STRAALMOTOR, een motor die de stuwkracht creëert die nodig is voor beweging door potentiële energie om te zetten in kinetische energie van de reactieve straal van de werkvloeistof. Werkvloeistof m, in relatie tot motoren, wordt begrepen als een stof (gas, vloeistof, vaste stof), met behulp waarvan de thermische energie die vrijkomt bij de verbranding van brandstof wordt omgezet in nuttig mechanisch werk. Als gevolg van de uitstroom van de werkvloeistof uit het motormondstuk wordt een reactieve kracht gegenereerd in de vorm van een reactie (terugslag) van de in de ruimte gerichte straal in de richting tegengesteld aan de uitstroom van de straal. Verschillende soorten energie (chemisch, nucleair, elektrisch, zonne-energie) kunnen worden omgezet in kinetische (hoge snelheid) energie van een straalstroom in een straalmotor.

Een straalmotor (direct-reactiemotor) combineert de motor zelf met een voortstuwingsinrichting, d.w.z. hij zorgt voor zijn eigen beweging zonder tussenkomst van tussenliggende mechanismen. Om jetstuwkracht (engine stuwkracht) te creëren die door een straalmotor wordt gebruikt, heb je nodig: een bron van initiële (primaire) energie, die wordt omgezet in kinetische energie van de straalstroom; een werkvloeistof die uit een straalmotor wordt uitgestoten in de vorm van een straalstroom; de straalmotor zelf is een energieomzetter. Motor stuwkracht - het is de reactieve kracht die het resultaat is van de gasdynamische druk- en wrijvingskrachten die op de binnen- en buitenoppervlakken van de motor worden uitgeoefend. Maak onderscheid tussen interne stuwkracht (straalstuwkracht) - de resultante van alle gasdynamische krachten die op de motor worden uitgeoefend, exclusief externe weerstand, en effectieve stuwkracht, rekening houdend met de externe weerstand van de energiecentrale. De initiële energie wordt opgeslagen aan boord van een vliegtuig of ander voertuig uitgerust met een straalmotor (chemische brandstof, nucleaire brandstof), of kan (in principe) van buiten komen (zonne-energie).

Om een ​​werkvloeistof in een straalmotor te verkrijgen, kan een stof uit de omgeving (bijvoorbeeld lucht of water) worden gebruikt; een stof die zich in de tanks van het apparaat of direct in de kamer van een straalmotor bevindt; een mengsel van stoffen afkomstig uit de omgeving en opgeslagen aan boord van het voertuig. In moderne straalmotoren wordt chemische energie meestal gebruikt als primaire energie. In dit geval is de werkvloeistof hete gassen - verbrandingsproducten van chemische brandstof. Wanneer een straalmotor in werking is, wordt de chemische energie van verbrandingsstoffen omgezet in thermische energie van verbrandingsproducten, en de thermische energie van hete gassen wordt omgezet in mechanische energie van de translatiebeweging van de straalstroom en dus het apparaat waarop de motor is gemonteerd.

Hoe een straalmotor werkt

In een straalmotor (Fig. 1) komt een luchtstroom de motor binnen en ontmoet turbines die met grote snelheid draaien compressor , die lucht aanzuigt uit de externe omgeving (met behulp van een ingebouwde ventilator). Zo worden twee taken opgelost: primaire luchtinlaat en koeling van de gehele motor als geheel. De bladen van de compressorturbines comprimeren lucht met ongeveer 30 keer of meer en "duwen" deze (pomp) in de verbrandingskamer (er wordt een werkvloeistof gegenereerd), wat het belangrijkste onderdeel is van elke straalmotor. De verbrandingskamer doet ook dienst als carburateur en mengt brandstof met lucht. Dit kan bijvoorbeeld een mengsel zijn van lucht met kerosine, zoals in een turbostraalmotor van een modern straalvliegtuig, of een mengsel van vloeibare zuurstof met alcohol, zoals in sommige raketmotoren voor vloeibare stuwstof, of wat vaste brandstof voor poederraketten. Na de vorming van het brandstof-luchtmengsel wordt het ontstoken en komt er energie vrij in de vorm van warmte, dat wil zeggen alleen stoffen die bij een chemische reactie in de motor (verbranding) veel warmte afgeven, en ook een grote hoeveelheid gassen, kan dienen als brandstof voor straalmotoren...

Tijdens het ontstekingsproces treedt aanzienlijke verwarming van het mengsel en de omliggende delen op, evenals volumetrische expansie. In feite gebruikt een straalmotor een gecontroleerde explosie voor voortstuwing. De verbrandingskamer van een straalmotor is een van de heetste delen ervan (de temperatuur erin bereikt 2700 ° C), moet het constant intensief worden gekoeld. De straalmotor is uitgerust met een mondstuk waardoor hete gassen - producten van brandstofverbranding in de motor - met hoge snelheid uit de motor stromen. Bij sommige motoren komen gassen direct na de verbrandingskamer in het mondstuk, bijvoorbeeld in raket- of straalmotormotoren. In turbostraalmotoren gaan de gassen na de verbrandingskamer eerst door turbine , waaraan ze een deel van hun thermische energie afstaan ​​om de compressor aan te drijven, die dient om de lucht voor de verbrandingskamer samen te drukken. Maar op de een of andere manier is het mondstuk het laatste deel van de motor - gassen stromen er doorheen voordat ze de motor verlaten. Het vormt een directe straalstroom. Koude lucht wordt in het mondstuk geleid, dat door de compressor wordt gedwongen om de interne delen van de motor te koelen. Het straalmondstuk kan verschillende vormen en ontwerpen hebben, afhankelijk van het type motor. Moet de uitstroomsnelheid groter zijn dan de geluidssnelheid, dan krijgt de nozzle de vorm van een expanderende pijp of eerst convergerend en vervolgens expanderend (Laval-nozzle). Alleen in een pijp van deze vorm kan het gas worden versneld tot supersonische snelheden, om over de "geluidsbarrière" te stappen.

Afhankelijk van het feit of de omgeving al dan niet wordt gebruikt bij het besturen van een straalmotor, zijn ze onderverdeeld in twee hoofdklassen - Jet motoren(KRW) en raketmotoren(RD). Alle KRW's - warmte motoren, waarvan de werkvloeistof wordt gevormd tijdens de oxidatiereactie van een brandbare stof met zuurstof uit de lucht. Lucht die uit de atmosfeer komt, vormt het grootste deel van de KRW-werkvloeistof. Zo heeft een apparaat met een KRW een energiebron (brandstof) aan boord en haalt het meeste werkvloeistof uit de omgeving. Deze omvatten een turbojet-motor (turbojet-motor), een straalmotor (ramjet-motor), een pulserende straalmotor (PuVRD), een hypersonische straalmotor (scramjet-motor). In tegenstelling tot de KRW bevinden alle componenten van de werkvloeistof van de taxibaan zich aan boord van het voertuig dat is uitgerust met de taxibaan. De afwezigheid van een propeller die in wisselwerking staat met de omgeving en de aanwezigheid van alle componenten van de werkvloeistof aan boord van het voertuig maken de taxibaan geschikt voor gebruik in de ruimte. Er zijn ook gecombineerde raketmotoren, die als het ware een combinatie zijn van beide basistypen.

Basiskenmerken van straalmotoren

De belangrijkste technische parameter die een straalmotor kenmerkt, is stuwkracht - de kracht die de motor ontwikkelt in de bewegingsrichting van het apparaat, specifieke impuls - de verhouding van motorstuwkracht tot de massa raketbrandstof (werkvloeistof) verbruikt in 1 s, of een identiek kenmerk - specifiek brandstofverbruik (hoeveelheid brandstof verbruikt in 1 s per 1 N van de door de straalmotor ontwikkelde stuwkracht), het soortelijk gewicht van de motor (de massa van de straalmotor in werkende staat per door hem ontwikkelde stuwkrachteenheid ). Voor veel typen straalmotoren zijn afmetingen en levensduur belangrijke kenmerken. Specifieke impuls is een maat voor de mate van uitmuntendheid of kwaliteit van een motor. Het gegeven diagram (Fig. 2) geeft grafisch de bovenste waarden van deze indicator weer voor verschillende soorten straalmotoren, afhankelijk van de vliegsnelheid, uitgedrukt in de vorm van Mach-getal, waarmee u het toepassingsgebied kunt zien van elk type motor. Dit cijfer is ook een maatstaf voor de economie van de motor.

De stuwkracht - de kracht waarmee de straalmotor inwerkt op het apparaat dat is uitgerust met deze motor - wordt bepaald door de formule: $$ P = mW_c + F_c (p_c - p_n), $$ waarbij $ m $ de massastroomsnelheid (massastroomsnelheid) van de werkvloeistof is gedurende 1 s; $ W_c $ - snelheid van de werkvloeistof in het mondstukgedeelte; $ F_c $ - mondstukuitlaatgebied; $ p_c $ - gasdruk in het mondstukgedeelte; $ p_n $ - omgevingsdruk (meestal atmosferische druk). Zoals uit de formule blijkt, hangt de stuwkracht van een straalmotor af van de omgevingsdruk. Het bevindt zich vooral in leegte en het minst in de dichtste lagen van de atmosfeer, dat wil zeggen, het varieert afhankelijk van de vlieghoogte van een ruimtevaartuig uitgerust met een straalmotor boven zeeniveau, als vlucht in de atmosfeer van de aarde wordt overwogen. De specifieke impuls van de straalmotor is recht evenredig met de snelheid van de uitstroom van de werkvloeistof uit het mondstuk. De uitstroomsnelheid neemt toe met een toename van de temperatuur van de uitstromende werkvloeistof en een afname van het molecuulgewicht van de brandstof (hoe lager het molecuulgewicht van de brandstof, hoe groter het gasvolume dat tijdens de verbranding wordt gevormd, en bijgevolg, de snelheid van hun uitstroom). Aangezien het debiet van verbrandingsproducten (werkvloeistof) wordt bepaald door de fysisch-chemische eigenschappen van de brandstofcomponenten en de ontwerpkenmerken van de motor, een constante waarde zijnde met niet erg grote veranderingen in de bedrijfsmodus van de straalmotor, is de grootte van de reactieve kracht wordt voornamelijk bepaald door het massale tweede brandstofverbruik en fluctueert in zeer ruime limieten (minimum voor elektrisch - maximum voor raketmotoren met vloeibare en vaste stuwstof). Straalmotoren met lage stuwkracht worden voornamelijk gebruikt in stabilisatie- en controlesystemen van vliegtuigen. In de ruimte, waar de zwaartekracht zwak voelbaar is en er praktisch geen omgeving is waarvan de weerstand zou moeten worden overwonnen, kunnen ze worden gebruikt voor versnelling. Taxibanen met maximale stuwkracht zijn nodig voor het lanceren van raketten op grote afstanden en hoogten, en vooral voor het lanceren van vliegtuigen in de ruimte, d.w.z. om ze te versnellen tot hun eerste ruimtesnelheid. Deze motoren verbruiken een zeer grote hoeveelheid brandstof; ze werken meestal voor een zeer korte tijd en versnellen de raketten tot een bepaalde snelheid.

KRW gebruikt omgevingslucht als het hoofdbestanddeel van de werkvloeistof, veel zuiniger. KRW's kunnen vele uren ononderbroken werken, wat ze handig maakt voor gebruik in de luchtvaart. Verschillende schema's maakten het mogelijk om ze te gebruiken voor vliegtuigen die in verschillende vliegmodi opereren. Turbojet-motoren (TJE) worden veel gebruikt en worden zonder uitzondering in bijna alle moderne vliegtuigen geïnstalleerd. Zoals alle motoren die atmosferische lucht gebruiken, hebben turbojetmotoren een speciaal apparaat nodig om de lucht samen te drukken voordat deze in de verbrandingskamer wordt gevoerd. In een turbojetmotor dient een compressor om lucht te comprimeren, en het ontwerp van de motor hangt grotendeels af van het type compressor. Persluchtstraalmotoren zijn veel eenvoudiger van ontwerp, waarbij de noodzakelijke drukverhoging op andere manieren wordt uitgevoerd; dit zijn pulserende en straalmotoren. In een pulserende luchtstraalmotor (PUVRD) wordt dit meestal gedaan door een kleprooster dat bij de motorinlaat is geïnstalleerd, wanneer een nieuw deel van het brandstof-luchtmengsel de verbrandingskamer vult en er een flits optreedt, sluiten de kleppen, het isoleren van de verbrandingskamer van de motorinlaat. Hierdoor stijgt de druk in de kamer en stromen de gassen door de straalpijp naar buiten, waarna het hele proces zich herhaalt. In een niet-compressormotor van een ander type, ramjet (ramjet), is er zelfs niet dit kleprooster en atmosferische lucht, die de motorinlaat binnenkomt met een snelheid die gelijk is aan de vliegsnelheid, wordt gecomprimeerd door de hoge snelheidsdruk en komt binnen de verbrandingskamer. De ingespoten brandstof verbrandt, de warmte-inhoud van de stroom neemt toe, die met een snelheid groter dan de vliegsnelheid door de straalpijp naar buiten stroomt. Hierdoor wordt de stuwkracht van de straalmotor gecreëerd. Het belangrijkste nadeel van een straalmotor is het onvermogen om zelfstandig opstijgen en versnellen van een vliegtuig (LA). Het vliegtuig moet eerst worden versneld tot de snelheid waarmee de straalmotor wordt gelanceerd en de stabiele werking ervan is verzekerd. De eigenaardigheid van het aerodynamische ontwerp van supersonische vliegtuigen met straalmotormotoren (ramjetmotoren) is te wijten aan de aanwezigheid van speciale versnellingsmotoren die de snelheid leveren die nodig is voor het starten van een stabiele werking van de straalmotor. Dit maakt het staartgedeelte zwaarder en vereist de installatie van stabilisatoren om de nodige stabiliteit te bieden.

historische referentie

Het principe van straalaandrijving is al lang bekend. Reigersbal kan worden beschouwd als de voorouder van de straalmotor. Solide raketmotoren(Vaste stuwstof raketmotor) - poederraketten verschenen in China in de 10e eeuw. N. NS. Honderden jaren lang werden dergelijke raketten eerst in het Oosten en daarna in Europa gebruikt als vuurwerk-, signaal- en gevechtsraketten. Een belangrijke fase in de ontwikkeling van het idee van straalaandrijving was het idee om een ​​raket als motor voor een vliegtuig te gebruiken. Het werd voor het eerst geformuleerd door de Russische revolutionair Narodnoye O. I. Kibalchich, die in maart 1881, kort voor zijn executie, een plan voorstelde voor een vliegtuig (raketvliegtuig) dat gebruikmaakt van jetstuwkracht van explosieve poedergassen. Raketmotoren met vaste stuwstof worden gebruikt in alle klassen van militaire raketten (ballistische, luchtafweer-, antitank-, enz.), in de ruimte (bijvoorbeeld als start- en voortstuwingsmotoren) en luchtvaarttechnologie (opstijgversnellers voor vliegtuigen, in systemen uitwerpen), enz. Kleine vaste stuwstofmotoren worden gebruikt als versnellers voor het opstijgen van vliegtuigen. Elektrische raketmotoren en nucleaire raketmotoren kunnen worden gebruikt in ruimtevaartuigen.

De meeste militaire en civiele vliegtuigen over de hele wereld zijn uitgerust met turbojetmotoren en bypass-turbojetmotoren, ze worden gebruikt in helikopters. Deze straalmotoren zijn geschikt voor zowel subsonische als supersonische vluchten; ze zijn ook geïnstalleerd op projectielvliegtuigen, supersonische turbojetmotoren kunnen in de eerste fasen worden gebruikt ruimtevaart voertuigen, raket- en ruimtetechnologie, enz.

Het theoretische werk van de Russische wetenschappers S.S. Nezhdanovsky, I.V. Meshchersky, N. Ye Zhukovsky, het werk van de Franse wetenschapper R. Eno-Peltry, de Duitse wetenschapper G. Obert. Een belangrijke bijdrage aan de totstandkoming van een luchtstraalmotor was het werk van de Sovjetwetenschapper BS Stechkin, "The Theory of an Air Jet Engine", gepubliceerd in 1929. Een straalmotor wordt tot op zekere hoogte gebruikt op meer dan 99% van de vliegtuigen.

Terug aan het begin van de XX eeuw. Russische wetenschapper K.E. Tsiolkovsky voorspelde dat het tijdperk van propellervliegtuigen zou worden gevolgd door het tijdperk van straalvliegtuigen. Hij geloofde dat alleen met een straalmotor supersonische snelheden kunnen worden bereikt.

In 1937 de jonge en getalenteerde ontwerper A.M. Cradle stelde het project voor van de eerste Sovjet-turbostraalmotor. Volgens zijn berekeningen zou zo'n motor het vliegtuig op dat moment tot ongekende snelheden kunnen versnellen - 900 km / u! Het leek fantastisch en het voorstel van de jonge ontwerper werd voorzichtig behandeld. Maar desondanks begon het werk aan deze motor en medio 1941 was hij bijna klaar. Echter, de oorlog brak uit en het ontwerpbureau waar A.M. Cradle, diep in de USSR geëvacueerd, en de ontwerper zelf werd overgeschakeld om aan tankmotoren te werken.

Maar AM Cradle was niet de enige die op zoek was naar een straalvliegtuigmotor. Voor de oorlog waren ingenieurs van het ontwerpbureau V.F. Bolkhovitinova - A. Ya. Bereznyak en A.M. Isaev - stelde een project voor voor een BI-1 onderscheppingsjager met een straalmotor met vloeibare stuwstof.

Het project werd goedgekeurd en de ontwerpers gingen aan de slag. Ondanks alle moeilijkheden van de eerste periode van de Grote Patriottische Oorlog, werd toch de experimentele BI-1 gebouwd.

Op 15 mei 1942 werd 's werelds eerste raketjager de lucht in gevlogen door de EY-testpiloot. Bakchivandzhi. De tests gingen door tot eind 1943 en eindigden helaas in een ramp. In een van de testvluchten bereikte Bakhchivandzhi een snelheid van 800 km / u. Maar met deze snelheid verloor het vliegtuig plotseling de controle en rende naar de grond. De nieuwe auto en zijn dappere testrijder werden gedood.

Het eerste straalvliegtuig Messer-schmitt Me-262 verscheen vlak voor het einde van de Tweede Wereldoorlog in de lucht. Het werd geproduceerd in goed vermomde fabrieken in de bossen. Een van deze fabrieken in Gorgau - 10 km van de lont van Augsburg op de Autobahn - leverde de vleugels, neus- en staartdelen van het vliegtuig aan een andere nabijgelegen "bosfabriek", die de eindmontage uitvoerde en het voltooide vliegtuig rechtstreeks van de autobaan. De daken van de gebouwen waren groen geverfd en het was bijna onmogelijk om zo'n "bos" -plant vanuit de lucht te vinden. Hoewel de geallieerden de start van de Me-262 konden detecteren en verschillende onbedekte vliegtuigen bombardeerden, konden ze de locatie van de fabriek pas vaststellen nadat ze het bos hadden bezet.

De ontdekker van de straalmotor, de Engelsman Frank Whittle kreeg zijn patent al in 7 930. De eerste straaljager de Gloster werd gebouwd in 1941 en getest in mei. De regering heeft het verlaten - niet krachtig genoeg. Alleen de Duitsers onthulden het potentieel van deze uitvinding volledig, in 1942 verzamelden ze de "Messerschmitt Me-262", waarop ze vochten tot het einde van de oorlog. Het eerste Sovjet-straalvliegtuig was de MiG-9, en zijn "afstammeling", de MiG-15, schreef vele glorieuze pagina's in de gevechtsgeschiedenis van de Koreaanse oorlog (1950-1953).

In diezelfde jaren werd in nazi-Duitsland, dat het luchtoverwicht aan het Sovjet-Duitse front had verloren, steeds intensiever gewerkt aan straalvliegtuigen. Hitler hoopte dat hij met behulp van deze vliegtuigen opnieuw het initiatief in de oorlog zou grijpen en de overwinning zou behalen.

In 1944 werd de Messerschmitt Me-262, uitgerust met een straalmotor, in massaproductie genomen en verscheen al snel aan het front. Duitse piloten waren erg op hun hoede voor deze ongewone machine, die niet de gebruikelijke propeller had. Bovendien werd ze met een snelheid van bijna 800 km / u in een duik getrokken en het was onmogelijk om de auto uit deze staat te krijgen. Verder verschenen de strengste instructies in de luchtvaarteenheden - in geen geval mag de snelheid worden verhoogd tot 800 km / u.

Desalniettemin presteerde de Me-262, zelfs met een dergelijke beperking, in snelheid beter dan alle andere jagers van die jaren. Hierdoor kon de commandant van Hitlers jachtvliegtuig, generaal Holland, verklaren dat de Me-262 'de enige kans was om echt verzet tegen de vijand te organiseren'.

Aan het oostfront verscheen "Me-262" helemaal aan het einde van de oorlog. In dit verband kregen de ontwerpbureaus een dringende taak om apparaten te maken om Duitse straalvliegtuigen te bestrijden.

A.I. Mikoyan en P.O. Sukhoi voegde een motor-compressormotor toe, ontworpen door K.V. Kholshchevnikov, installeerde het in de staart van het vliegtuig. Er moest een extra motor worden gestart wanneer het vliegtuig aanzienlijk moest accelereren. Dit werd ingegeven door het feit dat de K.V. Kholshchevnikov werkte niet langer dan drie tot vijf minuten.

De eerste die het werk aan de hogesnelheidsjager A.I. Mikoyan. Zijn I-250-vliegtuig vloog in maart 1945. Tijdens de tests van dit vliegtuig werd een recordsnelheid van 820 km / u geregistreerd, die voor het eerst werd behaald in de USSR. Vechter P.O. De Sukhoi Su-5 werd in april 1945 getest en na het inschakelen van een extra staartmotor werd een snelheid van meer dan 800 km / u behaald.

De omstandigheden van die jaren lieten echter niet toe om nieuwe hogesnelheidsjagers in massaproductie te lanceren. Ten eerste was de oorlog voorbij, zelfs de geroemde Me-262 hielp de fascisten niet om hun verloren luchtoverwicht te herwinnen.

Ten tweede maakte de vaardigheid van Sovjetpiloten het mogelijk om aan de hele wereld te bewijzen dat zelfs straalvliegtuigen kunnen worden neergeschoten terwijl ze met een gewone seriële jager vliegen.

Parallel aan de ontwikkeling van een vliegtuig uitgerust met een "duwende" motor-compressormotor, in het ontwerpbureau van P.O. Sukhoi creëerde de Su-7-jager, waarin, samen met een zuigermotor, de RD-1-vloeistofstraal, ontwikkeld door ontwerper V.P. Glushko.

Vluchten op "Su-7" begonnen in 1945. Piloot G. Komarov testte het. Bij het aanzetten van de RD-1 nam de snelheid van het vliegtuig met gemiddeld 115 km/u toe. Dit was een goed resultaat, maar al snel moesten de tests worden stopgezet vanwege het veelvuldig uitvallen van de straalmotor.

Een soortgelijke situatie heeft zich ontwikkeld in de ontwerpbureaus van S.A. Lavochkin en AS. Jakovleva. Op een van de experimentele La-7R-vliegtuigen explodeerde het gaspedaal tijdens de vlucht, de testpiloot wist op wonderbaarlijke wijze te ontsnappen. Maar tijdens het testen van de Yak-3 met de RD-1-versneller explodeerde het vliegtuig en stierf de piloot. Frequentere ongevallen leidden ertoe dat de tests van vliegtuigen met "RD-1" werden stopgezet. Daarnaast werd duidelijk dat de zuigermotoren zouden worden vervangen door nieuwe straalmotoren.

Na de nederlaag van Duitsland vielen Duitse straalvliegtuigen met motoren als trofeeën in de USSR. De westerse bondgenoten kregen niet alleen monsters van straalvliegtuigen en hun motoren, maar ook hun ontwikkelaars en uitrusting van fascistische fabrieken.

Om ervaring op te doen in de straalvliegtuigbouw werd besloten om de Duitse motoren "JUMO- 004 "en" BMW-003 ", en maak vervolgens uw eigen op basis daarvan. Deze motoren werden "RD-10" en "RD-20" genoemd. Daarnaast hebben de ontwerpers A.M. Lyulke, AA Mikulin, V. Ya. Klimov kreeg de opdracht om een ​​"volledig Sovjet" vliegtuigstraalmotor te maken.

Terwijl het werk aan de gang was voor de "dvigatelisten", P.O. Sukhoi ontwikkelde de Su-9 straaljager. Het ontwerp is gemaakt volgens het schema van tweemotorige vliegtuigen - twee gevangen JUMO-004 (RD-10) motoren werden onder de vleugels geplaatst.

Op het vliegveld van het vliegveld in Tushino werden grondtests van de RA-7 straalmotor uitgevoerd. Tijdens het werk maakte hij een vreselijk geluid en gooide rookwolken en vuur uit zijn mondstuk. Het gebrul en de gloed van de vlammen waren zelfs bij het metrostation Sokol in Moskou merkbaar. Niet zonder nieuwsgierigheid. Eens snelden verschillende brandweerauto's naar het vliegveld, opgeroepen door Moskovieten om het vuur te blussen.

Het was moeilijk om het vliegtuig "Su-9" gewoon een jager te noemen. Piloten noemden het meestal "zware jager", omdat een meer accurate naam - jachtbommenwerper - pas halverwege de jaren vijftig verscheen. Maar vanwege zijn krachtige kanon en bombewapening zou de Su-9 wel eens als een prototype van zo'n vliegtuig kunnen worden beschouwd.

Deze opstelling van motoren had zowel nadelen als voordelen. De nadelen zijn onder meer de hoge weerstand die wordt gecreëerd door de motoren onder de vleugels. Maar aan de andere kant zorgde de plaatsing van motoren in speciale buitenboordmotorgondels ervoor dat ze gemakkelijk toegankelijk waren, wat belangrijk was tijdens reparatie en afstelling.

Naast straalmotoren bevatte het Su-9-vliegtuig veel "frisse" ontwerpoplossingen. Dus bijvoorbeeld P.O. Sukhoi installeerde in zijn vliegtuig een stabilisator die wordt bestuurd door een speciaal elektrisch mechanisme, startkruitboosters, een schietstoel voor de piloot en een apparaat om in noodgevallen een luifel te laten vallen die de cockpit van de piloot bedekt, luchtremmen met een landingsklep en een remparachute. We kunnen zeggen dat de Su-9 volledig is gemaakt op basis van innovaties.

Al snel werd een experimentele versie van de Su-9-jager gebouwd. Wel werd de aandacht gevestigd op het feit dat het voor de piloot fysiek moeilijk is om er bochten op uit te voeren.

Het werd duidelijk dat met een toename van de vliegsnelheden en hoogte, de piloot het moeilijker zou vinden om met controle om te gaan, en toen werd een nieuw apparaat in het vliegtuigbesturingssysteem geïntroduceerd - een booster-versterker, zoals een stuurbekrachtiging. Maar in die jaren veroorzaakte het gebruik van een complex hydraulisch apparaat in een vliegtuig controverse. Zelfs ervaren vliegtuigontwerpers stonden sceptisch tegenover hem.

En toch werd de booster op de Su-9 geïnstalleerd. Sukhoi was de eerste die de inspanningen volledig verlegde van de stuurknuppel van het vliegtuig naar het hydraulische systeem. De positieve reactie van de piloten liet niet lang op zich wachten. De besturing van vliegtuigen is aangenamer en vermoeider geworden. De manoeuvre werd vereenvoudigd en werd mogelijk bij alle vliegsnelheden.

Hieraan moet worden toegevoegd dat P.O. Sukhoi "verloren" in de concurrentie tussen de Mikoyan- en Yakovlev-bureaus. De eerste straaljagers van de USSR - "MiG-9" en "Yak-15" vertrokken op dezelfde dag - 26 april 1946. Ze namen deel aan de luchtparade in Tushino en werden onmiddellijk in productie genomen. En de "Su-9" verscheen pas in november 1946 in de lucht. Het leger vond het echter erg leuk en in 1947 werd het aanbevolen voor massaproductie. Maar hij ging niet in op de serie - de vliegtuigfabrieken waren al geladen met werk aan de productie van jet "MiG" en "Yakov". En P.O. Tegen die tijd was Sukhoi al bezig met het afronden van een nieuwe, meer geavanceerde machine - de Su-11-jager.

Tegen het einde van het eerste decennium van de twintigste eeuw. de Britten bleven aanzienlijk achter op hun Franse tegenhangers op het gebied van vliegtuigbouw. Tegen de tijd dat de mobilisatie in 1914 werd aangekondigd, bestond het grootste deel van de luchtvaartvloot van het land uit in het buitenland gemaakte vliegtuigen, voornamelijk Franse. Deze vertraging was echter van korte duur. Het grote economische, technische en wetenschappelijke potentieel van het land maakte het halverwege de Eerste Wereldoorlog mogelijk ...

De tweede helft van de twintigste eeuw is aangebroken. Het ontwerp van het vliegtuig, dat veel veranderingen heeft ondergaan, heeft eindelijk de uitstraling gekregen die we gewend zijn. Vierdekkers, driedekkers zijn in de vergetelheid geraakt en apparaten die zijn gebouwd volgens het tweedekkerschema worden praktisch niet gebruikt. En daarom, als de term "vleugel" in de tekst wordt aangetroffen, zullen we niet in onze verbeelding de fantastische "wat niet" tekenen die aan het begin van de 20e eeuw in de lucht opstegen, maar ...

Piloten van over de hele wereld zijn, afgezien van hun liefde voor vliegen, verenigd door nog een omstandigheid - ongeacht of ze nu in de militaire of burgerluchtvaart dienen, hun reis naar de lucht begon met het besturen van een kleine lesvliegtuig-leraar. Het vliegtuig "AIR-14" is gemaakt onder leiding van A.S. Yakovlev in 1937. Het was een trainings- en sportvliegtuig met één stoel, dat naar ...

De verdere ontwikkeling van de helikopterindustrie werd onderbroken door de Eerste Wereldoorlog. Omdat dit verbazingwekkende apparaat geen tijd had om zijn "nut" voor het leger te bewijzen voordat het begon, vergaten ze het draaivleugelvliegtuig een tijdje en staken al hun kracht in de ontwikkeling van vliegtuigconstructie. Maar zodra de mensheid de bloedige oorlog beëindigde, informatie over ...

"Een man zal vliegen, niet vertrouwend op de kracht van zijn spieren, maar op de kracht van zijn geest." NIET. Zhukovsky De term "luchtvaart" betekende tayuke en vliegen op voertuigen die zwaarder zijn dan lucht (vliegtuigen, zweefvliegtuigen). De mens begon echter veel eerder te dromen van vliegen. Nadat hij machines had gebouwd die op het land konden bewegen, de snelste dieren konden inhalen en schepen die ruzie hadden met de bewoners van het waterelement, ging hij lange tijd door met ...

Na de verschrikkingen van de bloedige Eerste Wereldoorlog te hebben overleefd, geloofde men dat er nu voor lange tijd vrede op aarde zou komen, omdat er een zeer hoge prijs voor werd betaald. Maar het was slechts een poging om wishful thinking af te zweren. Historici, politici en het leger begrepen dat dit nog geen vrede was, maar hoogstwaarschijnlijk een onderbreking tussen de twee oorlogen. En daar waren redenen voor. Aanvankelijk…

Als iemand van jullie wel eens met een geweer op een afstand heeft moeten schieten, dan weet je wat de term "terugslag" betekent. Voor de rest zal ik het uitleggen. Je hebt waarschijnlijk meer dan eens gezien hoe een duiker, die vanaf een boot in het water springt, hem in de tegenovergestelde richting duwt. Volgens hetzelfde, maar complexere principe, vliegt een raket, en een vereenvoudigde versie van dit proces vertegenwoordigt gewoon ...

De oppervlakte van onze planeet is 510,2 miljoen km2, waarvan slechts 29,2% land. De rest van de aarde wordt bedekt door de Wereldoceaan, waardoor een perfect vlak oppervlak ontstaat met een oppervlakte van honderden miljoenen vierkante kilometers. Een landingsbaan van zulke gigantische proporties is moeilijk voor te stellen. En nog belangrijker - geen obstakels: vertrek waar het u beter uitkomt, ga niet zitten ...

De eerste Sovjethelikopter werd gebouwd binnen de muren van TsAGI onder leiding van A.M. Cheremukhin in augustus 1930. Op dezelfde plaats, in aanwezigheid van brandweerman A.M. Cheremukhin, die ook piloot is van het experimentele apparaat TsAGI 1-EA, voerde de eerste grondtests uit. Daarna werd het apparaat vervoerd naar een van de militaire vliegvelden bij Moskou. In het voorjaar van 1925, een van de oudste helikopterpiloten in Rusland ...

Helaas weet niemand wanneer een persoon voor het eerst zijn hoofd naar de lucht hief en de aandacht vestigde op de angstaanjagende grootte en tegelijkertijd fantastische schoonheid. We weten niet wanneer iemand voor het eerst de vogels in de lucht zag vliegen en de gedachte in zijn hoofd opkwam om ze te volgen. Zoals elke begint zelfs het langste pad met ...

Heb je je ooit afgevraagd hoe de motor van een straalvliegtuig werkt? Ze wisten van de jetstuwkracht die het terugdrijft in de oudheid. Pas aan het begin van de vorige eeuw konden ze het in de praktijk toepassen, als gevolg van de wapenwedloop tussen Groot-Brittannië en Duitsland.

Het werkingsprincipe van een straalvliegtuigmotor is vrij eenvoudig, maar het heeft enkele nuances die tijdens de productie strikt in acht worden genomen. Om het vliegtuig betrouwbaar in de lucht te kunnen houden, moeten ze perfect werken. Het leven en de veiligheid van iedereen aan boord van het vliegtuig hangen er immers van af.

Het wordt aangedreven door jetstuwkracht. Hiervoor moet een soort vloeistof uit de achterkant van het systeem worden geduwd en naar voren worden gestuwd. Werkt hier De derde wet van Newton, die luidt: "Elke actie veroorzaakt gelijke oppositie."

Bij de straalmotor er wordt lucht gebruikt in plaats van vloeistof... Het creëert de kracht die beweging voortstuwt.

Het gebruikt hete gassen en een mengsel van lucht met brandbare brandstof. Dit mengsel komt er met hoge snelheid uit en duwt het vliegtuig naar voren, waardoor het kan vliegen.

Als we het hebben over het apparaat van de motor van een straalvliegtuig, dan is het: verbinden van de vier belangrijkste onderdelen:

• compressor;
• verbrandingskamers;
• turbines;
• uitlaat.

De compressor bestaat uit: van meerdere turbines die lucht aanzuigen en comprimeren terwijl het door de schuine bladen gaat. Compressie verhoogt de temperatuur en druk van de lucht. Een deel van de samengeperste lucht komt de verbrandingskamer binnen, waar het zich vermengt met brandstof en ontbrandt. Dit neemt toe thermische energie van de lucht.

Straalmotor.

Het hete mengsel verlaat de kamer met hoge snelheid en zet uit. Daar gaat ze nog door één turbine met wieken die draaien dankzij de energie van het gas.

De turbine is verbonden met de compressor aan de voorkant van de motor, en zet het zo in beweging. Door de uitlaat komt warme lucht naar buiten. Op dit punt is de temperatuur van het mengsel erg hoog. En het neemt nog meer toe, dankzij smoren effect... Daarna komt de lucht eruit.

Ontwikkeling van straalvliegtuigen begonnen in de jaren '30 van de vorige eeuw. De Britten en Duitsers begonnen soortgelijke modellen te ontwikkelen. Deze race werd gewonnen door Duitse wetenschappers. Daarom was het eerste vliegtuig met een straalmotor "Swallow" in de Luftwaffe. "Gloucester Meteor" iets later vertrokken. De eerste vliegtuigen met dergelijke motoren worden in detail beschreven.

De supersonische vliegtuigmotor is ook een straaljager, maar in een heel andere uitvoering.

Hoe werkt een turbojetmotor?

Straalmotoren worden overal gebruikt en turbojets worden in grotere geïnstalleerd. Hun verschil is dat de eerste draagt ​​een toevoer van brandstof en oxidatiemiddel met zich mee, en het ontwerp zorgt voor hun toevoer vanuit de tanks.

Turbostraalmotor voor vliegtuigen draagt ​​alleen brandstof met zich mee, en het oxidatiemiddel - lucht - wordt door de turbine uit de atmosfeer gepompt. Anders is het principe van zijn werking hetzelfde als dat van de jet.

Een van de belangrijkste details die ze hebben is: dit is een turbineblad. Het motorvermogen hangt ervan af.

Schema van een turbostraalmotor.

Zij zijn het die de stuwkracht genereren die nodig is voor het vliegtuig. Elk van de bladen produceert 10 keer meer energie dan de meest voorkomende automotor. Ze zijn geïnstalleerd achter de verbrandingskamer, in dat deel van de motor waar de druk het hoogst is en de temperatuur bereikt tot 1400 graden Celsius.

Tijdens het productieproces van de messen passeren ze door het monokristallisatieproces, wat hen hardheid en kracht geeft.

Voordat ze in een vliegtuig worden geïnstalleerd, wordt elke motor getest op volledige stuwkracht. Hij moet slagen European Safety Council-certificering en het bedrijf dat deze heeft afgegeven. Een van de grootste bedrijven in hun productie is Rolls-Royce.

Wat is een nucleair aangedreven vliegtuig?

Tijdens de Koude Oorlog Er werden pogingen ondernomen om een ​​straalmotor te maken, niet op een chemische reactie, maar op warmte, die zou worden gegenereerd door een kernreactor. Het werd geïnstalleerd in plaats van de verbrandingskamer.

Lucht passeert door de reactorkern, waardoor de temperatuur daalt en de temperatuur stijgt. Het zet uit en stroomt uit het mondstuk met een snelheid die groter is dan de vliegsnelheid.

Gecombineerde turbojet-kernmotor.

De tests werden uitgevoerd in de USSR gebaseerd op TU-95. In de Verenigde Staten bleven ze ook niet achter bij wetenschappers in de Sovjet-Unie.

In de jaren 60 onderzoek aan beide kanten stilaan gestaakt. De drie belangrijkste problemen die ontwikkeling in de weg stonden waren:

• veiligheid van piloten tijdens de vlucht;
• vrijkomen van radioactieve deeltjes in de atmosfeer;
• in het geval van een vliegtuigcrash kan de radioactieve reactor exploderen en onherstelbare schade toebrengen aan alle levende wezens.

Hoe worden straalmotoren gemaakt voor modelvliegtuigen?

Hun productie voor vliegtuigmodellen duurt ongeveer 6 uur. Eerst gemalen bodemplaat van aluminium, waaraan alle andere onderdelen zijn bevestigd. Het is even groot als een hockeypuck.

Er zit een cilinder aan vast, dus het lijkt op een blikje. Dit is de toekomstige verbrandingsmotor. Vervolgens wordt het voersysteem geïnstalleerd. Om het te repareren, worden schroeven in de hoofdplaat geschroefd, die eerder in een speciaal afdichtmiddel zijn neergelaten.

Motor voor een modelvliegtuig.

Startpoorten zijn aan de andere kant van de kamer gemonteerd om de gasemissies om te leiden naar het turbinewiel. In het gat aan de zijkant van de verbrandingskamer is geïnstalleerd gloeiende spiraal. Het ontsteekt de brandstof in de motor.

Daarna zetten ze de turbine en de centrale as van de cilinder. Ze zetten het op compressor wiel, die lucht in de verbrandingskamer pompt. Het wordt gecontroleerd met een computer voordat het opstartprogramma wordt beveiligd.

De afgewerkte motor wordt opnieuw gecontroleerd op vermogen. Het geluid is niet veel anders dan dat van een vliegtuigmotor. Het is natuurlijk minder krachtig, maar lijkt er volledig op, waardoor het meer op het model lijkt.

Onder reactieve beweging wordt een beweging verstaan ​​waarbij een van de delen met een bepaalde snelheid van het lichaam wordt gescheiden. De kracht die ontstaat als gevolg van een dergelijk proces werkt vanzelf. Met andere woorden, ze mist zelfs het minste contact met externe lichamen.

in de natuur

Tijdens een zomervakantie in het zuiden ontmoetten we bijna allemaal, zwemmend in de zee, kwallen. Maar weinig mensen dachten dat deze dieren op dezelfde manier bewegen als een straalmotor. Het werkingsprincipe van een dergelijk aggregaat in de natuur kan worden waargenomen bij het verplaatsen van sommige soorten zeeplankton en libellenlarven. Bovendien is de efficiëntie van deze ongewervelde dieren vaak hoger dan die van technische middelen.

Wie kan nog meer duidelijk aantonen wat het werkingsprincipe van een straalmotor inhoudt? Inktvis, octopus en inktvis. Veel andere mariene weekdieren maken een soortgelijke beweging. Neem bijvoorbeeld inktvissen. Ze zuigt water in haar kieuwholte en gooit het er krachtig uit door een trechter, die ze naar achteren of opzij richt. In dit geval kan het weekdier bewegingen in de goede richting maken.

Het werkingsprincipe van een straalmotor kan ook worden waargenomen bij het verplaatsen van de zouten. Dit zeedier neemt water in een brede holte. Daarna trekken de spieren van zijn lichaam samen, waardoor de vloeistof door het gat in de rug wordt geduwd. Door de reactie van de resulterende stroom kan het sperma vooruit gaan.

marine raketten

Maar de grootste perfectie in jetnavigatie werd nog steeds bereikt door inktvissen. Zelfs de vorm van de raket lijkt te zijn gekopieerd van dit specifieke onderwaterleven. Wanneer de inktvis met lage snelheid beweegt, buigt hij periodiek zijn ruitvormige vin. Maar voor een snelle worp moet hij zijn eigen "straalmotor" gebruiken. Tegelijkertijd moet het werkingsprincipe van al zijn spieren en lichaam in meer detail worden beschouwd.

Inktvissen hebben een soort mantel. Dit is het spierweefsel dat zijn lichaam van alle kanten omringt. Tijdens beweging zuigt het dier een grote hoeveelheid water in deze mantel, waarbij een stroom door een speciaal smal mondstuk scherp wordt uitgeworpen. Door dergelijke acties kan de inktvis met schokken achteruit bewegen met snelheden tot zeventig kilometer per uur. het dier verzamelt alle tien tentakels in een bundel, waardoor het lichaam een ​​gestroomlijnde vorm krijgt. In het mondstuk zit een speciaal ventiel. Het dier roteert het met behulp van spiercontractie. Hierdoor kan het onderwaterleven van richting veranderen. De rol van het roer tijdens de bewegingen van de inktvis wordt ook gespeeld door zijn tentakels. Hij stuurt ze naar links of rechts, naar beneden of naar boven en ontwijkt gemakkelijk botsingen met verschillende obstakels.

Er is een soort inktvis (stenoteutis), die de titel van beste piloot onder de schelpdieren draagt. Beschrijf het werkingsprincipe van een straalmotor - en u zult begrijpen waarom dit dier, bij het achtervolgen van vissen, soms uit het water springt, zelfs op het dek van schepen die op de oceaan varen. Hoe gebeurde dit? De pilootinktvis, die zich in het waterelement bevindt, ontwikkelt er maximale jetstuwkracht voor. Hierdoor kan hij tot vijftig meter afstand over de golven vliegen.

Als we een straalmotor beschouwen, van welk dier kan het werkingsprincipe dan nog worden genoemd? Dit zijn op het eerste gezicht baggy octopussen. Hun zwemmers zijn niet zo snel als inktvissen, maar in geval van gevaar kunnen zelfs de beste sprinters jaloers zijn op hun snelheid. Biologen die de migratie van octopussen hebben bestudeerd, hebben ontdekt dat ze bewegen zoals een straalmotor een werkingsprincipe heeft.

Met elke stroom water die uit de trechter wordt gegooid, maakt het dier een sprong van twee of zelfs twee en een halve meter. Tegelijkertijd zwemt de octopus op een eigenaardige manier - achteruit.

Andere voorbeelden van straalaandrijving

Er zijn raketten in de plantenwereld. Het principe van de straalmotor kan worden waargenomen wanneer, zelfs met een zeer lichte aanraking, de "gekke komkommer" met hoge snelheid tegen de stengel stuitert en tegelijkertijd de kleverige vloeistof met de zaden afstoot. In dit geval vliegt de foetus zelf over een aanzienlijke afstand (tot 12 m) in de tegenovergestelde richting.

Het werkingsprincipe van een straalmotor kan ook in een boot worden waargenomen. Als er zware stenen in een bepaalde richting in het water worden gegooid, begint de beweging in de tegenovergestelde richting. Het werkingsprincipe is hetzelfde. Alleen daar worden gassen gebruikt in plaats van stenen. Ze creëren een reactieve kracht die zorgt voor beweging zowel in de lucht als in een ijle ruimte.

Fantastische reis

De mensheid droomt al heel lang van ruimtevluchten. Dit blijkt uit het werk van sciencefictionschrijvers, die verschillende middelen aanbood om dit doel te bereiken. Zo bereikte de held van het verhaal van de Franse schrijver Hercule Savignen, Cyrano de Bergerac, de maan op een ijzeren kar, waarover voortdurend een sterke magneet werd gegooid. De beroemde Munchhausen bereikte dezelfde planeet. Een gigantische bonenstengel hielp hem de reis te maken.

In China werd al in het eerste millennium voor Christus straalaandrijving gebruikt. Tegelijkertijd dienden bamboebuizen gevuld met buskruit als een soort raketten voor de lol. Trouwens, het project van de eerste auto op onze planeet, gemaakt door Newton, was ook met een straalmotor.

De geschiedenis van de oprichting van de RD

Pas in de 19e eeuw. de droom van de mens van de ruimte begon specifieke kenmerken te krijgen. Het was inderdaad in deze eeuw dat de Russische revolutionair N.I.Kibalchich 's werelds eerste project met een straalmotor creëerde. Alle papieren zijn opgemaakt door een Narodnaya Volya in de gevangenis, waar hij belandde na de aanslag op Alexanders leven. Maar helaas werd Kibalchich op 03.04.1881 geëxecuteerd en werd zijn idee niet in de praktijk uitgevoerd.

Aan het begin van de 20e eeuw. het idee om raketten te gebruiken voor ruimtevluchten werd naar voren gebracht door de Russische wetenschapper K. E. Tsiolkovsky. Voor het eerst werd zijn werk gepubliceerd in 1903, dat een beschrijving bevat van de beweging van een lichaam met variabele massa in de vorm van een wiskundige vergelijking. Later ontwikkelde de wetenschapper het eigenlijke schema van een straalmotor aangedreven door vloeibare brandstof.

Tsiolkovsky vond ook een meertrapsraket uit en bracht het idee naar voren om echte ruimtesteden in een baan om de aarde te creëren. Tsiolkovsky bewees overtuigend dat het enige middel voor ruimtevluchten een raket is. Dat wil zeggen, een apparaat uitgerust met een straalmotor, gevoed met brandstof en een oxidatiemiddel. Alleen zo'n raket kan de zwaartekracht overwinnen en buiten de atmosfeer van de aarde vliegen.

Ruimteonderzoek

Het idee van Tsiolkovsky werd uitgevoerd door Sovjetwetenschappers. Onder leiding van Sergei Pavlovich Korolev lanceerden ze de eerste kunstmatige aardsatelliet. Op 4 oktober 1957 werd dit apparaat in een baan om de aarde gebracht door een raket met een straalmotor. Het werk van de RD was gebaseerd op de omzetting van chemische energie, die door de brandstof wordt overgedragen aan de gasstraal, en verandert in kinetische energie. In dit geval beweegt de raket in de tegenovergestelde richting.

De straalmotor, waarvan het principe al vele jaren wordt gebruikt, vindt zijn toepassing niet alleen in de ruimtevaart, maar ook in de luchtvaart. Maar het wordt vooral gebruikt voor. Immers, alleen de RD kan het apparaat verplaatsen in de ruimte, waarin geen enkele omgeving is.

Vloeibare stuwstof straalmotor

Iedereen die een vuurwapen heeft afgevuurd of dit proces gewoon van de zijkant heeft bekeken, weet dat er een kracht is die de loop zeker terug zal duwen. Bovendien zal bij een groter bedrag het rendement zeker toenemen. De straalmotor werkt op dezelfde manier. Het werkingsprincipe is vergelijkbaar met hoe het vat wordt teruggeduwd onder invloed van een straal hete gassen.

Wat betreft de raket, daarin is het proces waarbij het mengsel wordt ontstoken geleidelijk en continu. Dit is de eenvoudigste, vaste brandstofmotor. Hij is goed bekend bij alle raketmodelbouwers.

In een vloeistofstraalmotor (LRE) wordt een mengsel bestaande uit een brandstof en een oxidatiemiddel gebruikt om een ​​werkvloeistof of een duwende straal te creëren. De laatste is in de regel salpeterzuur of kerosine dient als brandstof in de motor met vloeibare stuwstof.

Het werkingsprincipe van een straalmotor, die in de eerste monsters zat, is tot op de dag van vandaag bewaard gebleven. Alleen gebruikt het nu vloeibare waterstof. Wanneer deze stof wordt geoxideerd, neemt deze met 30% toe in vergelijking met de eerste raketmotoren met vloeibare stuwstof. Het is de moeite waard om te zeggen dat het idee om waterstof te gebruiken door Tsiolkovsky zelf werd voorgesteld. De moeilijkheden die toen bestonden bij het werken met deze uiterst explosieve stof waren echter eenvoudig onoverkomelijk.

Wat is het werkingsprincipe van een straalmotor? Brandstof en oxidatiemiddel komen de werkkamer binnen vanuit afzonderlijke tanks. Verder worden de componenten omgezet in een mengsel. Het brandt uit, terwijl het een kolossale hoeveelheid warmte afgeeft onder een druk van tientallen atmosfeer.

Componenten komen op verschillende manieren de werkkamer van een straalmotor binnen. Het oxidatiemiddel wordt hier direct ingebracht. Maar de brandstof legt een langere weg af tussen de wanden van de kamer en het mondstuk. Hier warmt het op en wordt het, al met een hoge temperatuur, door talrijke sproeiers in de verbrandingszone gegooid. Verder breekt de straal gevormd door het mondstuk uit en levert een stuwkrachtmoment aan het vliegtuig. Zo kun je (in het kort) zien wat een straalmotor heeft als werkingsprincipe. In deze beschrijving worden veel componenten niet genoemd, zonder welke de werking van de LPRE onmogelijk zou zijn. Onder hen zijn de compressoren die nodig zijn om de druk te creëren die nodig is voor injectie, de kleppen die de turbines voeden, enz.

modern gebruik

Ondanks het feit dat de werking van een straalmotor een grote hoeveelheid brandstof vereist, blijven raketmotoren mensen vandaag van dienst. Ze worden gebruikt als de belangrijkste voortstuwingsmotoren in draagraketten, maar ook als rangeermotoren voor verschillende ruimtevaartuigen en orbitale stations. In de luchtvaart worden andere soorten taxibanen gebruikt, die iets andere prestatiekenmerken en ontwerp hebben.

Luchtvaart ontwikkeling

Vanaf het begin van de 20e eeuw, tot aan het uitbreken van de Tweede Wereldoorlog, werd er alleen gevlogen met propellervliegtuigen. Deze apparaten waren uitgerust met verbrandingsmotoren. De vooruitgang stond echter niet stil. Met zijn ontwikkeling was er behoefte aan krachtigere en snellere vliegtuigen. Hier werden vliegtuigontwerpers echter geconfronteerd met een schijnbaar onoplosbaar probleem. Het feit is dat zelfs met een lichte toename de massa van het vliegtuig aanzienlijk toenam. Een uitweg uit deze situatie werd echter gevonden door de Engelsman Frank Will. Hij creëerde een fundamenteel nieuwe motor, een straalmotor genaamd. Deze uitvinding gaf een krachtige impuls aan de ontwikkeling van de luchtvaart.

Het werkingsprincipe van een vliegtuigstraalmotor is vergelijkbaar met de acties van een brandslang. De slang heeft een taps toelopend uiteinde. Terwijl het door een nauwe opening naar buiten stroomt, verhoogt het water zijn snelheid aanzienlijk. De tegendruk die hierdoor ontstaat is zo sterk dat de brandweerman moeite heeft de slang in zijn handen te houden. Dit gedrag van water kan ook het werkingsprincipe van een vliegtuigstraalmotor verklaren.

Direct-flow taxibanen

Dit type straalmotor is het eenvoudigst. Zie het als een pijp met open uiteinden gemonteerd op een bewegend vlak. In het voorste deel breidt de doorsnede zich uit. Door dit ontwerp neemt de snelheid van de binnenkomende lucht af en neemt de druk toe. Het breedste punt van zo'n pijp is de verbrandingskamer. Hier wordt de brandstof ingespoten en verbrand. Dit proces bevordert de verwarming van de resulterende gassen en hun sterke expansie. Hierdoor ontstaat een stuwkracht van de straalmotor. Het wordt geproduceerd door dezelfde gassen wanneer ze uit het smalle uiteinde van de pijp worden geperst. Het is deze stuwkracht die het vliegtuig doet vliegen.

Gebruiksproblemen

Direct-flow straalmotoren hebben enkele nadelen. Ze kunnen alleen werken aan een vliegtuig dat in beweging is. Een stilstaand vliegtuig kan niet worden geactiveerd door direct-flow taxibanen. Om zo'n vliegtuig de lucht in te krijgen, is een andere startende motor nodig.

Oplossing

Het principe van de werking van een straalmotor van een turbojet-vliegtuig, dat verstoken is van de tekortkomingen van een straalmotor, stelde vliegtuigontwerpers in staat om het meest geavanceerde vliegtuig te creëren. Hoe werkt deze uitvinding?

Het belangrijkste element in een turbostraalmotor is een gasturbine. Met zijn hulp wordt een luchtcompressor geactiveerd, waardoor perslucht in een speciale kamer wordt geleid. De producten die worden verkregen als gevolg van de verbranding van brandstof (meestal kerosine) vallen op de turbinebladen en drijven deze aan. Verder gaat de lucht-gasstroom in het mondstuk, waar het versnelt tot hoge snelheden en een enorme reactieve stuwkracht creëert.

Toename in vermogen

Reactieve stuwkracht kan in korte tijd aanzienlijk toenemen. Hiervoor wordt naverbranding gebruikt. Het is de injectie van extra brandstof in de gasstroom die uit de turbine ontsnapt. Zuurstof die niet in de turbine wordt gebruikt, draagt ​​bij aan de verbranding van kerosine, waardoor de stuwkracht van de motor toeneemt. Bij hoge snelheden bereikt de waardestijging 70% en bij lage snelheden - 25-30%.

Straalmotoren zijn apparaten die de trekkracht creëren die nodig is voor het bewegingsproces door de interne energie van de brandstof om te zetten in de kinetische energie van de jetstralen in het werkmedium. De werkvloeistof stroomt snel uit de motor en volgens de wet van behoud van momentum wordt een reactieve kracht gevormd die de motor in de tegenovergestelde richting duwt. Om de werkvloeistof te versnellen, kan het worden gebruikt als een expansie van gassen die op verschillende manieren tot hoge temperaturen zijn verwarmd, evenals voor andere fysieke processen, met name de versnelling van geladen deeltjes in een elektrostatisch veld.

Straalmotoren combineren echte motoren met propellers. Het betekent dat ze trekkrachten uitsluitend creëren door interactie met werkende lichamen, zonder steunen, of door contacten met andere lichamen. Dat wil zeggen, ze zorgen voor hun eigen vooruitgang, terwijl intermediaire mechanismen geen rol spelen. Als gevolg hiervan worden ze voornamelijk gebruikt om vliegtuigen, raketten en natuurlijk ruimtevaartuigen voort te stuwen.

Wat is motorstuwkracht?

De stuwkracht van motoren wordt de reactieve kracht genoemd, die zich manifesteert door gasdynamische krachten, druk en wrijving die op de binnen- en buitenzijde van de motor worden uitgeoefend.

De staven verschillen in:

• Intern (jetstuwkracht), wanneer geen rekening wordt gehouden met externe weerstand;
• Effectief, rekening houdend met de externe weerstand van energiecentrales.

De startenergie wordt opgeslagen aan boord van vliegtuigen of andere voertuigen uitgerust met straalmotoren (chemische brandstof, nucleaire brandstof), of kan van buitenaf worden geleverd (bijvoorbeeld zonne-energie).

Hoe wordt jetstuwkracht gevormd?

Om jetstuwkracht (motorstuwkracht), die wordt gebruikt door straalmotoren, te genereren, heb je nodig:

• Bronnen van initiële energie, die worden omgezet in kinetische energie van jet-jets;
• Werkvloeistoffen die als straalstromen uit straalmotoren worden uitgeworpen;
• De straalmotor zelf als energieomzetter.

Hoe krijg je een werkend lichaam?

Om een ​​werkvloeistof in straalmotoren aan te schaffen, kan het volgende worden gebruikt:

• Stoffen uit de omgeving (bijvoorbeeld water of lucht);
• Stoffen in de tanks van apparaten of in de kamers van straalmotoren;
• Gemengde stoffen afkomstig uit de omgeving en opgeslagen aan boord van de voertuigen.

Moderne straalmotoren gebruiken voornamelijk chemische energie. Werkvloeistoffen zijn een mengsel van gloeiende gassen, die verbrandingsproducten zijn van chemische brandstoffen. Wanneer een straalmotor draait, wordt de chemische energie van de verbrandingsmaterialen omgezet in warmte-energie van de verbrandingsproducten. Tegelijkertijd wordt thermische energie van hete gassen omgezet in mechanische energie uit de translatiebewegingen van straaljets en apparaten waarop de motoren zijn geïnstalleerd.

Bij straalmotoren ontmoeten de luchtstralen die de motoren binnenkomen de turbines van de compressoren die met enorme snelheid ronddraaien en lucht uit de omgeving aanzuigen (met behulp van ingebouwde ventilatoren). Daarom worden er twee taken opgelost:

• Primaire luchtinlaat;
• Koeling van de gehele motor.

De turbinebladen van de compressoren comprimeren de lucht ongeveer 30 of meer keer, duwen deze (injectie) in de verbrandingskamer (de werkvloeistof wordt gegenereerd). Over het algemeen spelen verbrandingskamers ook de rol van carburateurs, waarbij brandstof met lucht wordt gemengd.

Dit kunnen met name mengsels van lucht en kerosine zijn, zoals in turbostraalmotoren van moderne straalvliegtuigen, of mengsels van vloeibare zuurstof en alcohol, zoals de eigenschappen van sommige raketmotoren met vloeibare stuwstof, of een andere vaste brandstof in poederraketten . Zodra het brandstof-luchtmengsel is gevormd, ontsteekt het met het vrijkomen van energie in de vorm van warmte. Zo kunnen de brandstof in straalmotoren alleen die stoffen zijn die, als gevolg van chemische reacties in de motoren (tijdens verbranding), warmte genereren en daarbij veel gassen vormen.

In geval van brand treedt een aanzienlijke verwarming van het mengsel en de delen eromheen op met volumetrische uitzetting. In feite worden straalmotoren gebruikt voor het voortstuwen van gecontroleerde explosies. Verbrandingskamers in straalmotoren zijn een van de heetste elementen (het temperatuurregime daarin kan oplopen tot 2700 ° C), en ze vereisen constante intensieve koeling.

Straalmotoren zijn uitgerust met sproeiers waardoor hete gassen, die producten zijn van brandstofverbranding, met hoge snelheid eruit stromen. Bij sommige motoren komen gassen direct na de verbrandingskamers in de sproeiers terecht. Dit geldt bijvoorbeeld voor raket- of straalmotormotoren.

Turbojet-motoren werken enigszins anders. De gassen gaan dus, na de verbrandingskamers, eerst door de turbines, waaraan ze hun thermische energie afgeven. Dit wordt gedaan om de compressoren aan te drijven, die zullen dienen om de lucht voor de verbrandingskamer te comprimeren. In ieder geval blijven de sproeiers de laatste onderdelen van de motoren waar gassen doorheen kunnen stromen. Eigenlijk vormen ze rechtstreeks de jetstream.

Koude lucht wordt naar de sproeiers gestuurd, die door compressoren worden gedwongen om de interne onderdelen van de motoren te koelen. Straalmondstukken kunnen verschillende configuraties en ontwerpen hebben op basis van de verscheidenheid aan motoren. Dus wanneer de uitstroomsnelheid hoger moet zijn dan de geluidssnelheid, dan krijgen de sproeiers de vorm van uitzettende pijpen of eerst vernauwen en dan uitzetten (de zogenaamde Laval-nozzles). Alleen met buizen van deze configuratie worden gassen versneld tot supersonische snelheden, met behulp waarvan straalvliegtuigen over de "geluidsbarrières" stappen.

Op basis van de vraag of de omgeving betrokken is bij de werking van straalmotoren, worden ze onderverdeeld in de hoofdklassen van luchtademende motoren (WFM) en raketmotoren (RD). Alle KRW's zijn warmtemotoren, waarvan de werklichamen worden gevormd wanneer de oxidatiereactie van brandbare stoffen met zuurstof van de luchtmassa's plaatsvindt. Luchtstromen uit de atmosfeer vormen de basis van de KRW-werkorganen. Zo hebben voertuigen met KRW energiebronnen (brandstof) aan boord, maar de meeste werkende lichamen worden uit de omgeving gehaald.

De KRW-apparaten omvatten:

• Turbojet-motoren (TRD);
• Ramjet-motoren (ramjet);
• Pulserende luchtstraalmotoren (PuVRD);
• Hypersonische straalmotoren (scramjet-motoren).

In tegenstelling tot luchtstraalmotoren bevinden alle componenten van de werkvloeistoffen van de taxibaan zich aan boord van met raketmotoren uitgeruste voertuigen. De afwezigheid van propellers die in wisselwerking staan ​​met de omgeving, evenals de aanwezigheid van alle samenstellende werkende lichamen aan boord van de voertuigen, maken raketmotoren geschikt om in de ruimte te functioneren. Er is ook een combinatie van raketmotoren, wat een soort combinatie is van de twee belangrijkste varianten.

Kort over de geschiedenis van de straalmotor

Er wordt aangenomen dat de straalmotor is uitgevonden door Hans von Ohain en de uitstekende Duitse ontwerpingenieur Frank Whittle. Het eerste patent voor een werkende gasturbinemotor werd in 1930 ontvangen door Frank Whittle. Het eerste werkende model werd echter door Ohain zelf samengesteld. Aan het einde van de zomer van 1939 verscheen het eerste straalvliegtuig in de lucht - de He-178 (Heinkel-178), die was uitgerust met de door Ohain ontwikkelde HeS 3-motor.

Hoe werkt een straalmotor?

De structuur van straalmotoren is vrij eenvoudig en tegelijkertijd uiterst complex. Het is in principe eenvoudig. Dus buitenboordlucht (in raketmotoren - vloeibare zuurstof) wordt in de turbine gezogen. Waarna het zich begint te vermengen met brandstof en daar verbrandt. Aan de rand van de turbine wordt een zogenaamde "working fluid" (eerder genoemde jetstream) gevormd, die het vliegtuig of ruimtevaartuig voortstuwt.

In al zijn eenvoud is dit in feite een hele wetenschap, want in het midden van dergelijke motoren kan de bedrijfstemperatuur meer dan duizend graden Celsius bereiken. Een van de belangrijkste problemen bij het bouwen van turbojetmotoren is het ontstaan ​​van niet-smeltende metalen onderdelen die zelf smelten.

Aan het begin, voor elke turbine, staat altijd een ventilator die luchtmassa's uit de omgeving de turbines in zuigt. De ventilatoren hebben een groot oppervlak, evenals een kolossaal aantal bladen met speciale configuraties, waarvan het materiaal titanium is. Direct achter de ventilatoren zitten krachtige compressoren, die nodig zijn om lucht onder enorme druk in de verbrandingskamers te persen. Na de verbrandingskamers worden de brandende lucht-brandstofmengsels naar de turbine zelf gestuurd.

Turbines bestaan ​​uit meerdere bladen, die onder druk worden gezet door jetstreams, die de turbines in rotatie brengen. Verder laten de turbines de assen draaien waarop de ventilatoren en compressoren zijn "gemonteerd". In feite wordt het systeem gesloten en heeft het alleen de toevoer van brandstof en luchtmassa's nodig.

Na de turbines worden de stromen naar de nozzles geleid. Straalmotorsproeiers zijn de laatste, maar niet de minst belangrijke onderdelen in straalmotoren. Ze vormen directe jetstreams. Koude luchtmassa's worden naar de sproeiers geleid, die door ventilatoren worden gedwongen om de "binnenkant" van de motoren te koelen. Deze stromen beperken de mondstukkragen van oververhitte straalstromen en voorkomen dat ze smelten.

Afgebogen stuwkracht vector

Straalmotoren hebben een grote verscheidenheid aan mondstukconfiguraties. De meest geavanceerde worden beschouwd als beweegbare mondstukken op motoren met een afgebogen stuwkrachtvector. Ze kunnen samendrukken en uitzetten, maar ook onder grote hoeken afwijken - zo worden de jetstreams direct geregeld en gericht. Hierdoor worden vliegtuigen met motoren met een afgebogen stuwkrachtvector extreem wendbaar, omdat de manoeuvreerprocessen niet alleen plaatsvinden door de werking van de vleugelmechanismen, maar ook direct door de motoren zelf.

Typen straalmotoren

Er zijn verschillende hoofdtypen straalmotoren. De klassieke straalmotor kan dus een vliegtuigmotor in het F-15-vliegtuig worden genoemd. De meeste van deze motoren worden voornamelijk gebruikt in verschillende soorten jagers.

Tweebladige turbopropmotoren

In dit type turboprop-motor wordt het vermogen van de turbines gestuurd via reductietandwielen om de klassieke propellers te laten draaien. Door de aanwezigheid van dergelijke motoren kunnen grote vliegtuigen met maximaal acceptabele snelheden vliegen terwijl ze minder vliegtuigbrandstof gebruiken. De normale kruissnelheid voor turbopropvliegtuigen kan 600-800 km / u zijn.

Turbofan straalmotoren

Dit type motor is zuiniger in de klassieke motorenfamilie. Het belangrijkste onderscheidende kenmerk van hen is dat ventilatoren met een grote diameter bij de inlaat zijn geïnstalleerd, die niet alleen luchtstromen voor de turbines leveren, maar ook vrij krachtige stromen daarbuiten creëren. Als gevolg hiervan is het mogelijk om verhoogde efficiëntie te bereiken door de efficiëntie te verbeteren. Ze worden gebruikt op voeringen en grote vliegtuigen.

Ramjet-motoren

Dit type motor functioneert zodanig dat er geen bewegende delen voor nodig zijn. Luchtmassa's worden op een ontspannen manier in de verbrandingskamer geperst, dankzij het afremmen van de stromen rond de stroomlijnkappen van de inlaten. In de toekomst wordt alles gedaan zoals in gewone straalmotoren, namelijk luchtstromen worden vermengd met brandstof en komen als straaljagers uit straalpijpen. Straalmotoren met directe stroom worden gebruikt in treinen, in vliegtuigen, in "drones", in raketten, daarnaast kunnen ze op fietsen of scooters worden geïnstalleerd.