE);
Ülehelikiirusega reaktiivmootorid (scramjet-mootorid).

Erinevalt õhku hingavatest mootoritest paiknevad rakettmootoritega varustatud sõidukite pardal kõik rakettmootorite töövedelike komponendid. Liikujate puudumine, kellega suhelda keskkond, samuti kõigi töövedelike komponentide olemasolu sõidukite pardal muudavad rakettmootorid sobivaks kasutamiseks kosmoses. Samuti on kombinatsioon rakettmootoritest, mis on omamoodi kahe põhitüübi kombinatsioon.

Reaktiivmootori lühiajalugu

Arvatakse, et reaktiivmootori leiutasid Hans von Ohain ja väljapaistev Saksa disainiinsener Frank Wittle. Esimene aktiivne patent gaasiturbiin mootor See oli Frank Whittle, kes sai selle 1930. aastal. Siiski esimene töötav mudel kogus Ohain ise. 1939. aasta suve lõpus ilmus taevasse esimene reaktiivlennuk - He-178 (Heinkel-178), mis oli varustatud Ohaini väljatöötatud HeS 3 mootoriga.

Kuidas reaktiivmootor töötab?

Reaktiivmootorite disain on üsna lihtne ja samal ajal äärmiselt keeruline. See on põhimõtteliselt lihtne. Seega imetakse turbiini välisõhku (rakettmootorites - vedelat hapnikku). Pärast seda hakkab see kütusega segunema ja põlema. Turbiini servas tekib nn “töövedelik” (varem mainitud jugavool), mis õhusõiduki või kosmoseaparaadi edasi lükkab.

Hoolimata kogu oma lihtsusest on see tegelikult terve teadus, sest selliste mootorite keskel võib töötemperatuur ulatuda üle tuhande kraadi Celsiuse järgi. Üks neist kõige olulisemad probleemid turboreaktiivmootorite ehitamisel on mittetarbivate osade loomine metallidest, mida saab ise sulatada.

Alguses on iga turbiini ees alati ventilaator, mis imeb õhumassi keskkonnast turbiinidesse. Ventilaatoritel on suur ala, aga ka kolossaalne hulk erikonfiguratsiooniga labasid, mille materjal on titaan. Vahetult ventilaatorite taga on võimsad kompressorid, mis on vajalikud tohutu rõhu all oleva õhu pumpamiseks põlemiskambritesse. Pärast põlemiskambreid suunatakse põlevad õhu-kütuse segud turbiini endasse.

Turbiinid koosnevad paljudest labadest, millele avaldab survet joavool, mis paneb turbiinid pöörlema. Järgmisena pööravad turbiinid võlle, millele on paigaldatud ventilaatorid ja kompressorid. Tegelikult muutub süsteem suletuks ja nõuab ainult kütuse ja õhumasside tarnimist.

Pärast turbiine suunatakse voolud düüsidesse. Reaktiivmootorite düüsid on reaktiivmootorite viimane, kuid mitte vähem oluline osa. Need moodustavad otsesed joavoolud. Külm õhumass suunatakse düüsidesse, mida ventilaatorid pumbavad mootorite “sisemuse” jahutamiseks. Need voolud piiravad düüsi mansetid ülikuumade joavoolude eest ja takistavad nende sulamist.

Paindetav tõukejõu vektor

Reaktiivmootoritel on mitmesuguste konfiguratsioonidega pihustid. Kõige arenenumateks peetakse liigutatavaid otsikuid, mis on paigutatud mootoritele, millel on painduv tõukejõu vektor. Neid saab kokku suruda ja laiendada, aga ka kõrvale kalduda oluliste nurkade all – nii reguleeritakse ja suunatakse jugavooge otse. Tänu sellele muutuvad läbipaindetava tõukejõu vektoriga mootoritega lennukid ülimalt manööverdatavaks, sest manööverdamisprotsessid ei toimu mitte ainult tiibmehhanismide tegevuse tulemusena, vaid ka otse mootorite endi poolt.

Reaktiivmootorite tüübid

Reaktiivmootoreid on mitu peamist tüüpi. Seega võib klassikalist reaktiivmootorit nimetada lennukimootoriks F-15 lennukis. Enamikku neist mootoritest kasutatakse peamiselt mitmesuguste modifikatsioonidega hävitajatel.

Kahe labaga turbopropellermootorid

Seda tüüpi turbopropellerite puhul suunatakse turbiinide võimsus reduktorkäigukastide kaudu klassikaliste propellerite pöörlema. Selliste mootorite olemasolu võimaldab suurtel lennukitel lennata maksimaalsel vastuvõetaval kiirusel ja samal ajal tarbida vähem lennukikütust. Turbopropellerlennukite tavaline reisikiirus võib olla 600-800 km/h.

Turboventilaatoriga reaktiivmootorid

Seda tüüpi mootor on ökonoomsem klassikaliste mootoritüüpide perekonnas. Nende peamine eristav omadus on see, et sisselaskeavasse on paigaldatud suure läbimõõduga ventilaatorid, mis varustavad õhuvoogusid mitte ainult turbiinidesse, vaid tekitavad ka üsna võimsaid voogusid väljaspool neid. Selle tulemusena saab tõhusust suurendada tõhususe parandamisega. Neid kasutatakse lennukitel ja suurtel lennukitel.

Ramjet mootorid

Seda tüüpi mootor töötab nii, et see ei vaja liikuvaid osi. Õhumassid surutakse põlemiskambrisse pingevabalt, tänu voolude pidurdamisele vastu sisselaskeavade katteid. Edaspidi toimub sama, mis tavalistel reaktiivmootoritel, nimelt segunevad õhuvoolud kütusega ja väljuvad düüsidest joavooludena. Ramjet-mootoreid kasutatakse rongides, lennukites, droonides, rakettides ning neid saab paigaldada ka jalgratastele või tõukeratastele.

TÄHELEPANU! Aegunud uudiste formaat. Sisu õige kuvamisega võib esineda probleeme.

Reaktiivmootor

Varased reaktiivmootoritega lennukid: Me.262 ja Yak-15

Soojusmasina loomise ideed, mille hulka kuulub ka reaktiivmootor, on inimestele teada juba iidsetest aegadest. Nii on Aleksandria Heroni traktaadis pealkirjaga "Pneumaatika" kirjeldatud Aeolipile - palli "Aeolus". See konstruktsioon ei olnud midagi muud kui auruturbiin, milles aur juhiti torude kaudu pronkssfääri ja sealt välja pääsedes keerutas seda kera. Tõenäoliselt kasutati seadet meelelahutuseks.

Ka suur Leonardo ei jätnud seda ideed tähelepanuta, kavatsedes kasutada teradele juhitavat kuuma õhku, et praadimiseks sülitada.

Gaasiturbiinmootori idee pakkus esmakordselt välja 1791. aastal inglise leiutaja J. Barber: tema gaasiturbiinmootori konstruktsioon oli varustatud gaasigeneraatori, kolbkompressori, põlemiskambri ja gaasiturbiiniga.

Kasutatud kui elektrijaam oma 1878. aastal välja töötatud lennukile soojusmasina ja A.F. Mozhaisky: kaks aurumasinat ajasid masina propellereid. Madala efektiivsuse tõttu ei õnnestunud soovitud efekti saavutada.

Teine vene insener - P.D. Kuzminsky - aastal 1892 töötas välja idee gaasiturbiinmootorist, milles kütus põles konstantsel rõhul. Alustanud projektiga 1900. aastal, otsustas ta paigaldada väikesele paadile mitmeastmelise gaasiturbiiniga gaasiturbiinmootori. Kuid disaineri surm takistas tal alustatut lõpetamast.

Nad hakkasid reaktiivmootorit intensiivsemalt looma alles kahekümnendal sajandil: esmalt teoreetiliselt ja paar aastat hiljem - praktiliselt.

1903. aastal ilmus teoses “Maailmaruumi uurimine reaktiivsete instrumentide abil” K.E. Tsiolkovski töötas välja vedelkütuse rakettmootorite (LPRE) teoreetilised alused koos vedelkütust kasutava reaktiivmootori põhielementide kirjeldusega.

Õhku hingava mootori (WRE) loomise idee kuulub R. Lorinile, kes patenteeris projekti 1908. aastal. Mootorit üritades, pärast seadme jooniste avalikustamist 1913. aastal, kukkus leiutaja läbi: reaktiivmootori tööks vajalikku kiirust ei saavutatud kunagi.

Gaasiturbiinmootorite loomise katsed jätkusid. Niisiis, aastal 1906, vene insener V.V. Karavodin töötas välja ja kaks aastat hiljem ehitas nelja vahelduva põlemiskambriga ja gaasiturbiiniga kompressorivaba gaasiturbiinmootori. Seadme arendatav võimsus aga isegi 10 000 p/min juures ei ületanud 1,2 kW (1,6 hj).

Katkendliku põlemisega gaasiturbiinmootori lõi samuti Saksa disainer H. Holwarth. Olles 1908. aastal ehitanud gaasiturbiinmootori, oli ta 1933. aastaks pärast aastatepikkust tööd selle täiustamiseks toonud Mootori efektiivsus kuni 24%. Idee pole aga leidnud laialdast kasutust.

Turboreaktiivmootori idee avaldas 1909. aastal vene insener N.V. Gerasimov, kes sai reaktiivtõukejõu tekitamiseks patendi gaasiturbiinmootorile. Töö selle idee elluviimisel ei peatunud Venemaal ja hiljem: 1913. aastal M.N. Nikolskoy projekteerib gaasiturbiinmootori võimsusega 120 kW (160 hj) koos kolmeastmelise gaasiturbiiniga; 1923. aastal V.I. Bazarov pakub skemaatiline diagramm gaasiturbiinmootor, konstruktsioonilt sarnane tänapäevaste turbopropellermootoritega; 1930. aastal V.V. Uvarov koos N.R. Briling kavandas ja rakendab 1936. aastal tsentrifugaalkompressoriga gaasiturbiinmootorit.

Suure panuse reaktiivmootori teooria loomisse andsid Venemaa teadlaste S.S. Neždanovski, I.V. Meshchersky, N.E. Žukovski. Prantsuse teadlane R. Hainault-Peltry, Saksa teadlane G. Oberth. Õhku hingava mootori loomist mõjutas ka kuulsa Nõukogude teadlase B.S. Stechkin, kes avaldas 1929. aastal oma teose "Õhureaktiivmootori teooria".

Töö vedelreaktiivmootori loomisel ei peatunud: 1926. aastal lasi Ameerika teadlane R. Goddard välja vedelkütust kasutava raketi. Töö sellel teemal toimus ka Nõukogude Liidus: 1929–1933 V.P. Glushko töötas välja ja katsetas gaasidünaamika laboris elektrotermilist reaktiivmootorit. Sel perioodil lõi ta ka esimesed kodumaised vedelreaktiivmootorid - ORM, ORM-1, ORM-2.

Suurima panuse reaktiivmootori praktilisse rakendamisse andsid Saksa disainerid ja teadlased. Omades toetust ja rahastust riigilt, kes lootis sel viisil saavutada tulevases sõjas tehnilist üleolekut, on insenerikorpus III Reich maksimaalse efektiivsusega ja lühike aeg lähenes reaktiivjõu ideede põhjal lahingusüsteemide loomisele.

Keskendudes tähelepanu lennunduskomponendile, võib öelda, et juba 27. augustil 1939 tõusis Heinkeli katsepiloot kapten E. Warsitz õhku reaktiivlennuki He.178, mille tehnoloogilisi arenguid kasutati hiljem ka loomisel. Heinkel He.280 ja Messerschmitt Me.262 Schwalbe.

Heinkel He.178-le paigaldatud Heinkel Strahltriebwerke HeS 3 mootor, mille projekteeris H.-I. von Ohaina, kuigi tal polnud suurt jõudu, suutis avada sõjalennukite reaktiivlendude ajastu. Maksimaalne kiirus 700 km/h, mille He.178 saavutas mootoriga, mille võimsus ei ületanud 500 kgf kodaramahtu. Ees seisis lõputud võimalused, mis jättis kolbmootoritelt tuleviku ilma.

Terve rida Saksamaal loodud reaktiivmootoreid, näiteks Junkersi toodetud Jumo-004, võimaldas tal II maailmasõja lõpus omada seerialennukeid ja pommitajaid, edestades teisi riike selles suunas mitme aasta võrra. Pärast Kolmanda Reichi lüüasaamist andis just Saksa tehnoloogia reaktiivlennukite arendamisele tõuke paljudes maailma riikides.

Ainus riik, kes suutis Saksamaa väljakutsele vastata, oli Suurbritannia: hävitajale Gloster Meteor paigaldati F. Whittle'i loodud Rolls-Royce Derwent 8 turboreaktiivmootor.

Trofee Jumo 004

Maailma esimene turbopropellermootor oli Ungari Jendrassik Cs-1 mootor, mille konstrueeris D. Jendrasik, kes ehitas selle 1937. aastal Ganzi tehases Budapestis. Hoolimata juurutamisel tekkinud probleemidest pidi mootor olema paigaldatud Ungari kahemootorilisele ründelennukile Varga RMI-1 X/H, mis on spetsiaalselt selleks otstarbeks loodud lennukikonstruktori L. Vargo poolt. Kuid Ungari spetsialistid ei suutnud tööd lõpetada - ettevõte suunati Saksamaa Daimler-Benz DB 605 mootorite tootmisele, mis valiti paigaldamiseks Ungari Messerschmitt Me.210-le.

Enne sõja algust jätkus NSV Liidus töö loomiseks erinevat tüüpi reaktiivmootorid. Nii katsetati 1939. aastal raketti, mille jõuallikaks olid I.A. loodud ramjetmootorid. Merkulova.

Samal aastal alustati Leningradi Kirovi tehases esimese kodumaise turboreaktiivmootori ehitamisega, mille projekteeris A.M. Hällid. Sõja puhkemine peatas aga katselised tööd mootori kallal, suunates kogu tootmisvõimsuse rinde vajadustele.

Tõeline reaktiivmootorite ajastu algas pärast II maailmasõja lõppu, kui lühikese aja jooksul vallutati mitte ainult helibarjäär, vaid ka gravitatsioon, mis võimaldas viia inimkonna avakosmosesse.

ABSTRAKTNE

SELLEL TEEMAL:

Reaktiivmootorid .

KIRJUTAS: Kiselev A.V.

KALININGRAD

Sissejuhatus

Reaktiivmootor, mootor, mis loob liikumiseks vajaliku tõmbejõu, muutes algenergia töövedeliku joa kineetiliseks energiaks; Mootori düüsist töövedeliku väljavoolu tulemusena tekib joa reaktsiooni (tagasilöögi) kujul reaktiivjõud, mis liigutab mootorit ja sellega struktuurselt ühendatud aparaati ruumis vastupidises suunas. joa väljavool. Erinevat tüüpi energiat (keemilist, tuumaenergiat, elektrienergiat, päikeseenergiat) saab muuta raketijoa kineetiliseks (kiiruse) energiaks. Otsese reaktsiooni mootor (otsereaktsioonimootor) ühendab mootori enda tõukeseadmega, st see tagab oma liikumise ilma vahemehhanismide osaluseta.

R.D. kasutatava joa tõukejõu loomiseks on vaja:

algenergia (esmane) allikas, mis muundatakse joa kineetiliseks energiaks;

töövedelik, mis väljutatakse joast joa kujul;

R.D ise on energiamuundur.

Algenergia salvestatakse lennuki või muu rakettmootoriga varustatud sõiduki pardale (keemiline kütus, tuumkütus) või võib (põhimõtteliselt) tulla väljastpoolt (päikeseenergia). Töövedeliku saamiseks vedelas raketikütuses võib kasutada keskkonnast (näiteks õhust või veest) võetud ainet;

aine, mis asub aparaadi paakides või otse R.D.-kambris; keskkonnast pärit ja sõidukis hoitav ainete segu.

Kaasaegses teadus- ja arendustegevuses kasutatakse keemiat kõige sagedamini esmase ainena

Rakettide tulekatsetused

mootor Kosmosesüstik

Turboreaktiivmootorid AL-31F lennukid Su-30MK. Kuuluvad klassi õhku hingavad mootorid

energiat. Sel juhul on töövedelikuks kuumad gaasid - keemiliste kütuste põlemisproduktid. Reaktiivmootori töötamise ajal muudetakse põlemisainete keemiline energia põlemisproduktide soojusenergiaks ja kuumade gaaside soojusenergia reaktiivvoo translatsiooniliikumise mehaaniliseks energiaks ja sellest tulenevalt ka aparatuuril. millele mootor on paigaldatud. Iga sisepõlemismootori põhiosa on põlemiskamber, milles töövedelik genereeritakse. Kambri viimast osa, mis on ette nähtud töövedeliku kiirendamiseks ja joavoolu tekitamiseks, nimetatakse jugaotsikuks.

Sõltuvalt sellest, kas rakettmootorite töötamise ajal kasutatakse keskkonda või mitte, jagatakse need 2 põhiklassi - õhku hingavad mootorid (ARE) ja rakettmootorid (RE). Kõik VRD-d on soojusmootorid, mille töövedelik tekib põleva aine oksüdatsioonireaktsiooni käigus õhuhapnikuga. Atmosfäärist tulev õhk moodustab suurema osa WRD töövedelikust. Seega kannab raketimootoriga seade pardal energiaallikat (kütust) ja tõmbab suurema osa töövedelikust keskkonnast. Erinevalt VRD-st asuvad kõik tõukuri töövedeliku komponendid tõukuriga varustatud seadme pardal. Keskkonnaga suhtleva jõuseadme puudumine ja kõigi töövedeliku komponentide olemasolu seadme pardal muudavad raketiheitja ainsaks kosmoses töötamiseks sobivaks. Samuti on kombineeritud rakettmootorid, mis on kombinatsioon mõlemast põhitüübist.

Reaktiivmootorite ajalugu

Reaktiivjõu põhimõte on tuntud juba väga pikka aega. R. d. esivanemaks võib pidada Heroni palli. Tahkekütuse rakettmootorid – pulberraketid – ilmusid Hiinas 10. sajandil. n. e. Sadu aastaid kasutati selliseid rakette esmalt idas ja seejärel Euroopas ilutulestiku-, signaal- ja lahingurakettidena. 1903. aastal esitas K. E. Tsiolkovski oma teoses “Maailmaruumi uurimine reaktiivinstrumentidega” esimesena maailmas vedelate rakettmootorite teooria aluspõhimõtted ja pakkus välja vedelkütuse rakettmootori põhielemendid. disain. Esimesed Nõukogude vedelad rakettmootorid - ORM, ORM-1, ORM-2 konstrueeris V. P. Glushko ja loodi tema juhtimisel aastatel 1930-31 Gas Dynamics Laboratory (GDL) juures. 1926. aastal lasi R. Goddard välja raketi, kasutades vedelkütust. Esimese elektrotermilise RD lõi ja katsetas Glushko GDL-is aastatel 1929-33.

1939. aastal katsetas NSV Liit I. A. Merkulovi konstrueeritud reaktiivmootoritega rakette. Esimene turboreaktiivmootori skeem? pakkus välja vene insener N. Gerasimov 1909. aastal.

1939. aastal hakati Leningradis Kirovi tehases ehitama A. M. Ljulka projekteeritud turboreaktiivmootoreid. Loodud mootori katsetamist takistas Suur Isamaasõda aastatel 1941-45. 1941. aastal paigaldati F. Whittle'i (Suurbritannia) konstrueeritud turboreaktiivmootor esmakordselt lennukile ja seda katsetati. Suur tähtsus R.D loomine põhines Vene teadlaste S. S. Neždanovski, I. V. Meshchersky, N. E. Žukovski teoreetilistel töödel, prantsuse teadlase R. Hainault-Peltry ja Saksa teadlase G. Oberthi töödel. Oluline panus WRD loomisse oli Nõukogude teadlase B. S. Stechkini töö “Õhureaktiivmootori teooria”, mis avaldati 1929. aastal.

R.D-l on erinevad eesmärgid ja nende rakendusala laieneb pidevalt.

Radariajameid kasutatakse kõige laialdasemalt erinevat tüüpi lennukitel.

Enamik sõjaväe- ja tsiviillennukeid üle maailma on varustatud turboreaktiivmootorite ja möödavooluturboreaktiivmootoritega ning neid kasutatakse helikopterites. Need radarimootorid sobivad lendudeks nii allahelikiirusel kui ka ülehelikiirusel; Neid paigaldatakse ka mürsuga lennukitele, ülehelikiirusega turboreaktiivmootoreid saab kasutada kosmoselennukite esimestes etappides. Ramjet-mootorid on paigaldatud õhutõrjejuhitavatele rakettidele, tiibrakettidele ja ülehelikiirusega püüduritele. Helikopteritel kasutatakse allahelikiirusega reaktiivmootoreid (paigaldatud pearootori labade otstesse). Impulssreaktiivmootoritel on madal tõukejõud ja need on mõeldud ainult allahelikiirusega lennukitele. Teise maailmasõja ajal 1939-45 olid need mootorid varustatud V-1 mürsulennukitega.

Ruleerimisteed kasutatakse enamasti kiirlennukitel.

Vedelrakettmootoreid kasutatakse kosmoselaevade ja kosmoselaevade kanderakettidel tõuke-, pidurdus- ja juhtimismootoritena, samuti juhitavatel ballistilistel rakettidel. Tahkekütuse rakettmootoreid kasutatakse ballistilistes, õhutõrje-, tankitõrje- ja muudes sõjalistes rakettides, samuti kanderakettidel ja kosmosesõidukitel. Väikeseid tahkekütuse mootoreid kasutatakse õhusõidukite õhkutõusmisel võimenditena. Kosmoselaevadel saab kasutada elektrilisi rakettmootoreid ja tuumarakettmootoreid.

See võimas tüvi, otsereaktsiooni põhimõte sünnitas aga hiiglasliku võra reaktiivmootorite perekonna "sugupuule". Tutvuda selle võra peamiste harudega, kroonides otsese reaktsiooni “tüve”. Peagi, nagu pildilt näha (vt allpool), jaguneb see tüvi kaheks osaks, justkui pikselöögist poolitatud. Mõlemad uued pakiruumid on võrdselt kaunistatud võimsate kroonidega. See jagunemine tekkis seetõttu, et kõik "keemilised" reaktiivmootorid on jagatud kahte klassi sõltuvalt sellest, kas nad kasutavad töötamiseks välisõhku või mitte.

Üks äsja moodustatud pagasiruumi on õhku hingavate mootorite klass (WRE). Nagu nimi ise näitab, ei saa nad töötada väljaspool atmosfääri. Sellepärast on need mootorid aluseks kaasaegne lennundus, nii mehitatud kui ka mehitamata. WRD-d kasutavad kütuse põletamiseks õhuhapnikku, ilma selleta ei toimu mootoris põlemisreaktsioon. Kuid siiski kasutatakse praegu kõige laialdasemalt turboreaktiivmootoreid.

(turboreaktiivmootorid), mis on paigaldatud peaaegu kõigile kaasaegsetele lennukitele ilma eranditeta. Nagu kõik mootorid, mis kasutavad atmosfääriõhku, vajavad turboreaktiivmootorid spetsiaalset seadet õhu kokkusurumiseks, enne kui see põlemiskambrisse juhitakse. Lõppude lõpuks, kui rõhk põlemiskambris ei ületa oluliselt atmosfäärirõhku, siis gaasid ei voola mootorist suuremal kiirusel välja - see on rõhk, mis surub need välja. Kuid madalal heitgaasikiirusel on mootori tõukejõud madal ja mootor tarbib palju kütust; selline mootor ei leia rakendust. Turboreaktiivmootoris kasutatakse õhu kokkusurumiseks kompressorit ja mootori konstruktsioon sõltub suuresti kompressori tüübist. On aksiaal- ja tsentrifugaalkompressoritega mootoreid, aksiaalkompressoritel võib olla vähem või vähem tänu meie süsteemi kasutamise eest rohkem tihendusastmed, olla üks või kaks kaskaad jne. Kompressori juhtimiseks on turboreaktiivmootoril gaasiturbiin, mis annab mootorile nime. Kompressori ja turbiini tõttu on mootori konstruktsioon üsna keeruline.

Mittekompressor-õhuga hingavad mootorid on disainilt palju lihtsamad, milles vajalik rõhutõus saavutatakse muude meetoditega, millel on nimetused: pulseerivad ja reaktiivmootorid.

Pulseerivas mootoris teeb seda tavaliselt mootori sisselaskeavasse paigaldatud klapivõre; kui uus osa kütuse-õhu segu täidab põlemiskambri ja selles tekib sähvatus, sulguvad klapid, isoleerides põlemiskambri põlemiskambrist. mootori sisselaskeava. Selle tulemusena suureneb rõhk kambris ja gaasid tormavad läbi joaotsiku välja, misjärel kogu protsessi korratakse.

Teist tüüpi, otsevooluga mittekompressormootoris pole isegi seda klapivõret ja rõhk põlemiskambris tõuseb suure pöörete rõhu mõjul, s.t. pidurdades lennu ajal mootorisse sisenevat vastutulevat õhuvoolu. On selge, et selline mootor on võimeline töötama ainult siis, kui lennukid See lendab juba üsna suure kiirusega, pargituna ei tekita see tõukejõudu. Aga väga suur kiirus 4-5 korda helikiirusest suurem reaktiivmootor arendab sellistes tingimustes väga suurt tõukejõudu ja tarbib vähem kütust kui ükski teine "keemiline" reaktiivmootor. Sellepärast ramjetmootorid.

Reaktiivmootoriga ülehelikiirusega lennukite (ramjetmootorite) aerodünaamilise konstruktsiooni eripära on tingitud spetsiaalsete kiirendusmootorite olemasolust, mis tagavad reaktiivmootori stabiilse töö alustamiseks vajaliku kiiruse. See muudab konstruktsiooni sabaosa raskemaks ja nõuab stabilisaatorite paigaldamist, et tagada vajalik stabiilsus.

Reaktiivmootori tööpõhimõte.

Kaasaegsed erinevat tüüpi võimsad reaktiivmootorid põhinevad otsereaktsiooni põhimõttel, s.o. loomise põhimõte edasiviiv jõud(või tõukejõud) mootorist voolava "tööaine" voo, tavaliselt kuumade gaaside reaktsiooni (tagasilöögi) kujul.

Kõigis mootorites on kaks energia muundamise protsessi. Esmalt muundatakse kütuse keemiline energia põlemisproduktide soojusenergiaks ning seejärel kasutatakse soojusenergiat mehaaniliste tööde tegemiseks. Selliste mootorite hulka kuuluvad autode kolbmootorid, diiselvedurid, elektrijaamade auru- ja gaasiturbiinid jne.

Vaatleme seda protsessi seoses reaktiivmootoritega. Alustame mootori põlemiskambrist, milles olenevalt mootori tüübist ja kütuseliigist on ühel või teisel viisil juba tekkinud põlev segu. See võib olla näiteks õhu ja petrooleumi segu, nagu tänapäevase reaktiivlennuki turboreaktiivmootoris, või vedela hapniku ja alkoholi segu, nagu mõnes vedelas rakettmootoris, või lõpuks mõni tahke raketikütus pulbri jaoks. raketid. Tuleohtlik segu võib põleda, s.t. astuvad keemilisesse reaktsiooni energia kiire vabanemisega soojuse kujul. Võime vabastada energiat keemilise reaktsiooni käigus on segu molekulide potentsiaalne keemiline energia. Molekulide keemilist energiat seostatakse nende struktuuri iseärasustega, täpsemalt nende elektrooniliste kestade ehitusega, s.t. see elektronipilv, mis ümbritseb molekuli moodustavate aatomite tuumasid. Keemilise reaktsiooni tulemusena, mille käigus osad molekulid hävivad ja teised tekivad, toimub loomulikult elektronkestade ümberstruktureerimine. Selles ümberkorraldamises on vabaneva keemilise energia allikas. Näha on, et reaktiivmootorite kütusteks saavad olla ainult need ained, mis mootoris toimuva keemilise reaktsiooni (põlemise) käigus eraldavad küllaltki palju soojust ja moodustavad ka suure hulga gaase. Kõik need protsessid toimuvad põlemiskambris, kuid keskendugem reaktsioonile mitte molekulaarsel tasemel (seda on juba eespool käsitletud), vaid töö "faasides". Kuni põlemise alguseni on segul suur potentsiaalse keemilise energia varu. Siis aga haaras leek segu endasse, veel hetk – ja keemiline reaktsioon oligi läbi. Nüüd on kamber põleva segu molekulide asemel täidetud põlemisproduktide molekulidega, mis on tihedamalt "pakitud". Vabaneb liigne sidumisenergia, mis on toimunud põlemisreaktsiooni keemiline energia. Seda liigset energiat omavad molekulid kandsid selle peaaegu koheselt üle teistele molekulidele ja aatomitele sagedaste kokkupõrgete tagajärjel. Kõik molekulid ja aatomid põlemiskambris hakkasid liikuma suvaliselt, kaootiliselt oluliselt suurema kiirusega ning gaaside temperatuur tõusis. Nii muudeti kütuse potentsiaalne keemiline energia põlemisproduktide soojusenergiaks.

Sarnane üleminek viidi läbi kõigis teistes soojusmootorites, kuid reaktiivmootorid erinevad neist põhimõtteliselt kuumade põlemisproduktide edasise saatuse poolest.

Pärast seda, kui soojusmasinas on tekkinud suurt soojusenergiat sisaldavad kuumad gaasid, tuleb see energia muundada mehaaniliseks energiaks. Lõppude lõpuks teenivad mootorid jõudlust mehaaniline töö, millegi “liigutada”, tööle panna, pole vahet, kas dünamo, palun lisa elektrijaama, diiselveduri, auto või lennuki joonised.

Selleks, et gaaside soojusenergia muutuks mehaaniliseks energiaks, peab nende maht suurenema. Sellise paisumise korral teevad gaasid tööd, mis tarbivad nende sise- ja soojusenergiat.

Kolbmootori puhul suruvad paisuvad gaasid silindri sees liikuvale kolvile, kolb surub kepsu, mis siis mootori väntvõlli pöörleb. Võll on ühendatud dünamo rootoriga, diiselveduri või auto veotelgedega või lennuki propelleriga - mootor teeb kasulikku tööd. Aurumasinas või gaasiturbiinis panevad gaasid paisudes turbiini võlliga ühendatud ratta pöörlema – siin pole vaja ülekande väntmehhanismi, mis on turbiini üks suuri eeliseid.

Gaasid paisuvad loomulikult ka reaktiivmootoris, sest ilma selleta nad tööd ei tee. Kuid sel juhul ei kulu paisutustööd võlli pöörlemisele. Seotud ajamimehhanismiga, nagu ka teistel soojusmootoritel. Reaktiivmootori eesmärk on erinev - tekitada reaktiivtõukejõud ja selleks on vaja, et mootorist voolaks suurel kiirusel välja gaaside voog - põlemisproduktid: selle voo reaktsioonijõuks on mootori tõukejõud. . Järelikult tuleb mootoris kütuse põlemisel tekkivate gaasiliste saaduste paisumistöö kulutada gaaside endi kiirendamisele. See tähendab, et gaaside soojusenergia reaktiivmootoris tuleb teisendada nende kineetiliseks energiaks – molekulide juhuslik kaootiline soojusliikumine tuleb asendada nende organiseeritud vooluga ühes kõigile ühises suunas.

Mootori üks olulisemaid osi, nn reaktiivotsik, täidab seda eesmärki. Ükskõik, mis tüüpi see või teine reaktiivmootor kuulub, on see tingimata varustatud düüsiga, mille kaudu kuumad gaasid - mootoris kütuse põlemisproduktid - voolavad mootorist suurel kiirusel välja. Mõnes mootoris sisenevad gaasid düüsi kohe pärast põlemiskambrit, näiteks rakett- või reaktiivmootorites. Teistes, turboreaktiivmootorites, läbivad gaasid esmalt turbiini, kuhu nad eraldavad osa oma soojusenergiast. Sel juhul kasutatakse seda kompressori käitamiseks, mis surub põlemiskambri ees oleva õhu kokku. Kuid nii või teisiti on otsik mootori viimane osa - gaasid voolavad sellest läbi enne mootorist lahkumist.

Reaktiivdüüsil võib olenevalt mootori tüübist olla erinev kuju ja pealegi erinev konstruktsioon. Peamine on kiirus, millega gaasid mootorist välja voolavad. Kui see väljavoolukiirus ei ületa kiirust, millega helilained levivad väljavoolavates gaasides, siis on otsik lihtne silindriline või kitsenev toruosa. Kui väljavoolu kiirus peaks ületama heli kiirust, siis on otsik paisuva toru kujuline ehk esmalt kitsenev ja seejärel laienev (Lavl otsik). Ainult sellise kujuga torus, nagu näitavad teooria ja kogemused, saab gaasi kiirendada ülehelikiiruseni ja ületada "helibarjääri".

Reaktiivmootori skeem

Turboventilaatormootorit kasutatakse kõige laialdasemalt tsiviillennundus reaktiivmootor.

Mootorisse (1) sisenev kütus seguneb suruõhuga ja põleb põlemiskambris (2). Paisuvad gaasid pöörlevad suure kiirusega (3) ja väikese kiirusega turbiine, mis omakorda käitavad kompressorit (5), mis surub õhku põlemiskambrisse, ja ventilaatoreid (6), mis juhivad õhku läbi selle kambri ja suunavad see väljalasketorusse. Õhku välja tõrjudes annavad ventilaatorid täiendava tõukejõu. Seda tüüpi mootor on võimeline arendama tõukejõudu kuni 13 600 kg.

Järeldus

Reaktiivmootoril on palju imelisi omadusi, kuid peamine on see. Rakett ei vaja liikumiseks maad, vett ega õhku, kuna see liigub koosmõjul kütuse põlemisel tekkivate gaasidega. Seetõttu võib rakett liikuda õhuvabas ruumis.

K. E. Tsiolkovski on kosmoselendude teooria rajaja. Vene teadlane ja leiutaja Konstantin Eduardovitš Tsiolkovski andis esimest korda teadusliku tõestuse raketi kasutamise võimaluse kohta lendudeks avakosmosesse, Maa atmosfäärist kaugemale ja teistele Päikesesüsteemi planeetidele.

Bibliograafia

Noorte tehnikute entsüklopeediline sõnaraamat.

Soojusnähtused tehnoloogias.

Materjalid saidilt http://goldref.ru/;

Jet liikumine (2)
Abstraktne >> Füüsika
Mis on vormis reaktiivne pihustid väljutatakse reaktiivne mootor; mina ise reaktiivne mootor- energiamuundur... millega reaktiivne mootor mõjutab sellega varustatud seadet reaktiivne mootor. tõukejõud reaktiivne mootor sõltub...
Jet liikumine looduses ja tehnikas
Abstraktne >> Füüsika
Salpu edasi. Suurimat huvi pakub reaktiivne mootor kalmaar Kalmaar on kõige... st. aparaat koos reaktiivne mootor, kasutades seadmel endal asuvat kütust ja oksüdeerijat. Reaktiivne mootor- See mootor, muutes...
Reaktiivne Mitmekordne raketisüsteem BM-13 Katyusha
Abstraktne >> Ajaloolised tegelased
Lõhkepea ja pulber reaktiivne mootor. Peaosa on... süütenöör ja lisadetonaator. Reaktiivne mootor on põlemiskambriga, sisse... järsult suurenenud tulevõime reaktiivne

Veel 20. sajandi alguses. Vene teadlane K.E. Tsiolkovski ennustas, et pärast propellerlennukite ajastut saabub reaktiivlennukite ajastu. Ta uskus, et ainult reaktiivmootoriga on võimalik saavutada ülehelikiirust.

1937. aastal asus noor ja andekas disainer A.M. Lyulka pakkus välja esimese Nõukogude turboreaktiivmootori kujunduse. Tema arvutuste kohaselt võiks selline mootor kiirendada lennuki tollal enneolematutele kiirustele - 900 km/h! See tundus fantastiline ja noore disaineri ettepanekusse suhtuti ettevaatlikult. Kuid sellegipoolest algas töö selle mootoriga ja 1941. aasta keskpaigaks oli see peaaegu valmis. Kuid sõda algas ja disainibüroo, kus A.M. töötas. Lyulka evakueeriti sügavale NSV Liitu ja disainer ise suunati tööle tankimootorite kallal.

Kuid A.M. Ljulka polnud reaktiivlennuki loomise soovis üksi lennuki mootor. Vahetult enne sõda tegid V.F. projekteerimisbüroo insenerid. Bolkhovitinova - A.Ya. Bereznyak ja A.M. Isaev - pakkus välja vedelreaktiivmootoriga hävitaja-püüduri "BI-1" projekti.

Projekt kiideti heaks ja projekteerijad alustasid tööd. Vaatamata kõigile Suure esimese perioodi raskustele Isamaasõda, ehitati siiski eksperimentaalne "BI-1".

15. mail 1942 tõstis katsepiloot EY maailma esimese raketihävitaja õhku. Bahtšivandži. Katsed kestsid 1943. aasta lõpuni ja lõppesid kahjuks katastroofiga. Ühel katselennul saavutas Bahtšivandži kiiruseks 800 km/h. Kuid sellisel kiirusel kaotas lennuk ootamatult juhitavuse ja kihutas maa poole. Uus auto ja tema vapper testija suri.

Esimene Messer-schmitt Me-262 reaktiivmootoriga lennuk ilmus taevasse vahetult enne Teise maailmasõja lõppu. Seda toodeti metsas asuvates hästi maskeeritud tehastes. Üks neist Gorgaus asuvatest tehastest – Augsburgist 10 km lõuna pool mööda kiirteed – varustas lennuki tiibade, nina ja sabaosadega teisele lähedal asuvale puidutehasele, mis teostas lõpliku kokkupaneku ja võttis valmis lennuki otse kiirteelt üles. . Hoonete katused värviti roheliseks ja sellist “metsa” taime oli õhust peaaegu võimatu tuvastada. Kuigi liitlastel õnnestus tuvastada Me-262 õhkutõusid ja pommitada mitu katmata lennukit, suutsid nad tehase asukoha kindlaks teha alles pärast metsa hõivamist.

Reaktiivmootori avastaja, inglane Frank Whittle, sai patendi juba aastal 7930. Esimene reaktiivlennuk Glosteri lennuk ehitati 1941. aastal ja seda testiti mais. Valitsus loobus sellest – see polnud piisavalt võimas. Ainult sakslased paljastasid täielikult selle leiutise potentsiaali, 1942. aastal panid nad kokku Messerschmitt Me-262, millega nad võitlesid kuni sõja lõpuni. Esimene Nõukogude reaktiivlennuk oli MiG-9 ja selle "järglane" MiG-15 kirjutas ajalukku palju kuulsusrikkaid lehekülgi. lahingu ajalugu sõda Koreas (1950-1953).

Neil samadel aastatel hakati Nõukogude-Saksa rindel õhuüleoleku kaotanud fašistlikul Saksamaal üha enam arendama tööd reaktiivlennukitega. Hitler lootis, et nende lennukite abil haarab ta sõjas taas initsiatiivi ja saavutab võidu.

1944. aastal pandi masstootmisse reaktiivmootoriga varustatud lennuk Messerschmitt Me-262, mis ilmus peagi esirindele. Saksa piloodid olid selle ebatavalise masina suhtes väga ettevaatlikud, millel polnud tavalist propellerit. Lisaks tõmmati see 800 km/h lähedasel kiirusel sukeldusse ning autot oli võimatu sellest seisust välja saada. Seejärel andsid lennuüksused välja karmid juhised – mitte mingil juhul ei tohi kiirust tõsta 800 km/h-ni.

Kuid isegi selle piiranguga oli Me-262 kiirus kõigist teistest nende aastate hävitajatest parem. See võimaldas Hitleri komandöri hävituslennuk Kindral Holland kuulutas, et Me-262 on "ainus võimalus korraldada tegelik vastupanu vaenlasele".

Peal Ida rinne Me-262 ilmus sõja lõpus. Sellega seoses said disainibürood kiireloomulise ülesande luua seadmed Saksa reaktiivlennukite vastu võitlemiseks.

A.I. Mikoyan ja P.O. Seadme vööris asuva tavapärase kolbmootori abistamiseks lisas Sukhoi K.V. loodud mootor-kompressormootori. Kholštševnikov, paigaldades selle lennuki sabasse. Lisamootor tuli käivitada siis, kui lennukile oli vaja anda märkimisväärne kiirendus. Seda tingis asjaolu, et K.V. mootor Hholštševnikov töötas mitte rohkem kui kolm kuni viis minutit.

Esimesena lõpetas töö kiirhävitaja kallal A.I. Mikojan. Tema lennuk I-250 tõusis lendu märtsis 1945. Selle lennuki katsetamise käigus registreeriti rekordkiirus 820 km/h, mis saavutati esmakordselt NSV Liidus. Võitleja P.O. Sukhoi Su-5 läks katsetustele 1945. aasta aprillis ja pärast täiendava sabamootori sisselülitamist saavutati kiirus üle 800 km/h.

Nende aastate olud aga ei võimaldanud uusi kiirhävitajaid masstootmisse viia. Esiteks on sõda läbi, isegi kiidetud Me-262 ei aidanud taastada natsidele kaotatud õhuülemust.

Teiseks võimaldas Nõukogude pilootide oskus kogu maailmale tõestada, et tavalise tootmishävitajaga lennates saab alla tulistada isegi reaktiivlennukeid.

Paralleelselt "tõukava" mootor-kompressormootoriga varustatud lennuki arendamisega P.O. projekteerimisbüroos. Sukhoi lõi hävitaja Su-7, milles disainer V.P. välja töötatud vedelikujoa RD-1 töötas koos kolbmootoriga. Glushko.

Lennud Su-7-ga algasid aastal 1945. Seda katsetas piloot G. Komarov. RD-1 sisselülitamisel tõusis lennuki kiirus keskmiselt 115 km/h. See oli hea tulemus, kuid peagi tuli katsed reaktiivmootori sagedase rikke tõttu katkestada.

Sarnane olukord tekkis S.A. projekteerimisbüroodes. Lavochkin ja AS. Jakovleva. Ühel eksperimentaalsel lennukil La-7R plahvatas kiirendi lennu ajal, katsepiloodil õnnestus imekombel põgeneda. Kuid Yak-3 katsetamisel RD-1 võimendiga lennuk plahvatas ja selle piloot hukkus. Õnnetuste sagenemine tõi kaasa asjaolu, et lennukite katsetamine RD-1-ga lõpetati. Lisaks sai selgeks, et kolbmootorid vahetatakse välja uute – reaktiivmootorite – vastu.

Pärast Saksamaa lüüasaamist sai NSVL trofeedeks Saksa mootoritega reaktiivlennukid. Lääneliitlased said fašistlikelt tehastelt mitte ainult reaktiivlennukite ja nende mootorite näidiseid, vaid ka nende arendajaid ja seadmeid.

Reaktiivlennukite ehitamise kogemuse saamiseks otsustati kasutada Saksa JUMO mootoreid. 004" ja "BMW-003" ning seejärel looge nende põhjal oma. Neid mootoreid nimetati "RD-10" ja "RD-20". Lisaks on disainerid A.M. Lyulke, A.A. Mikulin, V.Ya. Klimovi ülesandeks oli luua "täielikult nõukogudeaegne" lennuki reaktiivmootor.

Sel ajal, kui “mootorimehed” töötasid, oli P.O. Sukhoi töötas välja hävitaja Su-9. Selle disain tehti kahe mootoriga lennukite skeemi järgi - tiibade alla paigutati kaks kinnipüütud JUMO-004 (RD-10) mootorit.

Tushino lennuvälja lennuväljal viidi läbi reaktiivmootori RA-7 maapealsed katsed. Töötamise ajal tegi see kohutavat häält ning eraldas oma düüsist suitsu- ja tulepilvi. Leekidest kohin ja kuma oli märgatav isegi Moskva Sokoli metroojaamas. Oli ka uudishimu. Ühel päeval kihutas lennuväljale mitu tuletõrjeautot, mille moskvalased kutsusid tulekahju kustutama.

Vaevalt saaks lennukit Su-9 lihtsalt hävitajaks nimetada. Piloodid nimetasid seda tavaliselt "raskehävitajaks", kuna täpsem nimi - hävitaja-pommitaja - ilmus alles 50ndate keskel. Kuid oma võimsas kahuris ja pommirelvad Su-9 võiks vabalt pidada sellise lennuki prototüübiks.

Sellisel mootorite paigutusel oli nii puudusi kui ka eeliseid. Puuduste hulgas on suur vedama, mis on loodud tiibade all asuvate mootorite poolt. Kuid teisest küljest võimaldas mootorite paigutamine spetsiaalsetesse päramootorite gondlitesse neile takistamatut juurdepääsu, mis oli oluline remondi ja reguleerimise jaoks.

Lisaks reaktiivmootoritele sisaldas Su-9 lennuk palju "värsket" disainilahendused. Nii et näiteks P.O. Sukhoi paigaldas oma lennukile spetsiaalse elektromehhanismi abil juhitava stabilisaatori, käivituspulberkiirendid, piloodi katkuistme ja piloodi kokpitti katva varikatuse hädaolukorra vabastamise seadme, maandumisklapiga õhkpidurid ja pidurduslangevarju. Võib öelda, et Su-9 loodi täielikult uuendustest.

Varsti ehitati hävitaja Su-9 prototüüpversioon. Tähelepanu juhiti aga asjaolule, et sellel pöörete sooritamine on piloodile füüsiliselt raske.

Selgus, et kiiruste ja lennukõrguse kasvades muutub piloodil järjest keerulisemaks juhtseadmetega toime tulla ning seejärel toodi lennuki juhtimissüsteemi uus seade - roolivõimendile sarnanev võimendus. Kuid neil aastatel tekitas vaidlusi keeruka hüdroseadme kasutamine lennukis. Isegi kogenud lennukidisainerid olid selle suhtes skeptilised.

Ja ometi paigaldati võimendi Su-9-le. Sukhoi oli esimene, kes suunas täielikult jõupingutused lennuki juhtpulgalt hüdrosüsteemile. Pilootide positiivne reaktsioon ei lasknud end kaua oodata. Lennukiga lendamine on muutunud nauditavamaks ja vähem väsitavaks. Manööver lihtsustati ja sai võimalikuks kõigil lennukiirustel.

Olgu lisatud, et disaini täiuslikkuse saavutamisel on P.O. Sukhoi "kaotas" Mikojani ja Jakovlevi büroode vahelises konkurentsis. NSV Liidu esimesed reaktiivhävitajad - MiG-9 ja Jak-15 - tõusid õhku samal päeval - 26. aprillil 1946. Nad võtsid osa õhuparaadist Tushino linnas ja pandi kohe tootmisse. Ja Su-9 ilmus õhku alles novembris 1946. Sõjaväelastele see aga väga meeldis ja 1947. aastal soovitati seda masstootmiseks. Kuid see ei läinud tootmisse - lennukitehased olid juba hõivatud MiG ja Yakovi reaktiivlennukite tootmisega. Jah ja P.O. Selleks ajaks oli Sukhoi juba lõpetamas tööd uue, arenenuma masina - hävitaja Su-11 kallal.

20. sajandi esimese kümnendi lõpuks. Britid jäid lennukitootmise vallas oma Prantsuse kolleegidest oluliselt maha. Mobilisatsiooni väljakuulutamise ajaks 1914. aastal koosnes suurem osa riigi lennupargist lennukitest välismaist toodangut, enamasti prantsuse keel. See mahajäämus oli aga lühiajaline. Riigi suur majanduslik, tehniline ja teaduslik potentsiaal võimaldas Esimese maailmasõja keskpaigaks...

Kätte on jõudnud 20. sajandi teine pool. Palju muudatusi läbinud lennuki disain omandas lõpuks oma tuttava välimuse. Nelik- ja kolmlennukid on unustusehõlma vajunud ning kahetasandilise konstruktsiooni järgi ehitatud seadmeid praktiliselt ei kasutata. Ja seetõttu, kui tekstis esineb mõiste “tiib”, ei kujuta me oma kujutluses ette neid fantastilisi “misid”, mis 20. sajandi alguses taevasse tõusid, vaid...

Lisaks lendamisearmastusele ühendab piloote üle maailma veel üks asjaolu - olenemata sellest, kas nad on nüüd sõjaväe- või tsiviillennunduses, algas nende teekond taevasse väikese õppejõulennuki lennutamisest. Lennuk AIR-14 loodi A.S.i juhtimisel. Jakovlev aastal 1937. See oli üheistmeline trenažöör ja sportlennuk, mis läks…

Edasine areng helikopterite tootmise katkestas Esimene maailmasõda. Kuna sellel hämmastaval seadmel polnud enne selle käivitamist aega oma "kasulikkust" sõjaväe jaoks tõestada, unustasid nad mõneks ajaks pöörlevate tiibadega lennukid ja pühendasid kõik oma jõupingutused lennukiehituse arendamisele. Kuid niipea, kui inimkond verise sõja lõpetas, erinevad riigidüle maailma, teavet...

"Inimene lendab, tuginedes mitte oma lihaste, vaid mõistuse tugevusele." MITTE. Žukovski Mõiste “aeronautika” tähendas ka lendamist õhust raskematel sõidukitel (lennukid, purilennukid). Inimesed hakkasid aga lendamisest unistama palju varem. Olles ehitanud masinaid, mis suudavad liikuda maal, edestada kiiremaid loomi ja laevu, mis vaidlesid veeelemendi elanikega, kaua aega jätkas...

Verise Esimese maailmasõja õudused üle elanud, uskusid inimesed, et nüüd saab maa peal rahu pikaks ajaks, sest selle eest maksti väga kõrget hinda. Kuid see oli vaid katse soovmõtlemist mööda saata. Ajaloolased, poliitikud ja sõjaväelased mõistsid, et see pole veel rahu, vaid suure tõenäosusega puhkeaeg kahe sõja vahel. Ja selleks olid põhjused. Esiteks…

Kui keegi teist on kunagi lasketiirus lasknud püssi, siis teate, mida tähendab sõna "tagasilöögid". Las ma selgitan teistele. Olete ilmselt rohkem kui korra näinud, kuidas paadist vette hüpanud sukelduja lükkab selle vastassuunas. Rakett lendab sama, kuid keerukama põhimõtte järgi ja selle protsessi lihtsustatud versioon on täpselt see, mida see esindab...

Meie planeedi pindala on 510,2 miljonit km2, millest ainult 29,2% moodustab maismaa. Ülejäänud Maa territooriumi katab Maailma ookean, mis loob täiesti tasase pinna, mille pindala on sadu miljoneid ruutkilomeetreid. Selliste lennurada hiiglaslik suurus Raske on isegi ette kujutada. Ja mis kõige tähtsam – takistusteta: startige sealt, kus teile kõige mugavam on, ärge maanduge...

Esimene Nõukogude helikopter ehitati TsAGI müüride vahel A.M. juhtimisel. Tšeremuhhin augustis 1930. Seal tuletõrjuja A.M. juuresolekul. TsAGI 1-EA katsesõiduki osalise tööajaga piloot Cheremukhin viis läbi esimesed maapealsed katsed. Pärast seda transporditi seade ühele Moskva lähedal asuvale sõjaväelennuväljale. 1925. aasta kevadel jõudis Venemaa üks vanemaid kopteripiloote...

Kahjuks ei tea keegi, millal inimene esimest korda pea taeva poole tõstis ja selle hirmuäratavat suurust ja samas fantastilist ilu märkas. Samuti ei tea me aega, millal inimene esimest korda õhus lendlevaid linde märkas ja pähe tekkis mõte neile järgneda. Nagu iga teekond, isegi pikim, algab...