REAKTYVINIS VARIKLIS, variklis, sukuriantis judėjimui reikalingą traukos jėgą, paversdamas potencinę energiją į reaktyviosios darbinio skysčio srovės kinetinę energiją. Darbinis skystis m variklių atžvilgiu suprantamas kaip medžiaga (dujos, skystis, kieta), kurios pagalba kuro degimo metu išsiskirianti šiluminė energija paverčiama naudingu mechaniniu darbu. Dėl darbinio skysčio nutekėjimo iš variklio antgalio susidaro reaktyvioji jėga, kuri yra nukreipta į erdvę priešinga purkštuko ištekėjimui kryptimi. Įvairių rūšių energija (cheminė, branduolinė, elektros, saulės) reaktyviniame variklyje gali būti paversta kinetine (didelio greičio) reaktyvinio srauto energija.

Reaktyvinis variklis (tiesioginės reakcijos variklis) sujungia patį variklį su varomuoju įtaisu, t.y. jis atlieka savo judėjimą nedalyvaudamas tarpiniams mechanizmams. Norint sukurti reaktyvinio variklio naudojamą reaktyvinę trauką (variklio trauką), reikia: pradinės (pirminės) energijos šaltinio, kuris paverčiamas reaktyvinio srauto kinetine energija; darbinis skystis, kuris iš reaktyvinio variklio išmetamas reaktyvinės srovės pavidalu; pats reaktyvinis variklis yra energijos keitiklis. Variklio trauka - tai reaktyvioji jėga, atsirandanti dėl dujų dinaminių slėgio ir trinties jėgų, veikiančių variklio vidinį ir išorinį paviršių. Atskirkite vidinę trauką (reaktyvinę trauką) – visų variklį veikiančių dujų dinaminių jėgų, neįskaitant išorinio pasipriešinimo, ir efektyviosios traukos, atsižvelgiant į išorinį jėgainės pasipriešinimą, rezultatą. Pradinė energija kaupiama orlaivyje ar kitoje transporto priemonėje su reaktyviniu varikliu (cheminis kuras, branduolinis kuras) arba (iš esmės) gali būti gaunama iš išorės (saulės energija).

Darbiniam skysčiui gauti reaktyviniame variklyje gali būti naudojama medžiaga, paimta iš aplinkos (pavyzdžiui, oro ar vandens); medžiaga, esanti aparato bakuose arba tiesiai reaktyvinio variklio kameroje; iš aplinkos patenkančių ir transporto priemonėje laikomų medžiagų mišinys. Šiuolaikiniuose reaktyviniuose varikliuose cheminė energija dažniausiai naudojama kaip pirminė energija. Šiuo atveju darbinis skystis yra karštos dujos - cheminio kuro degimo produktai. Kai veikia reaktyvinis variklis, degimo medžiagų cheminė energija paverčiama degimo produktų šilumine energija, o karštų dujų šiluminė energija paverčiama mechanine reaktyvinio srauto, taigi ir aparato, ant kurio juda, transliacinio judėjimo energija. variklis sumontuotas.

Kaip veikia reaktyvinis variklis

Reaktyviniame variklyje (1 pav.) į variklį patenka oro srautas, susitinka su dideliu greičiu besisukančiomis turbinomis. kompresorius , kuris siurbia orą iš išorinės aplinkos (naudojant įmontuotą ventiliatorių). Taigi išspręstos dvi užduotys - pirminis oro įsiurbimas ir viso variklio aušinimas. Kompresorių turbinų mentės apie 30 ir daugiau kartų suspaudžia orą ir „įstumia“ jį (siurblį) į degimo kamerą (susidaro darbinis skystis), kuri yra pagrindinė bet kurio reaktyvinio variklio dalis. Degimo kamera taip pat veikia kaip karbiuratorius, maišantis degalus su oru. Tai gali būti, pavyzdžiui, oro ir žibalo mišinys, kaip šiuolaikinio reaktyvinio lėktuvo turboreaktyviniame variklyje, arba skysto deguonies ir alkoholio mišinys, kaip kai kuriuose skystojo kuro raketiniuose varikliuose, arba kietasis kuras, skirtas miltelinėms raketoms. Susidarius kuro-oro mišiniui, jis užsidega ir išsiskiria energija šilumos pavidalu, tai yra tik medžiagos, kurios variklyje vykstant cheminei reakcijai (degimui) išskiria daug šilumos, taip pat susidaro didelis kiekis dujų, gali būti naudojamas kaip kuras reaktyviniams varikliams ...

Uždegimo procese įvyksta didelis mišinio ir aplinkinių dalių kaitinimas, taip pat tūrinis išsiplėtimas. Tiesą sakant, reaktyvinis variklis naudoja valdomą sprogimą. Reaktyvinio variklio degimo kamera yra viena karščiausių jo dalių (temperatūra joje siekia 2700 ° C), jis turi būti nuolat intensyviai aušinamas. Reaktyviniame variklyje yra antgalis, per kurį iš variklio dideliu greičiu išteka karštos dujos – degalų degimo variklyje produktai. Kai kuriuose varikliuose dujos patenka į purkštuką iš karto po degimo kameros, pavyzdžiui, raketiniuose ar reaktyviniuose varikliuose. Turboreaktyviniuose varikliuose dujos po degimo kameros pirmiausia praeina turbina , kuriai jie atiduoda dalį savo šiluminės energijos kompresoriui, kuris skirtas suspausti orą prieš degimo kamerą, varyti. Tačiau vienaip ar kitaip, antgalis yra paskutinė variklio dalis - dujos teka per jį prieš paliekant variklį. Jis sudaro tiesioginį srautą. Į purkštuką nukreipiamas šaltas oras, kurį kompresorius priverčia vėsinti vidines variklio dalis. Reaktyvinis antgalis gali būti įvairių formų ir konstrukcijų, priklausomai nuo variklio tipo. Jei ištekėjimo greitis turi viršyti garso greitį, tada antgaliui suteikiama besiplečiančio vamzdžio forma arba pirmiausia susiliejančio, o paskui besiplečiančio (Laval antgalis). Tik tokios formos vamzdyje dujas galima pagreitinti iki viršgarsinio greičio, peržengti „garso barjerą“.

Priklausomai nuo to, ar veikiant reaktyviniam varikliui naudojama aplinka, jie skirstomi į dvi pagrindines klases - reaktyviniai varikliai(VPD) ir raketų varikliai(RD). Visi VPD – šiluminiai varikliai, kurio darbinis skystis susidaro vykstant degiosios medžiagos oksidacijos reakcijai su atmosferos deguonimi. Iš atmosferos patenkantis oras sudaro didžiąją VPD darbinio skysčio dalį. Taigi aparatas, turintis VPD, turi energijos šaltinį (kurą) ir didžiąją dalį darbinio skysčio pasiima iš aplinkos. Tai yra turboreaktyvinis variklis (turboreaktyvinis variklis), reaktyvinis variklis (ramjet variklis), pulsuojantis reaktyvinis variklis (PuVRD), hipergarsinis reaktyvinis variklis (scramjet engine). Priešingai nei VPD, visi riedėjimo tako darbinio skysčio komponentai yra transporto priemonėje, kurioje įrengtas riedėjimo takas. Dėl to, kad nėra oro sraigto, sąveikaujančio su aplinka, ir visų darbinio skysčio komponentų transporto priemonėje, riedėjimo takas yra tinkamas eksploatuoti erdvėje. Taip pat yra kombinuotų raketų variklių, kurie tarsi yra abiejų pagrindinių tipų derinys.

Pagrindinės reaktyvinių variklių charakteristikos

Pagrindinis reaktyvinį variklį apibūdinantis techninis parametras yra trauka – jėga, kurią variklis sukuria aparato judėjimo kryptimi, specifinis impulsas – variklio traukos ir raketų kuro (darbinio skysčio) masės, sunaudoto per 1 s, santykis arba identiška charakteristika - specifinės degalų sąnaudos (degalų kiekis, sunaudojamas per 1 s 1 N reaktyvinio variklio sukurtos traukos), variklio savitasis sunkumas (darbinės būklės reaktyvinio variklio masė, tenkanti jo sukurtam traukos vienetui ). Daugelio tipų reaktyviniams varikliams matmenys ir tarnavimo laikas yra svarbios charakteristikos. Specifinis impulsas yra variklio tobulumo ar kokybės matas. Pateiktoje diagramoje (2 pav.) grafiškai pavaizduotos viršutinės šio rodiklio vertės skirtingų tipų reaktyviniams varikliams, priklausomai nuo skrydžio greičio, išreikštos Macho skaičiumi, leidžiančiu matyti taikymo sritį. kiekvieno variklio tipo. Šis skaičius taip pat yra variklio ekonomiškumo matas.

Trauka – jėga, kuria reaktyvinis variklis veikia aparatą su šiuo varikliu – nustatoma pagal formulę: $$ P = mW_c + F_c (p_c - p_n), $$čia $ m $ yra darbinio skysčio masės srautas (masės srautas) 1 s; $ W_c $ - darbinio skysčio greitis purkštuko sekcijoje; $ F_c $ - purkštuko išleidimo zona; $ p_c $ - dujų slėgis purkštuko sekcijoje; $ p_n $ - aplinkos slėgis (dažniausiai atmosferos slėgis). Kaip matyti iš formulės, reaktyvinio variklio trauka priklauso nuo aplinkos slėgio. Daugiausia yra tuštumose, o mažiausiai – tankiausiuose atmosferos sluoksniuose, tai yra, kinta priklausomai nuo erdvėlaivio su reaktyviniu varikliu skrydžio aukščio virš jūros lygio, jei kalbama apie skrydį Žemės atmosferoje. . Specifinis reaktyvinio variklio impulsas yra tiesiogiai proporcingas darbinio skysčio nutekėjimo iš purkštuko greičiui. Ištekėjimo greitis didėja didėjant ištekančio darbinio skysčio temperatūrai ir mažėjant kuro molekulinei masei (kuo mažesnė kuro molekulinė masė, tuo didesnis dujų tūris, susidarantis jam degant, ir dėl to jų nutekėjimo greitis). Kadangi degimo produktų (darbinio skysčio) srautą lemia degalų komponentų fizikinės ir cheminės savybės bei variklio konstrukcijos ypatybės, kurios yra pastovios vertės, kai reaktyvinio variklio darbo režimo pokyčiai nėra labai dideli, reaktyviąją jėgą daugiausia lemia masės sekundės degalų sąnaudos ir ji svyruoja labai plačiose ribose (minimaliai elektriniams – maksimali skysto ir kietojo kuro raketiniams varikliams). Mažos traukos reaktyviniai varikliai daugiausia naudojami orlaivių stabilizavimo ir valdymo sistemose. Erdvėje, kur gravitacinės jėgos jaučiamos silpnai ir praktiškai nėra aplinkos, kurios pasipriešinimą tektų įveikti, jas galima panaudoti pagreičiui. Riedėjimo takai su maksimalia trauka yra būtini raketoms paleisti dideliais atstumais ir aukštyje, o ypač orlaiviams paleisti į kosmosą, t. y. pagreitinti juos iki pirmojo kosminio greičio. Šie varikliai sunaudoja labai daug degalų; dažniausiai jie veikia labai trumpai, pagreitindami raketas iki tam tikro greičio.

BVPD aplinkos orą naudoti kaip pagrindinį darbinio skysčio komponentą, daug ekonomiškiau. VPD gali nepertraukiamai veikti daug valandų, todėl juos patogu naudoti aviacijoje. Skirtingos schemos leido jas panaudoti orlaiviams, dirbantiems skirtingais skrydžio režimais. Plačiai naudojami turboreaktyviniai varikliai (TJE), montuojami beveik visuose be išimties šiuolaikiniuose lėktuvuose. Kaip ir visiems varikliams, kurie naudoja atmosferinį orą, turboreaktyviniams varikliams reikalingas specialus įtaisas, kuris suspaustų orą prieš tiekiant jį į degimo kamerą. Turboreaktyviniame variklyje kompresorius skirtas suspausti orą, o variklio konstrukcija labai priklauso nuo kompresoriaus tipo. Suslėgto oro reaktyviniai varikliai yra daug paprastesnės konstrukcijos, kuriuose būtinas slėgio padidinimas atliekamas kitais būdais; tai pulsuojantys ir reaktyviniai varikliai. Pulsuojančiame oro reaktyviniame variklyje (PUVRD) tai dažniausiai atlieka variklio įleidimo angoje sumontuotos vožtuvų grotelės, kai degimo kamerą užpildo nauja kuro ir oro mišinio dalis ir joje įvyksta blyksnis, vožtuvai užsidaro, izoliuojant degimo kamerą nuo variklio įleidimo angos. Dėl to slėgis kameroje pakyla, o dujos išsiveržia pro reaktyvinį antgalį, o po to visas procesas kartojamas. Kito tipo nekompresoriniame variklyje ramjet (ramjet) net nėra šios vožtuvo grotelės ir atmosferos oras, patenkantis į variklio įleidimo angą greičiu, lygiu skrydžio greičiui, dėl didelio greičio slėgio suspaudžiamas ir patenka. degimo kamerą. Įpurškiamas kuras išdega, padidėja srauto šilumos kiekis, kuris išteka per reaktyvinį antgalį didesniu nei skrydžio greitis. Dėl šios priežasties sukuriama reaktyvinio srauto trauka. Pagrindinis reaktyvinio variklio trūkumas yra nesugebėjimas savarankiškai užtikrinti orlaivio kilimo ir įsibėgėjimo (LA). Pirmiausia reikia paspartinti orlaivį iki greičio, kuriuo paleidžiamas ramjetas ir užtikrinamas stabilus jo veikimas. Viršgarsinių orlaivių su reaktyviniais varikliais (ramjet varikliais) aerodinaminės konstrukcijos ypatumas yra dėl to, kad yra specialių greitinančių variklių, užtikrinančių greitį, reikalingą stabiliam ramjetinio variklio darbui pradėti. Dėl to uodegos dalis tampa sunkesnė ir norint užtikrinti reikiamą stabilumą, reikia sumontuoti stabilizatorius.

Istorinė nuoroda

Reaktyvinio judėjimo principas žinomas jau seniai. Garnio rutulį galima laikyti reaktyvinio variklio protėviu. Kietieji raketiniai varikliai(Kieto kuro raketinis variklis) – parako raketos atsirado Kinijoje 10 amžiuje. n. NS. Šimtus metų tokios raketos pirmiausia buvo naudojamos Rytuose, o vėliau Europoje kaip fejerverkai, signalinės ir kovinės raketos. Svarbus reaktyvinio varymo idėjos vystymosi etapas buvo idėja panaudoti raketą kaip orlaivio variklį. Pirmą kartą ją suformulavo Rusijos revoliucionierius Narodnaya Volya N. I. Kibalchich, kuris 1881 m. kovo mėn., prieš pat jo egzekuciją, pasiūlė lėktuvo (raketos lėktuvo), naudojančio sprogstamųjų miltelinių dujų reaktyvinę trauką, schemą. Kietojo kuro raketų varikliai naudojami visų klasių karinėse raketose (balistinėse, priešlėktuvinėse, prieštankinėse ir kt.), kosmose (pavyzdžiui, kaip paleidimo ir varomieji varikliai) ir aviacijos technologijose (orlaivių kilimo greitintuvuose, sistemose). išmetimas) ir tt Maži kietojo kuro varikliai naudojami kaip greitintuvai orlaiviams kylant. Erdvėlaiviuose gali būti naudojami elektriniai raketų varikliai ir branduolinių raketų varikliai.

Dauguma karinių ir civilinių orlaivių visame pasaulyje yra aprūpinti turboreaktyviniais varikliais ir aplinkkelio turboreaktyviniais varikliais, jie naudojami sraigtasparniuose. Šie reaktyviniai varikliai tinka tiek ikigarsiniams, tiek viršgarsiniams skrydžiams; jie montuojami ir sviediniuose lėktuvuose, pirmuose etapuose gali būti naudojami viršgarsiniai turboreaktyviniai varikliai aviacijos ir erdvėlaiviai, raketų ir kosmoso technologijos ir kt.

Rusijos mokslininkų S. S. Neždanovskio, I. V. teorinis darbas. Meščerskis, N. Ye. Žukovskis, prancūzų mokslininko R. Eno-Peltry, vokiečių mokslininko G. Oberto darbai. Svarbus indėlis kuriant oro reaktyvinį variklį buvo sovietų mokslininko BS Stechkino darbas „Oro reaktyvinio variklio teorija“, paskelbtas 1929 m. Reaktyvinis variklis tam tikru mastu naudojamas daugiau nei 99% orlaivių. .

Dar XX amžiaus pradžioje. Rusų mokslininkas K.E. Ciolkovskis prognozavo, kad propelerinių lėktuvų eros ateis reaktyvinių lėktuvų era. Jis tikėjo, kad tik su reaktyviniu varikliu galima pasiekti viršgarsinį greitį.

1937 metais jaunas ir talentingas dizaineris A.M. Cradle pasiūlė pirmojo sovietinio turboreaktyvinio variklio projektą. Jo skaičiavimais, toks variklis galėjo pagreitinti lėktuvą iki tuo metu neregėto greičio – 900 km/h! Tai atrodė fantastiška, o į jaunos dizainerės pasiūlymą buvo žiūrima atsargiai. Tačiau vis dėlto prasidėjo šio variklio darbas, o 1941 m. viduryje jis buvo beveik paruoštas. Tačiau karas prasidėjo, o projektavimo biuras, kuriame A.M. Cradle, evakuotas giliai į SSRS, o pats dizaineris buvo perkeltas į tankų variklius.

Tačiau A.M. Cradle'as nebuvo vienas, siekdamas sukurti reaktyvinio lėktuvo variklį. Prieš karą projektavimo biuro inžinieriai V.F. Bolkhovitinova - A. Ya. Bereznyakas ir A.M. Isajevas - pasiūlė naikintuvo BI-1 su skysto kuro reaktyviniu varikliu projektą.

Projektas buvo patvirtintas ir projektuotojai kibo į darbus. Nepaisant visų pirmojo Didžiojo Tėvynės karo laikotarpio sunkumų, eksperimentinis BI-1 vis dėlto buvo pastatytas.

1942 m. gegužės 15 d. EY pilotas bandytojas į orą išskraidino pirmąjį pasaulyje raketinį naikintuvą. Bachčivandži. Bandymai tęsėsi iki 1943 m. pabaigos ir, deja, baigėsi katastrofa. Viename iš bandomųjų skrydžių Bachchivandžis pasiekė 800 km/val. greitį. Tačiau tokiu greičiu lėktuvas staiga nesuvaldė ir puolė ant žemės. Naujasis automobilis ir drąsus jo pilotas bandytojas žuvo.

Pirmasis reaktyvinis lėktuvas Messer-schmitt Me-262 pasirodė danguje prieš pat Antrojo pasaulinio karo pabaigą. Jis buvo gaminamas gerai užmaskuotose gamyklose miškuose. Viena iš šių gamyklų Gorgau – 10 km iki saugiklio nuo Augsburgo greitkelyje – tiekė orlaivio sparnus, nosį ir uodegą į kitą netoliese esančią „miško“ gamyklą, kuri atliko galutinį surinkimą ir pakėlė gatavą orlaivį tiesiai iš Autobahn. Pastatų stogai buvo nudažyti žaliai, o iš oro rasti tokį „miško“ augalą buvo beveik neįmanoma. Nors sąjungininkams pavyko aptikti Me-262 pakilimus ir subombardavo kelis neuždengtus lėktuvus, gamyklos vietą jiems pavyko nustatyti tik užėmus mišką.

Reaktyvinio variklio atradėjas anglas Frankas Whittle'as patentą gavo dar 7 930 m. Pirmasis reaktyvinis lėktuvas „Gloster“ buvo pastatytas 1941 m., o išbandytas gegužės mėn. Valdžia jo atsisakė – nepakankamai galinga. Tik vokiečiai iki galo atskleidė šio išradimo galimybes, 1942 metais jie surinko Messerschmitt Me-262, ant kurio kovojo iki karo pabaigos. Pirmasis sovietų reaktyvinis lėktuvas buvo MiG-9, o jo „palikuonis MiG-15“ parašė daug šlovingų puslapių Korėjos karo (1950–1953) kovos istorijoje.

Tais pačiais metais nacistinėje Vokietijoje, praradusioje oro pranašumą sovietų ir vokiečių fronte, vis intensyviau buvo vystomas darbas su reaktyviniais lėktuvais. Hitleris tikėjosi, kad šių lėktuvų pagalba vėl imsis iniciatyvos kare ir pasieks pergalę.

1944 m. Messerschmitt Me-262 su reaktyviniu varikliu buvo pradėtas masiškai gaminti ir netrukus pasirodė priekyje. Vokiečių pilotai labai atsargiai žiūrėjo į šią neįprastą mašiną, kuri neturėjo įprasto sraigto. Be to, važiuojant beveik 800 km / h greičiu, ji buvo įtraukta į nardymą ir nebuvo įmanoma ištraukti automobilio iš šios būsenos. Be to, aviacijos padaliniuose pasirodė griežčiausios instrukcijos - jokiu būdu negalima didinti greičio iki 800 km / h.

Nepaisant to, net ir su tokiu apribojimu Me-262 savo greičiu pranoko visus kitus tų metų naikintuvus. Tai leido Hitlerio naikintuvų vadui generolui Hollandui pareikšti, kad Me-262 yra „vienintelė galimybė organizuoti tikrą pasipriešinimą priešui“.

Rytų fronte „Me-262“ pasirodė pačioje karo pabaigoje. Šiuo atžvilgiu projektavimo biurai gavo skubią užduotį sukurti prietaisus, skirtus kovai su vokiečių reaktyviniais lėktuvais.

A.I. Mikojanas ir P.O. Sukhoi pridėjo variklio-kompresoriaus variklį, kurį sukūrė K.V. Cholščevnikovas, įdėdamas jį į orlaivio uodegą. Reikėjo paleisti papildomą variklį, kai orlaiviui reikėjo gerokai pagreitinti. Tai lėmė tai, kad K.V. Cholščevnikovas dirbo ne ilgiau kaip tris ar penkias minutes.

Pirmasis, baigęs darbą su greitaeigiu naikintuvu A.I. Mikojanas. Jo lėktuvas I-250 skrido 1945 metų kovą. Šio lėktuvo bandymų metu buvo užfiksuotas rekordinis 820 km/h greitis, kuris pirmą kartą buvo pasiektas SSRS. Kovotojas P.O. „Sukhoi Su-5“ bandymai buvo pradėti 1945 m. balandžio mėn., o įjungus papildomą uodegos variklį, buvo pasiektas greitis, viršijantis 800 km / h.

Tačiau tų metų aplinkybės neleido pradėti masinės gamybos naujų greitųjų naikintuvų. Pirma, karas baigėsi, net išliaupsintas Me-262 nepadėjo fašistams atgauti prarastą oro pranašumą.

Antra, sovietų pilotų įgūdžiai leido visam pasauliui įrodyti, kad skrendant paprastu serijiniu naikintuvu galima numušti net reaktyvinius lėktuvus.

Lygiagrečiai kuriant orlaivį su „stumiančiu“ variklio-kompresoriaus varikliu, P.O. projektavimo biure. Sukhoi sukūrė naikintuvą Su-7, kuriame kartu su stūmokliniu varikliu buvo sukurtas dizainerio V.P. sukurtas skystis RD-1. Gluško.

Skrydžiai „Su-7“ pradėti 1945 m., jį išbandė pilotas G. Komarovas. Įjungus RD-1, orlaivio greitis padidėjo vidutiniškai 115 km/val. Tai buvo geras rezultatas, tačiau netrukus bandymus teko nutraukti dėl dažno reaktyvinio variklio gedimo.

Panaši situacija susidarė ir S.A. projektavimo biuruose. Lavočkinas ir AS. Jakovleva. Viename iš eksperimentinių La-7R lėktuvų akceleratorius skrendant sprogo, pilotui bandytojui per stebuklą pavyko pabėgti. Tačiau bandant Jak-3 su greitintuvu RD-1, lėktuvas sprogo ir jo pilotas žuvo. Dažnesnės avarijos lėmė tai, kad buvo nutraukti orlaivių su „RD-1“ bandymai. Be to, paaiškėjo, kad stūmoklinius variklius ketinama pakeisti naujais reaktyviniais varikliais.

Po Vokietijos pralaimėjimo vokiečių reaktyviniai lėktuvai su varikliais atiteko SSRS kaip trofėjai. Vakarų sąjungininkai gavo ne tik reaktyvinių lėktuvų ir jų variklių pavyzdžius, bet ir jų kūrėjus bei fašistinių gamyklų įrangą.

Norint įgyti patirties reaktyvinių lėktuvų konstrukcijoje, buvo nuspręsta panaudoti vokiškus variklius „JUMO- 004 "ir" BMW-003 ", tada pagal juos sukurkite savo. Šie varikliai buvo pavadinti „RD-10“ ir „RD-20“. Be to, dizaineriai A.M. Lyulke, A.A. Mikulinas, V. Ya. Klimovui buvo pavesta sukurti „visiškai sovietinį“ lėktuvo reaktyvinį variklį.

Kol vyko darbai „dvigalistams“, P.O. Sukhoi sukūrė reaktyvinį naikintuvą Su-9. Jo konstrukcija buvo sukurta pagal dviejų variklių lėktuvo schemą – po sparnais buvo patalpinti du užfiksuoti JUMO-004 (RD-10) varikliai.

Tušino aerodromo aerodrome buvo atlikti reaktyvinio variklio RA-7 antžeminiai bandymai. Darbo metu jis kėlė baisų triukšmą ir iš purkštuko išmetė dūmų ir ugnies debesis. Liepsnų riaumojimas ir švytėjimas buvo pastebimi net Maskvos Sokol metro stotyje. Ne be smalsumo. Kartą į aerodromą atskubėjo kelios ugniagesių mašinos, kurias maskviečiai iškvietė gesinti gaisro.

Vargu ar lėktuvą „Su-9“ būtų galima pavadinti tik naikintuvu. Pilotai paprastai jį vadino „sunkiuoju naikintuvu“, nes tikslesnis pavadinimas - naikintuvas-bombonešis - pasirodė tik šeštojo dešimtmečio viduryje. Tačiau dėl galingos patrankos ir bombos ginkluotės Su-9 būtų galima laikyti tokio lėktuvo prototipu.

Toks variklių išdėstymas turėjo ir trūkumų, ir privalumų. Trūkumai apima didelį pasipriešinimą, kurį sukuria po sparnais esantys varikliai. Bet kita vertus, variklius įdėjus į specialius užbortinių variklių naceles atsivėrė lengva prieiga prie jų, o tai buvo svarbu remonto ir reguliavimo metu.

Be reaktyvinių variklių, lėktuve Su-9 buvo daug „šviežių“ dizaino sprendimų. Taigi, pavyzdžiui, P.O. Sukhoi savo lėktuve sumontavo specialiu elektriniu mechanizmu valdomą stabilizatorių, paleidimo miltelių stiprintuvus, katapultavimo sėdynę pilotui ir piloto kabiną dengiančio baldakimo avarinio nuleidimo įrenginį, oro stabdžius su tūpimo sklende, stabdžių parašiutą. Galima sakyti, kad Su-9 buvo visiškai sukurtas iš naujovių.

Netrukus buvo sukurta eksperimentinė naikintuvo Su-9 versija. Tačiau atkreiptas dėmesys į tai, kad pilotui atlikti posūkius ant jo yra fiziškai sunku.

Tapo akivaizdu, kad didėjant skrydžio greičiui ir aukščiui, pilotui bus sunkiau susitvarkyti su valdymu, o tada į orlaivio valdymo sistemą buvo įtrauktas naujas įrenginys – stiprintuvas-stiprintuvas, kaip vairo stiprintuvas. Tačiau tais metais sudėtingo hidraulinio įrenginio naudojimas lėktuve sukėlė ginčų. Net patyrę orlaivių dizaineriai jį vertino skeptiškai.

Ir vis dėlto stiprintuvas buvo sumontuotas Su-9. Sukhoi buvo pirmasis, kuris visiškai perkėlė pastangas nuo orlaivio valdymo lazdos prie hidraulinės sistemos. Teigiamos pilotų reakcijos netruko sulaukti. Lėktuvo valdymas tapo malonesnis ir nepavargęs. Manevras buvo supaprastintas ir tapo įmanomas bet kokiu skrydžio greičiu.

Reikia pridurti, kad siekiant dizaino tobulumo, P.O. Sukhoi „pralaimėjo“ konkurencijoje tarp Mikojano ir Jakovlevo biurų. Pirmieji SSRS reaktyviniai naikintuvai – „MiG-9“ ir „Yak-15“ pakilo tą pačią dieną – 1946 m. ​​balandžio 26 d. Jie dalyvavo oro parade Tušino mieste ir iškart buvo pradėti gaminti. O „Su-9“ ore pasirodė tik 1946 metų lapkritį, tačiau kariškiams jis labai patiko ir 1947 metais buvo rekomenduotas masinei gamybai. Tačiau jis nesileido į seriją - orlaivių gamyklos jau buvo apkrautos reaktyvinių „MiG“ ir „Yakov“ gamyba. Ir P.O. Tuo metu Sukhoi jau baigė kurti naują, pažangesnę mašiną - naikintuvą Su-11.

Iki XX amžiaus pirmojo dešimtmečio pabaigos. britai gerokai atsiliko nuo prancūzų kolegų lėktuvų statybos srityje. 1914 m., kai buvo paskelbta mobilizacija, didžiąją šalies aviacijos laivyno dalį sudarė užsienyje pagaminti lėktuvai, daugiausia prancūzų. Tačiau šis atsilikimas buvo trumpalaikis. Didelis ekonominis, techninis ir mokslinis šalies potencialas leido įpusėjus Pirmajam pasauliniam karui ...

Atėjo XX amžiaus antroji pusė. Daug pakeitimų patyręs lėktuvo dizainas pagaliau įgavo mums įprastą išvaizdą. Keturkampiai, triplaniai nukeliavo į užmarštį, o įrenginiai, pagaminti pagal dviplanę schemą, praktiškai nenaudojami. Ir todėl, jei tekste sutinkamas terminas „sparnas“, savo vaizduotėje nupieštume ne fantastiškus „kokybes“, pakilusius į dangų XX amžiaus pradžioje, o...

Pilotus iš viso pasaulio, be meilės skraidyti, vienija dar viena aplinkybė – nesvarbu, ar jie dabar tarnauja karinėje, ar civilinėje aviacijoje, jų kelionė į dangų prasidėjo skraidant nedideliu mokomuoju orlaiviu-mokytoju. Lėktuvas „AIR-14“ buvo sukurtas vadovaujant A.S. Jakovlevas 1937 m. Tai buvo vienvietis mokomasis ir sportinis lėktuvas, skridęs į ...

Tolesnę sraigtasparnių pramonės plėtrą nutraukė Pirmasis pasaulinis karas. Kadangi šis nuostabus prietaisas prieš pradėdamas veikti neturėjo laiko įrodyti savo „naudingumo“ kariuomenei, jie kuriam laikui pamiršo sukamąjį orlaivį ir visas pastangas atidavė orlaivių konstrukcijos tobulinimui. Tačiau kai tik žmonija baigė kruviną karą, informacija apie ...

„Žmogus skris, pasikliaudamas ne raumenų, o proto jėga“. NE. Žukovskis Sąvoka „aeronautika“ reiškė „tayuke“ ir skraidymą sunkesnėmis už orą transporto priemonėmis (lėktuvais, sklandytuvais). Tačiau apie skrydį žmogus pradėjo svajoti daug anksčiau. Sukonstravęs mašinas, galinčias judėti sausumoje, aplenkti greičiausius gyvūnus ir ginčytis su vandens stichijos gyventojais laivus, jis ilgą laiką tęsė ...

Kruvinojo Pirmojo pasaulinio karo baisumus išgyvenę žmonės tikėjo, kad dabar taika žemėje įsitvirtins ilgam, nes už tai buvo sumokėta labai didelė kaina. Tačiau tai buvo tik bandymas išmesti svajones. Istorikai, politikai ir kariškiai suprato, kad tai dar ne taika, o, greičiausiai, atokvėpis tarp dviejų karų. Ir tam buvo priežasčių. Iš pradžių…

Jei kam nors iš jūsų yra tekę šaudyti į poligoną iš šautuvo, žinote, ką reiškia terminas „atatranka“. Dėl kitų aš paaiškinsiu. Tikriausiai ne kartą matėte, kaip naras, iššokęs į vandenį iš valties, stumia jį priešinga kryptimi. Pagal tą patį, bet sudėtingesnį principą, raketa skrenda, o supaprastinta šio proceso versija tiesiog atspindi ...

Mūsų planetos paviršiaus plotas yra 510,2 milijono km2, iš kurių tik 29,2% sudaro sausuma. Likusią Žemės dalį dengia Pasaulio vandenynas, sukuriantis idealiai lygų paviršių, kurio plotas siekia šimtus milijonų kvadratinių kilometrų. Tokių milžiniškų proporcijų kilimo ir tūpimo taką sunku įsivaizduoti. Ir svarbiausia - jokių kliūčių: kilkite ten, kur jums patogiau, nesėskite...

Pirmasis sovietinis sraigtasparnis buvo pastatytas tarp TsAGI sienų, vadovaujant A.M. Čeremuchinas 1930 metų rugpjūtį. Toje pačioje vietoje, dalyvaujant ugniagesiui A.M. Čeremuchinas, kuris taip pat yra eksperimentinio aparato TsAGI 1-EA pilotas, atliko pirmuosius žemės bandymus. Po to prietaisas buvo nugabentas į vieną iš karinių aerodromų netoli Maskvos. 1925 m. pavasarį vienas seniausių sraigtasparnių pilotų Rusijoje ...

Deja, niekas nežino, kada žmogus pirmą kartą pakėlė galvą į dangų ir atkreipė dėmesį į jo bauginantį dydį ir kartu fantastišką grožį. Nežinome, kada žmogus pirmą kartą pastebėjo ore sklandančius paukščius ir jam kilo mintis juos sekti. Kaip ir bet kuris kitas, net ilgiausias kelias prasideda nuo...

Ar kada susimąstėte, kaip veikia reaktyvinio lėktuvo variklis? Jie žinojo apie reaktyvinę trauką, kuri ją varo senovėje. Ją praktiškai jie galėjo pritaikyti tik praėjusio amžiaus pradžioje, dėl Britanijos ir Vokietijos ginklavimosi varžybų.

Reaktyvinio lėktuvo variklio veikimo principas gana paprastas, tačiau turi tam tikrų niuansų, kurių griežtai laikomasi juos gaminant. Kad lėktuvas galėtų patikimai išsilaikyti ore, jie turi veikti nepriekaištingai. Juk nuo to priklauso visų orlaivyje esančių žmonių gyvybė ir saugumas.

Jį varo reaktyvinė trauka. Tam reikia tam tikro skysčio išstumti iš sistemos galinės dalies ir varyti į priekį. Dirba čia Trečiasis Niutono dėsnis, kuriame rašoma: „Bet koks veiksmas sukelia vienodą pasipriešinimą“.

Prie reaktyvinio variklio vietoj skysčio naudojamas oras... Jis sukuria jėgą, kuri skatina judėjimą.

Tai naudoja karštos dujos ir oro bei degiojo kuro mišinys.Šis mišinys iš jo išeina dideliu greičiu ir stumia lėktuvą į priekį, leisdamas jam skristi.

Jei mes kalbame apie reaktyvinio lėktuvo variklio įtaisą, tai yra jungiančios keturias svarbiausias dalis:

• kompresorius;
• degimo kameros;
• turbinos;
• išmetimas.

Kompresorius susideda iš iš kelių turbinų kurie siurbia orą ir suspaudžia jį, kai jis praeina per kampuotus peilius. Suspaudimas padidina oro temperatūrą ir slėgį. Dalis suspausto oro patenka į degimo kamerą, kur susimaišo su kuru ir užsidega. Tai didėja oro šiluminė energija.

Reaktyvinis variklis.

Karštas mišinys dideliu greičiu palieka kamerą ir plečiasi. Ten ji dar praeina viena turbina su mentėmis, kurios sukasi dėl dujų energijos.

Turbina yra prijungta prie kompresoriaus variklio priekyje, ir taip jį pajudina. Karštas oras išeina per išmetimo angą. Šiuo metu mišinio temperatūra yra labai aukšta. Ir jis dar labiau padidėja, dėka droselio efektas... Po to iš jo išeina oras.

Prasidėjo reaktyvinių lėktuvų kūrimas praėjusio amžiaus 30-aisiais. Britai ir vokiečiai pradėjo kurti panašius modelius. Šias lenktynes ​​laimėjo vokiečių mokslininkai. Todėl pirmasis lėktuvas su reaktyviniu varikliu buvo „Kregždė“ liuftvafėje. "Glosterio meteoras" pakilo kiek vėliau. Išsamiai aprašyti pirmieji lėktuvai su tokiais varikliais.

Viršgarsinis orlaivio variklis taip pat yra reaktyvinis, tačiau visiškai kitokios modifikacijos.

Kaip veikia turboreaktyvinis variklis?

Visur naudojami reaktyviniai varikliai, o didesniuose montuojami turboreaktyviniai. Jų skirtumas yra tas pirmasis su savimi turi kuro ir oksidatoriaus tiekimą, o konstrukcija užtikrina jų tiekimą iš bakų.

Lėktuvo turboreaktyvinis variklis su savimi nešasi tik kurą, o oksidatorių – orą – turbina pumpuoja iš atmosferos. Priešingu atveju jo veikimo principas yra toks pat kaip ir purkštuko.

Viena iš svarbiausių jų turimų detalių yra tai turbinos mentė. Nuo to priklauso variklio galia.

Turboreaktyvinio variklio schema.

Būtent jie sukuria orlaiviui reikalingą trauką. Kiekvienas iš ašmenų pagamina 10 kartų daugiau energijos nei dažniausiai naudojamas automobilio variklis. Jie montuojami už degimo kameros, toje variklio dalyje, kur slėgis didžiausias ir temperatūra pasiekia iki 1400 laipsnių Celsijaus.

Menčių gamybos proceso metu jie praeina per monokristalizacijos procesą, kuris suteikia jiems kietumo ir stiprumo.

Prieš montuojant orlaivyje, kiekvienas variklis išbandomas, ar jis veikia visiškai. Jis turi praeiti Europos saugos tarybos sertifikatas ir jį išdavusi įmonė. Viena didžiausių savo gamybos įmonių yra „Rolls-Royce“.

Kas yra branduolinis orlaivis?

Šaltojo karo metu Reaktyvinį variklį buvo bandoma sukurti ne cheminės reakcijos, o šilumos būdu, kurį generuotų branduolinis reaktorius. Jis buvo sumontuotas vietoj degimo kameros.

Oras praeina per reaktoriaus šerdį, sumažindamas jo temperatūrą ir padidindamas savo temperatūrą. Jis plečiasi ir išteka iš purkštuko greičiu, didesniu nei skrydžio greitis.

Kombinuotas turboreaktyvinis-branduolinis variklis.

Jo bandymai buvo atlikti SSRS remiantis TU-95. JAV jie taip pat neatsiliko nuo Sovietų Sąjungos mokslininkų.

60-aisiais abiejų pusių tyrimai pamažu nutrūko. Pagrindinės trys problemos, kurios trukdė vystytis:

• pilotų sauga skrydžio metu;
• radioaktyviųjų dalelių išmetimas į atmosferą;
• lėktuvo katastrofos atveju radioaktyvusis reaktorius gali sprogti ir padaryti nepataisomą žalą visoms gyvoms būtybėms.

Kaip gaminami reaktyviniai varikliai lėktuvų modeliams?

Jų gamyba lėktuvų modeliams užtrunka apie 6 valandas. Pirma sumaltas pagrindo plokštė pagaminta iš aliuminio, prie kurio pritvirtintos visos kitos dalys. Jis yra tokio pat dydžio kaip ledo ritulio ritulys.

Prie jo pritvirtintas cilindras, todėl atrodo kaip skardinė. Tai ateities vidaus degimo variklis. Toliau įrengiama šėrimo sistema. Norėdami jį pritvirtinti, į pagrindinę plokštę įsukami varžtai, anksčiau nuleisti į specialų sandariklį.

Variklis lėktuvo modeliui.

Starterio angos yra sumontuotos kitoje kameros pusėje nukreipti dujų emisijas į turbinos ratą. Skylėje, esančioje degimo kameros šone, sumontuota kaitrinė spiralė. Jis uždega degalus variklio viduje.

Tada jie įdėjo turbiną ir centrinę cilindro ašį. Jie užsidėjo kompresoriaus ratas, kuris pumpuoja orą į degimo kamerą. Prieš užtikrinant paleidimo priemonę, ji patikrinama kompiuteriu.

Užbaigto variklio galia dar kartą patikrinama. Jo garsas nedaug skiriasi nuo lėktuvo variklio. Žinoma, jis yra mažiau galingas, bet visiškai panašus į jį, suteikdamas daugiau panašumo į modelį.

Reaktyvusis judėjimas suprantamas kaip judėjimas, kurio metu viena iš jo dalių tam tikru greičiu yra atskirta nuo kūno. Jėga, atsirandanti dėl tokio proceso, veikia pati. Kitaip tariant, jai trūksta net menkiausio kontakto su išoriniais kūnais.

gamtoje

Per vasaros atostogas pietuose beveik kiekvienas iš mūsų, maudydamasis jūroje, susitiko su medūzomis. Tačiau mažai žmonių manė, kad šie gyvūnai juda taip pat, kaip reaktyvinis variklis. Tokio agregato veikimo principą gamtoje galima pastebėti judant kai kurių rūšių jūriniam planktonui ir laumžirgių lervoms. Be to, šių bestuburių efektyvumas dažnai yra didesnis nei techninių priemonių.

Kas dar gali aiškiai parodyti, ką turi reaktyvinio variklio veikimo principas? Kalmarai, aštuonkojai ir sepijos. Daugelis kitų jūrinių moliuskų daro panašų judėjimą. Paimkite, pavyzdžiui, sepijas. Ji įtraukia vandenį į savo žiaunų ertmę ir energingai išmeta per piltuvą, kurį nukreipia atgal arba į šoną. Šiuo atveju moliuskas sugeba judėti teisinga kryptimi.

Judant druskas galima stebėti ir reaktyvinio variklio veikimo principą. Šis jūrų gyvūnas paima vandenį į plačią ertmę. Po to jo kūno raumenys susitraukia, išstumdami skystį per nugaroje esančią angą. Susidariusio srauto reakcija leidžia spermai judėti į priekį.

Karinio jūrų laivyno raketos

Tačiau didžiausią tobulumą reaktyvinėje navigacijoje vis tiek pasiekė kalmarai. Atrodo, kad net pati raketos forma nukopijuota iš šios jūros gyvybės. Judėdamas mažu greičiu, kalmaras periodiškai sulenkia savo rombo formos peleką. Tačiau greitam metimui jis turi panaudoti savo „reaktyvinį variklį“. Tuo pačiu metu reikėtų išsamiau apsvarstyti visų jo raumenų ir kūno veikimo principą.

Kalmarai turi savotišką mantiją. Tai raumenų audinys, kuris supa jo kūną iš visų pusių. Judėdamas gyvūnas į šią mantiją įsiurbia didelį kiekį vandens, staigiai išmesdamas srovę per specialų siaurą antgalį. Tokie veiksmai leidžia kalmarams trūkčioti atgal iki septyniasdešimties kilometrų per valandą greičiu. gyvūnas surenka visus dešimt čiuptuvų į ryšulį, kuris suteikia kūnui supaprastintą formą. Antgalyje yra specialus vožtuvas. Gyvūnas jį sukasi raumenų susitraukimo pagalba. Tai leidžia jūros gyvybei pakeisti kryptį. Vairo vaidmenį kalmarų judesių metu taip pat atlieka jo čiuptuvai. Jis nukreipia juos į kairę arba dešinę, žemyn arba aukštyn, lengvai išvengdamas susidūrimų su įvairiomis kliūtimis.

Yra kalmarų rūšis (stenoteutis), kuri turi geriausio lakūno titulą tarp vėžiagyvių. Apibūdinkite reaktyvinio variklio veikimo principą – ir suprasite, kodėl, vaikydamasis žuvies, šis gyvūnas kartais iššoka iš vandens, net nukrenta ant vandenynu plaukiojančių laivų denių. Kaip tai atsitinka? Pilotinis kalmaras, būdamas vandens stichijoje, sukuria jam maksimalią reaktyvinę trauką. Tai leidžia jam skristi virš bangų iki penkiasdešimties metrų atstumu.

Jei laikytume reaktyvinį variklį, kurio gyvūno veikimo principą dar galima paminėti? Tai, iš pirmo žvilgsnio, maišyti aštuonkojai. Jų plaukikai ne tokie greiti kaip kalmarai, tačiau iškilus pavojui greičio gali pavydėti net patys geriausi sprinteriai. Biologai, tyrinėję aštuonkojų migraciją, išsiaiškino, kad jie juda kaip reaktyvinis variklis turi veikimo principą.

Su kiekvienu vandens srautu, išmestu iš piltuvėlio, gyvūnas padaro dviejų ar net dviejų su puse metro brūkšnį. Tuo pat metu aštuonkojis plaukia savotiškai – atgal.

Kiti reaktyvinio varymo pavyzdžiai

Augalų pasaulyje yra raketų. Galima pastebėti reaktyvinio variklio principą, kai net ir labai lengvai prisilietus „pamišęs agurkas“ dideliu greičiu atšoka nuo kotelio, tuo pačiu atmesdamas lipnų skystį su sėklomis. Tokiu atveju pats vaisius išskrenda nemažą atstumą (iki 12 m) priešinga kryptimi.

Reaktyvinio variklio veikimo principą galima stebėti ir būnant valtyje. Jei iš jo į vandenį tam tikra kryptimi bus metami sunkūs akmenys, prasidės judėjimas priešinga kryptimi. Veikimo principas tas pats. Tik ten vietoj akmenų naudojamos dujos. Jie sukuria reaktyviąją jėgą, kuri užtikrina judėjimą tiek ore, tiek išretėjusioje erdvėje.

Fantastiškos kelionės

Žmonija jau seniai svajojo apie skrydžius į kosmosą. Tai liudija mokslinės fantastikos rašytojų darbai, siūlę įvairias priemones šiam tikslui pasiekti. Pavyzdžiui, prancūzų rašytojo Hercule'o ​​Savigneno istorijos herojus Cyrano de Bergerac mėnulį pasiekė geležiniu vežimėliu, virš kurio nuolat mėtėsi stiprus magnetas. Tą pačią planetą pasiekė ir garsusis Miunhauzenas. Milžiniškas pupelės stiebas padėjo jam keliauti.

Kinijoje reaktyvinis variklis buvo naudojamas jau pirmajame tūkstantmetyje prieš Kristų. Tuo pat metu paraku pripildyti bambukiniai vamzdeliai tarnavo kaip savotiškos linksmybės raketos. Beje, Niutono sukurtas pirmojo automobilio mūsų planetoje projektas taip pat buvo su reaktyviniu varikliu.

RD sukūrimo istorija

Tik XIX a. žmonijos svajonė apie kosmosą pradėjo įgauti specifinių bruožų. Iš tiesų, būtent šiame amžiuje Rusijos revoliucionierius N.I.Kibalchichas sukūrė pirmąjį pasaulyje projektą su reaktyviniu varikliu. Visus dokumentus surašė Narodnaja Volja kalėjime, kur jis atsidūrė po pasikėsinimo į Aleksandro gyvybę. Deja, 1881 04 03 Kibalchich buvo įvykdytas mirties bausmė, o jo idėja praktiškai neįgyvendinta.

XX amžiaus pradžioje. idėją panaudoti raketas skrydžiams į kosmosą iškėlė rusų mokslininkas K. E. Ciolkovskis. Pirmą kartą jo darbas, kuriame matematinės lygties pavidalu aprašomas kintamos masės kūno judėjimas, buvo paskelbtas 1903 m. Vėliau mokslininkas sukūrė pačią reaktyvinio variklio, varomo skystu kuru, schemą.

Ciolkovskis taip pat išrado daugiapakopę raketą ir iškėlė idėją sukurti tikrus kosminius miestus artimoje Žemės orbitoje. Ciolkovskis įtikinamai įrodė, kad vienintelė priemonė skrydžiams į kosmosą yra raketa. Tai yra, aparatas su reaktyviniu varikliu, varomas degalais ir oksidatoriumi. Tik tokia raketa sugeba įveikti gravitacijos jėgą ir išskristi už Žemės atmosferos ribų.

Kosmoso tyrinėjimas

Ciolkovskio idėją įgyvendino sovietų mokslininkai. Sergejaus Pavlovičiaus Korolevo vadovaujami jie paleido pirmąjį dirbtinį Žemės palydovą. 1957 m. spalio 4 d. šis prietaisas buvo pristatytas į orbitą raketa su reaktyviniu varikliu. RD darbas buvo pagrįstas cheminės energijos, kuri degalais perduodama į dujų srautą, pavertimu kinetine energija. Šiuo atveju raketa juda priešinga kryptimi.

Reaktyvinis variklis, kurio principas naudojamas jau daug metų, pritaikomas ne tik astronautikoje, bet ir aviacijoje. Bet labiausiai jis naudojamas Juk tik RD gali perkelti aparatą erdvėje, kurioje nėra jokios aplinkos.

Skystojo kuro reaktyvinis variklis

Kas šaudė iš šaunamojo ginklo ar tiesiog stebėjo šį procesą iš šalies, žino, kad yra jėga, kuri tikrai atstums vamzdį atgal. Be to, su didesne mokesčio suma grąža tikrai padidės. Reaktyvinis variklis veikia taip pat. Jo veikimo principas panašus į tai, kaip statinė stumiama atgal veikiant karštų dujų srovei.

Kalbant apie raketą, joje procesas, kurio metu uždegamas mišinys, yra laipsniškas ir nenutrūkstamas. Tai paprasčiausias kieto kuro variklis. Jis gerai žinomas visiems raketų modeliuotojams.

Skysčių reaktyviniame variklyje (LRE) darbiniam skysčiui arba stūmimo srovei sukurti naudojamas mišinys, susidedantis iš degalų ir oksidatoriaus. Pastaroji, kaip taisyklė, yra azoto rūgštis arba žibalas, naudojamas kaip kuras skysto kuro variklyje.

Reaktyvinio variklio veikimo principas, kuris buvo pirmuosiuose pavyzdžiuose, buvo išsaugotas iki šių dienų. Tik dabar jis naudoja skystą vandenilį. Kai ši medžiaga oksiduojama, ji padidėja 30%, palyginti su pirmaisiais skystojo kuro raketų varikliais. Verta pasakyti, kad vandenilio naudojimo idėją pasiūlė pats Ciolkovskis. Tačiau tuo metu buvę sunkumai dirbant su šia itin sprogia medžiaga buvo tiesiog neįveikiami.

Koks yra reaktyvinio variklio veikimo principas? Kuras ir oksidatorius patenka į darbo kamerą iš atskirų bakų. Be to, komponentai paverčiami mišiniu. Jis perdega, išskirdamas milžinišką šilumos kiekį, esant dešimčių atmosferų slėgiui.

Komponentai į reaktyvinio variklio darbo kamerą patenka įvairiais būdais. Čia tiesiogiai įvedamas oksidatorius. Bet degalai keliauja ilgesniu keliu tarp kameros sienelių ir purkštuko. Čia jis įkaista ir, jau esant aukštai temperatūrai, per daugybę purkštukų išmetamas į degimo zoną. Be to, purkštuko suformuota srovė išsiveržia ir suteikia orlaiviui traukos momentą. Taip galite pasakyti, koks reaktyvinis variklis turi veikimo principą (trumpai). Šiame aprašyme neminima daug komponentų, be kurių LPRE veikimas būtų neįmanomas. Tarp jų yra kompresoriai, reikalingi įpurškimui reikalingam slėgiui sukurti, vožtuvai, maitinantys turbinas ir kt.

Šiuolaikinis naudojimas

Nepaisant to, kad reaktyviniam varikliui dirbti reikia daug degalų, raketų varikliai ir šiandien tarnauja žmonėms. Jie naudojami kaip pagrindiniai varomieji varikliai nešančiosiose raketose, taip pat įvairių erdvėlaivių ir orbitinių stočių manevriniai varikliai. Aviacijoje naudojami kitokio tipo riedėjimo takai, kurių eksploatacinės charakteristikos ir dizainas šiek tiek skiriasi.

Aviacijos plėtra

Nuo XX amžiaus pradžios iki pat Antrojo pasaulinio karo pradžios žmonės skraidė tik propeleriniais lėktuvais. Šie aparatai buvo aprūpinti vidaus degimo varikliais. Tačiau pažanga nestovi vietoje. Sukūrus jį, atsirado poreikis sukurti galingesnius ir greitesnius orlaivius. Tačiau čia lėktuvų konstruktoriai susidūrė su iš pažiūros neišsprendžiama problema. Faktas yra tas, kad net ir šiek tiek padidėjus orlaivio masė žymiai padidėjo. Tačiau išeitį iš šios situacijos rado anglas Frankas Willas. Jis sukūrė iš esmės naują variklį, vadinamą reaktyviniu varikliu. Šis išradimas davė galingą impulsą aviacijos plėtrai.

Orlaivio reaktyvinio variklio veikimo principas panašus į gaisrinės žarnos veiksmus. Jo žarna turi kūginį galą. Vandeniui ištekėjus pro siaurą angą, jo greitis labai padidėja. Dėl to sukuriamas priešslėgis yra toks stiprus, kad ugniagesiui sunku laikyti žarną rankose. Toks vandens elgesys taip pat gali paaiškinti orlaivio reaktyvinio variklio veikimo principą.

Tiesioginio srauto riedėjimo takai

Šio tipo reaktyvinis variklis yra pats paprasčiausias. Pagalvokite apie tai kaip apie vamzdį atvirais galais, sumontuotą ant judančios plokštumos. Priekinėje dalyje jo skerspjūvis plečiasi. Dėl šios konstrukcijos įeinančio oro greitis mažėja, o slėgis didėja. Plačiausia tokio vamzdžio vieta yra degimo kamera. Čia įpurškiamas ir deginamas kuras. Šis procesas skatina susidarančių dujų kaitinimą ir stiprų jų plėtimąsi. Taip sukuriama reaktyvinio variklio trauka. Ją gamina visos tos pačios dujos, kai jos išstumiamos iš siauro vamzdžio galo. Būtent ši trauka priverčia lėktuvą skristi.

Naudojimo problemos

Tiesioginio srauto reaktyviniai varikliai turi tam tikrų trūkumų. Jie gali dirbti tik judančiame orlaivyje. Ramybės orlaivio negalima suaktyvinti tiesioginio srauto riedėjimo keliais. Norint pakelti tokį orlaivį į orą, reikalingas bet koks kitas užvedantis variklis.

Sprendimas

Turboreaktyvinio lėktuvo reaktyvinio variklio veikimo principas, neturintis reaktyvinio variklio trūkumų, leido orlaivių dizaineriams sukurti pažangiausią orlaivį. Kaip veikia šis išradimas?

Pagrindinis elementas, randamas turboreaktyviniame variklyje, yra dujų turbina. Jo pagalba įjungiamas oro kompresorius, per kurį praeina suspaustas oras nukreipiamas į specialią kamerą. Produktai, gauti deginant kurą (dažniausiai žibalą), patenka ant turbinos mentes ir taip ją varo. Be to, oro-dujų srautas patenka į purkštuką, kur jis įsibėgėja iki didelio greičio ir sukuria didžiulę reaktyviąją traukos jėgą.

Galios padidėjimas

Reaktyvioji trauka gali labai padidėti per trumpą laiką. Tam naudojamas papildomas deginimas. Tai papildomo kuro įpurškimas į dujų srautą, išeinantį iš turbinos. Turbinoje nepanaudotas deguonis prisideda prie žibalo degimo, o tai padidina variklio trauką. Važiuojant dideliu greičiu jo vertės padidėjimas siekia 70%, o važiuojant mažu – 25-30%.

Reaktyviniai varikliai – tai tokie įtaisai, kurie sukuria judėjimo procesui reikalingą traukos jėgą, vidinę kuro energiją paverčiant reaktyvinių čiurkšlių kinetine darbo terpėje. Darbinis skystis greitai teka iš variklio ir pagal impulso tvermės dėsnį susidaro reaktyvioji jėga, kuri variklį stumia priešinga kryptimi. Darbiniam skysčiui pagreitinti jis gali būti naudojamas įvairiais būdais iki aukštos temperatūros kaitinamų dujų plėtimui, taip pat kitiems fiziniams procesams, ypač įkrautų dalelių pagreitinimui elektrostatiniame lauke.

Reaktyviniai varikliai sujungia tikrus variklius su sraigtais. Tai reiškia, kad jie sukuria traukos jėgas tik sąveikaudami su dirbančiais kūnais, be atramų arba kontaktuodami su kitais kūnais. Tai yra, jie užtikrina savo pažangą, o tarpiniai mechanizmai nedalyvauja. Dėl to jie daugiausia naudojami lėktuvams, raketoms ir, žinoma, erdvėlaiviams varyti.

Kas yra variklio trauka?

Variklių trauka vadinama reaktyviąja jėga, kuri pasireiškia dujų dinaminėmis jėgomis, slėgiu ir trintimi, veikiančia vidinę ir išorinę variklio puses.

Strypai skiriasi:

• Vidinė (reaktyvinė trauka), kai neatsižvelgiama į išorinį pasipriešinimą;
• Veiksmingas, atsižvelgiant į išorinį elektrinių pasipriešinimą.

Paleidimo energija kaupiama orlaiviuose ar kitose transporto priemonėse su reaktyviniais varikliais (cheminis kuras, branduolinis kuras) arba gali būti tiekiama iš išorės (pavyzdžiui, saulės energija).

Kaip susidaro reaktyvinė trauka?

Norint sukurti reaktyvinio variklio trauką (variklio trauką), kurią naudoja reaktyviniai varikliai, jums reikės:

• Pradinės energijos šaltiniai, kurie paverčiami reaktyvinių čiurkšlių kinetine energija;
• Darbiniai skysčiai, kurie bus išmetami iš reaktyvinių variklių kaip reaktyviniai srautai;
• Pats reaktyvinis variklis kaip energijos keitiklis.

Kaip gauti darbingą kūną?

Norint įsigyti darbinį skystį reaktyviniuose varikliuose, galima naudoti:

• Medžiagos, paimtos iš aplinkos (pavyzdžiui, vandens ar oro);
• Medžiagos aparatų bakuose arba reaktyvinių variklių kamerose;
• Mišrios medžiagos, gaunamos iš aplinkos ir laikomos transporto priemonėse.

Šiuolaikiniai reaktyviniai varikliai daugiausia naudoja cheminę energiją. Darbiniai skysčiai yra kaitinamųjų dujų mišinys, kuris yra cheminio kuro degimo produktai. Kai veikia reaktyvinis variklis, cheminė energija iš degimo medžiagų paverčiama šilumos energija iš degimo produktų. Tuo pačiu metu karštų dujų šiluminė energija paverčiama mechanine energija iš reaktyvinių čiurkšlių ir prietaisų, ant kurių sumontuoti varikliai, transliacinių judesių.

Reaktyviniuose varikliuose oro srovės, patenkančios į variklius, susitinka su didžiuliu greičiu besisukančiomis kompresorių turbinomis, kurios traukia orą iš aplinkos (naudojant įmontuotus ventiliatorius). Todėl sprendžiamos dvi užduotys:

• Pirminis oro įsiurbimas;
• Viso variklio aušinimas.

Kompresorių turbinos mentės maždaug 30 ir daugiau kartų suspaudžia orą, įstumia jį (įpurškimas) į degimo kamerą (susidaro darbinis skystis). Apskritai degimo kameros taip pat atlieka karbiuratorių vaidmenį, maišydamos degalus su oru.

Tai visų pirma gali būti oro ir žibalo mišiniai, kaip šiuolaikinių reaktyvinių orlaivių turboreaktyviniuose varikliuose, arba skysto deguonies ir alkoholio mišiniai, tokios yra kai kurių skystojo kuro raketų variklių savybės, arba kitoks kietasis kuras miltelinėse raketose. . Kai tik susidaro kuro ir oro mišinys, jis užsidega, išskirdamas energiją šilumos pavidalu. Taigi degalais reaktyviniuose varikliuose gali būti tik tos medžiagos, kurios dėl cheminių reakcijų varikliuose (degimo metu) išskiria šilumą, tuo pačiu sudarydamos daug dujų.

Gaisro atveju labai smarkiai įkaista mišinys ir aplink jį esančios dalys, plečiantis tūriui. Tiesą sakant, reaktyviniai varikliai naudojami kontroliuojamiems sprogimams sukelti. Degimo kameros reaktyviniuose varikliuose yra vienas karščiausių elementų (temperatūros režimas jose gali siekti iki 2700 °C), o joms reikalingas nuolatinis intensyvus aušinimas.

Reaktyviniuose varikliuose yra purkštukai, per kuriuos iš jų dideliu greičiu išteka karštos dujos, kurios yra kuro degimo produktai. Kai kuriuose varikliuose dujos patenka į purkštukus iškart po degimo kamerų. Tai taikoma, pavyzdžiui, raketiniams ar reaktyviniams varikliams.

Turboreaktyviniai varikliai veikia kiek kitaip. Taigi, dujos po degimo kamerų pirmiausia praeina per turbinas, kurioms atiduoda savo šiluminę energiją. Tai daroma siekiant varyti kompresorius, kurie suslėgs orą prieš degimo kamerą. Bet kokiu atveju purkštukai lieka paskutinėmis variklių dalimis, pro kurias gali tekėti dujos. Tiesą sakant, jie tiesiogiai sudaro srovės srovę.

Į purkštukus siunčiamas šaltas oras, kurį kompresoriai priverčia vėsinti vidines variklių dalis. Reaktyviniai purkštukai gali būti skirtingos konfigūracijos ir konstrukcijos, atsižvelgiant į variklių įvairovę. Taigi, kai srauto greitis turėtų būti didesnis už garso greitį, purkštukams suteikiama besiplečiančių vamzdžių forma arba iš pradžių susiaurėja, o vėliau plečiasi (vadinamieji Laval purkštukai). Tik tokios konfigūracijos vamzdžiais dujos pagreitinamos iki viršgarsinių greičių, kurių pagalba reaktyviniai lėktuvai perlipa „garso barjerus“.

Pagal tai, ar aplinka yra susijusi su reaktyvinių variklių veikimu, jie skirstomi į pagrindines oru kvėpuojančių variklių (WFM) ir raketinių variklių (RD) klases. Visi VPD yra šiluminiai varikliai, kurių darbiniai kūnai susidaro vykstant degiųjų medžiagų oksidacijos reakcijai su oro masių deguonimi. Iš atmosferos sklindantys oro srautai sudaro VPD darbo organų pagrindą. Taigi, transporto priemonėse su VPD yra energijos šaltiniai (degalai), tačiau didžioji dalis darbo organų yra paimama iš aplinkos.

VPD įrenginiai apima:

• Turboreaktyviniai varikliai (TRD);
• Ramjet varikliai (ramjet);
• Pulsuojantys oro reaktyviniai varikliai (PuVRD);
• Higarsiniai reaktyviniai varikliai (scramjet varikliai).

Priešingai nei oro reaktyviniuose varikliuose, visi riedėjimo tako darbinių skysčių komponentai yra transporto priemonėse su raketiniais varikliais. Dėl to, kad nėra oro sraigtų, sąveikaujančių su aplinka, taip pat visų sudedamųjų darbo organų buvimas transporto priemonėse, raketų varikliai yra tinkami veikti kosmose. Taip pat yra raketų variklių derinys, kuris yra savotiškas dviejų pagrindinių variantų derinys.

Trumpai apie reaktyvinio variklio istoriją

Manoma, kad reaktyvinį variklį išrado Hansas von Ohainas ir puikus vokiečių dizaino inžinierius Frankas Whittle'as. Pirmąjį patentą veikiančiam dujų turbininiam varikliui Frankas Whittle'as gavo 1930 m. Tačiau pirmąjį veikiantį modelį surinko pats Ohainas. 1939 metų vasaros pabaigoje danguje pasirodė pirmasis reaktyvinis lėktuvas – He-178 (Heinkel-178), kuriame buvo sumontuotas Ohaino sukurtas HeS 3 variklis.

Kaip veikia reaktyvinis variklis?

Reaktyvinių variklių struktūra yra gana paprasta ir kartu nepaprastai sudėtinga. Iš principo tai paprasta. Taigi, išorinis oras (raketų varikliuose - skystas deguonis) įsiurbiamas į turbiną. Po to jis pradeda maišytis su kuru ir ten dega. Turbinos krašte susidaro vadinamasis „darbinis skystis“ (anksčiau minėtas reaktyvinis srautas), kuris varo orlaivį ar erdvėlaivį.

Nepaisant viso savo paprastumo, iš tikrųjų tai yra visas mokslas, nes tokių variklių viduryje darbinė temperatūra gali siekti daugiau nei tūkstantį laipsnių Celsijaus. Viena iš svarbiausių problemų kuriant turboreaktyvinius variklius yra netirpstančių metalinių dalių, kurios pačios tirpsta, kūrimas.

Pradžioje prieš kiekvieną turbiną visada yra ventiliatorius, kuris siurbia oro mases iš aplinkos į turbinas. Ventiliatoriai turi didelį plotą, taip pat daugybę specialių konfigūracijų menčių, kurių medžiaga yra titanas. Iškart už ventiliatorių yra galingi kompresoriai, kurie yra būtini norint į degimo kameras įstumti orą su didžiuliu slėgiu. Po degimo kamerų degantys oro ir kuro mišiniai siunčiami į pačią turbiną.

Turbinos susideda iš daugybės menčių, kurias slėgia srovės srautai, kurie varo turbinas į sukimąsi. Toliau turbinos sukasi velenus, ant kurių „sumontuoti“ ventiliatoriai ir kompresoriai. Tiesą sakant, sistema tampa uždara ir jai reikia tik kuro ir oro masių tiekimo.

Po turbinų srautai nukreipiami į purkštukus. Reaktyvinių variklių purkštukai yra paskutinės, bet ne mažiau svarbios reaktyvinių variklių dalys. Jie sudaro tiesioginius srautus. Į purkštukus nukreipiamos šalto oro masės, kurias ventiliatoriai priverčia vėsinti variklių „vidų“. Šie srautai apriboja purkštukų apykakles nuo perkaitintų srovių ir neleidžia joms ištirpti.

Nukreiptas traukos vektorius

Reaktyviniai varikliai turi daugybę įvairių purkštukų konfigūracijų. Pažangiausiais laikomi judantys purkštukai, esantys varikliuose, kurių traukos vektorius yra nukreiptas. Jie gali susispausti ir plėstis, taip pat nukrypti reikšmingais kampais – taip tiesiogiai reguliuojami ir nukreipiami srovės srautai. Dėl to orlaiviai su varikliais, turinčiais nukreiptą traukos vektorių, tampa itin manevringi, nes manevravimo procesai vyksta ne tik dėl sparnų mechanizmų veiksmų, bet ir tiesiogiai dėl pačių variklių.

Reaktyvinių variklių tipai

Yra keletas pagrindinių reaktyvinių variklių tipų. Taigi, klasikinį reaktyvinį variklį galima vadinti orlaivio varikliu F-15 orlaivyje. Dauguma šių variklių pirmiausia naudojami įvairių tipų naikintuvuose.

Dviejų menčių turbopropeleriniai varikliai

Šio tipo turbosraigtiniuose varikliuose turbinų galia nukreipiama per reduktorius, kad suktųsi klasikiniai sraigtai. Tokių variklių buvimas leidžia dideliems orlaiviams skristi maksimaliu priimtinu greičiu, naudojant mažiau aviacinio kuro. Įprastas turbosraigtinių lėktuvų kreiserinis greitis gali būti 600–800 km/val.

Turbofaniniai reaktyviniai varikliai

Šio tipo varikliai yra ekonomiškesni klasikinėje variklių šeimoje. Pagrindinis jų skiriamasis bruožas yra tas, kad įvade sumontuoti didelio skersmens ventiliatoriai, kurie tiekia oro srautus ne tik į turbinas, bet ir sukuria gana galingus srautus už jų ribų. Dėl to galima pasiekti didesnį efektyvumą gerinant efektyvumą. Jie naudojami laineriuose ir dideliuose orlaiviuose.

Ramjet varikliai

Šio tipo variklis veikia taip, kad jam nereikia judančių dalių. Dėl srautų apie įleidimo angų gaubtus stabdymo oro masės į degimo kamerą patenka atpalaiduotai. Ateityje viskas daroma kaip įprastuose reaktyviniuose varikliuose, būtent oro srautai susimaišo su kuru ir išeina kaip reaktyviniai purkštukai iš purkštukų. Reaktyviniai varikliai naudojami traukiniuose, lėktuvuose, dronuose, raketose, taip pat gali būti montuojami ant dviračių ar motorolerių.