Ce este un motor cu reacție? Aeronavă cu turboreacție (istoria invenției).

Motor turboreactor a fost inventat Hans von Ohain, un remarcabil inginer proiectant german și Sir Frank Whittle. Primul brevet pentru un motor funcțional cu turbină cu gaz a fost obținut în 1930 de Frank Whittle. Cu toate acestea, Ohain a fost cel care a asamblat primul model funcțional.

Pe 2 august 1939, prima aeronavă cu reacție, He 178 (Heinkel 178), propulsată de motorul HeS 3 dezvoltat de Ohain, a ieșit pe cer.

Destul de simplu și în același timp extrem de dificil. Pur și simplu bazat pe principiul de funcționare: aerul exterior (în motoarele de rachetă - oxigen lichid) este aspirat în turbină, acolo este amestecat cu combustibil și ars, la capătul turbinei formează așa-numitul. „fluid de lucru” (jet stream), care mișcă mașina.

Este atât de simplu, dar în realitate este o întreagă zonă a științei, deoarece în astfel de motoare temperatura de funcționare ajunge la mii de grade Celsius. Una dintre cele mai importante probleme ale construcției motoarelor cu turboreacție este crearea de piese netopibile din metale în topire. Dar pentru a înțelege problemele proiectanților și inventatorilor, trebuie mai întâi să studiați mai detaliat structura fundamentală a motorului.

Design motor cu reacție

părțile principale ale motorului cu reacție

La începutul turbinei există întotdeauna ventilator, care aspiră aer din mediul extern în turbine. Ventilatorul are o suprafață mare și un număr foarte mare de pale cu formă specială din titan. Există două sarcini principale - admisia de aer primar și răcirea întregului motor în ansamblu, prin pomparea aerului între carcasa exterioară a motorului și piesele interne. Aceasta răcește camerele de amestec și ardere și previne prăbușirea acestora.

Imediat în spatele ventilatorului se află un puternic compresor, care forțează aerul sub presiune înaltă în camera de ardere.

Camera de ardere De asemenea, acționează ca un carburator, amestecând combustibilul cu aerul. După ce se formează amestecul combustibil-aer, acesta este aprins. În timpul procesului de ardere, are loc o încălzire semnificativă a amestecului și a părților înconjurătoare, precum și dilatare volumetrică. De fapt, un motor cu reacție folosește o explozie controlată pentru a se propulsa.

Camera de ardere a unui motor cu reacție este una dintre cele mai fierbinți părți ale sale - necesită o răcire intensivă constantă. Dar acest lucru nu este suficient. Temperatura din el ajunge la 2700 de grade, deci este adesea realizat din ceramică.

După camera de ardere, amestecul combustibil-aer care arde este trimis direct la turbină.

Turbină constă din sute de pale pe care curentul de jet presează, determinând rotirea turbinei. Turbina, la rândul său, rotește arborele pe care „se așează” ventilatorul și compresorul. Astfel, sistemul este închis și necesită doar o alimentare cu combustibil și aer pentru funcționarea sa.

După turbină, fluxul este direcționat către duză. Duza motorului cu reacție este ultima, dar nu cea mai mică parte a unui motor cu reacție. Formează direct curentul cu jet. Aerul rece este direcționat în duză, forțat de ventilator să răcească părțile interne ale motorului. Acest flux restricționează gulerul duzei de la jetul super-fierbinte și îl face să se topească.

Vector de împingere deflexabil

Duzele pentru motor cu reacție sunt disponibile într-o varietate de tipuri diferite. El consideră că cea mai avansată este o duză mobilă montată pe motoare cu un vector de tracțiune deflectabil. Se poate comprima și extinde și, de asemenea, se poate devia la unghiuri semnificative, ajustând și direcționând direct curent cu jet. Acest lucru face ca aeronavele cu motoare de vectoring de tracțiune să fie foarte manevrabile, deoarece manevrarea are loc nu numai datorită mecanismelor aripilor, ci și direct de către motor.

Tipuri de motoare cu reacție

Există mai multe tipuri principale de motoare cu reacție.

Motor clasic cu reacție F-15

Motor cu reacție clasic– a cărei structură fundamentală am descris-o mai sus. Folosit în principal pe avioanele de luptă în diferite modificări.

Turboprop. La acest tip de motor, puterea turbinei este direcționată printr-o cutie de viteze reductoră pentru a roti o elice clasică. Astfel de motoare vor permite aeronavelor mari să zboare la viteze acceptabile și să consume mai puțin combustibil. Viteza normală de croazieră a unei aeronave cu turbopropulsoare este considerată a fi de 600-800 km/h.

Acest tip de motor este o rudă mai economică față de tipul clasic. Principala diferență este că la intrare este instalat un ventilator cu diametru mai mare, care furnizează aer nu numai turbinei, dar creează și un flux destul de puternic în afara acesteia. În acest fel, se obține o eficiență sporită prin îmbunătățirea eficienței.

Folosit pe avioane de linie și avioane mari.

motor ramjet

Funcționează fără piese în mișcare. Aerul este forțat în camera de ardere în mod natural, datorită frânării debitului împotriva carenului de admisie.

Folosit pe trenuri, avioane, UAV-uri și rachete militare, precum și pe biciclete și scutere.

Și, în sfârșit, un videoclip cu un motor cu reacție în acțiune:

Poze luate de pe diverse surse. Rusificarea imaginilor – Laboratorul 37.

În știință propulsie cu reacție numiți mișcarea unui corp care are loc atunci când o parte a acestuia este separată de el. Ce înseamnă acest lucru?

Pot fi date exemple simple. Imaginează-ți că ești într-o barcă în mijlocul unui lac. Barca este nemișcată. Dar acum iei o piatră grea de pe fundul bărcii și o arunci cu forță în apă. Ce se va întâmpla atunci? Barca va începe să se miște încet. Alt exemplu. Să umflam mingea de cauciuc și apoi să lăsăm aerul să iasă liber din ea. Bila care se dezumflă va zbura în direcția opusă celei în care fluxul de aer se va năpusti. Forța de acțiune este egală cu forța de reacție. Ai aruncat o piatră cu forță, dar aceeași forță a făcut ca barca să se deplaseze înăuntru partea opusă.

Un motor cu reacție este construit pe această lege a fizicii. Combustibilul este ars într-o cameră rezistentă la căldură. Gazul fierbinte, în expansiune, format în timpul arderii, scapă violent din duză. Dar aceeași forță împinge motorul în sine (împreună cu racheta sau avionul în direcția opusă). Această forță se numește împingere.

Principiul propulsiei cu reacție este cunoscut omenirii de mult timp — rachetele simple au fost fabricate de vechii chinezi. Dar pentru ca avioanele și rachetele moderne să ia pe cer, inginerii au trebuit să rezolve multe probleme tehnice, iar motoarele cu reacție de astăzi sunt dispozitive destul de complexe.

Să încercăm să ne uităm în interiorul motoarelor cu reacție folosite în aviație. Despre motoare rachete spațiale vom vorbi altă dată.

Așadar, astăzi Avioanele cu reacție zboară cu trei tipuri de motoare:

motor turboreactor;

motor turboventilator;

Turboprop.

Cum sunt structurate și prin ce diferă unele de altele? Să începem cu cel mai simplu - turboreactor . Însuși numele acestui dispozitiv ne spune cuvânt cheie — "turbină". O turbină este un arbore în jurul căruia sunt atașate palete metalice. "petale"întors într-un unghi. Dacă un flux de aer (sau apă, de exemplu) este direcționat către turbină de-a lungul arborelui, aceasta va începe să se rotească. Dacă, dimpotrivă, începeți să rotiți arborele turbinei, paletele acestuia vor începe să conducă un curent de aer sau apă de-a lungul arborelui.

Arderea este combinația dintre combustibil și oxigen, un gaz care nu este foarte abundent în aerul obișnuit. Mai exact, este suficient ca tu și cu mine să o respirăm. Dar Pentru "respiraţie" camerele de ardere ale unui motor cu reacție, oxigenul este prea mult dizolvat în aer.

Ce trebuie făcut pentru a reaprinde un foc pe moarte? Dreapta! Suflați pe el sau fluturați-l peste el, de exemplu, cu o foaie de placaj. Pompând aer cu forță, tu "a hrani" Cărbunii mocniți sunt alimentați cu oxigen și flacăra se aprinde din nou. Turbina dintr-un motor cu turboreacție face același lucru.

Pe măsură ce avionul se deplasează înainte, un curent de aer intră în motor. Aici aerul se întâlnește cu turbinele compresoarelor care se rotesc la viteză mare. Cuvânt "compresor" poate fi tradus în rusă ca "compresor". Paletele turbinei compresorului comprimă aerul de aproximativ 30 de ori și "împingând" acesta în camera de ardere. Gazul fierbinte produs în timpul arderii combustibilului se grăbește mai departe spre duză. Dar o altă turbină îi iese în cale. Urcându-se pe lamele sale, un curent de gaz îi face ca arborele să se rotească. Dar turbinele compresoarelor sunt atașate la același arbore. Se dovedește atât de ciudat „împinge-trage”. Compresorul pompează aer în motor, amestecul de aer comprimat și combustibil arde, eliberând gaz fierbinte, iar gazul rotește turbinele compresorului în drum spre duză.

Apare interes Întreabă— cum pornesc un astfel de motor? La urma urmei, până când aerul comprimat intră în camera de ardere, combustibilul nu va începe să ardă. Aceasta înseamnă că nu va exista gaz fierbinte care va roti turbina compresorului. Dar până când turbina compresorului se învârte, nu va mai exista aer comprimat.

Se dovedește, motorul este pornit folosind un motor electric, care este conectat la arborele turbinei. Motorul electric face ca compresorul să se rotească, iar de îndată ce presiunea necesară a aerului apare în camera de ardere, combustibilul intră în ea și se declanșează aprinderea. Motorul cu reacție a pornit!

Proiectarea unui motor turboreactor.

Motoarele turboreactor sunt foarte puternice și cântăresc relativ puțin. Prin urmare, ele sunt de obicei instalate pe avioanele militare supersonice, precum și pe avioanele supersonice de pasageri. Dar astfel de motoare au și lipsuri grave- Fac mult zgomot și ard prea mult combustibil.

Prin urmare, pe avioanele care zboară la viteze subsonice (mai puțin de 1200 de kilometri pe oră) sunt instalate așa-zise.

Designul unui motor turboventilator.

Sunt diferite Ele sunt diferite de un motor turborreactor prin faptul că în fața compresorului, o altă turbină cu palete mari este atașată la arbore - un ventilator. Ea este prima care întâlnește fluxul de aer care se apropie și îl respinge cu forță înapoi. O parte din acest aer, ca într-un motor turboreactor, intră în compresor și mai departe în camera de ardere, iar cealaltă parte „curge în jur” camera și este, de asemenea, aruncat înapoi, creând o forță suplimentară. Mai precis, pentru motor turboventilatorîmpingerea jetului principal (aproximativ 3/4) este creată tocmai de acest flux de aer pe care îl antrenează ventilatorul. Și doar 1/4 din împingere vine de la gazele fierbinți care ies din duză.

Un astfel de motor face mult mai puțin zgomot și arde semnificativ mai puțin combustibil, ceea ce este foarte important pentru aeronavele folosite pentru transportul de pasageri.

Proiectarea unui motor turbopropulsor.

Rotația arborelui turbinei este transmisă elicei - o elice care împinge aeronava înainte. O elice cu pale uriașe nu se poate roti cu aceeași viteză vertiginoasă ca un arbore de turbină. Prin urmare, elicea este conectată la arbore printr-o cutie de viteze care reduce viteza de rotație. Și deși motorul turbopropulsor "Mănâncă" puțin combustibil, ceea ce înseamnă că costul zborului este mai ieftin, nu poate accelera avionul de mare viteză. Prin urmare, în zilele noastre astfel de motoare sunt utilizate în principal în aviația de transport și pe aeronavele mici de pasageri care operează pe zboruri locale.

Pentru experiență veți avea nevoie de:

1. fir mai puternic;

2. paie lată pentru cocktail;

3. balon de formă alungită;

4. o rolă de bandă;

5. ac de rufe.

Trageți firul (poate fi în unghi), mai întâi trecându-l prin paie. Umflați balonul și, pentru a preveni dezumflarea, prindeți-l cu un ac de rufe așa cum se arată în imaginea din stânga. Acum lipiți mingea de paie cu bandă adezivă. Motorul cu reactie este gata!

Pe locuri! Desprindeți agraful de rufe. Un curent de aer va scăpa din minge și ea însăși, împreună cu paiele, va aluneca înainte de-a lungul firului.

©În caz parțial sau utilizare deplină din acest articol - un hyperlink activ către site este OBLIGATORIU

Ideile de a crea un motor termic, care include un motor cu reacție, sunt cunoscute omului încă din cele mai vechi timpuri. Astfel, în tratatul lui Heron din Alexandria intitulat „Pneumatică” există o descriere a lui Aeolipil - mingea „Aeolus”. Acest design nu era altceva decât o turbină cu abur, în care aburul era furnizat prin tuburi într-o sferă de bronz și, scăpând din ea, învârtea această sferă. Cel mai probabil, dispozitivul a fost folosit pentru divertisment.

Minge „Aeolus” Chinezii au avansat ceva mai departe, creând în secolul al XIII-lea un fel de „rachete”. Folosit inițial ca artificii, noul produs a fost în curând adoptat și folosit în scopuri de luptă. Nici marele Leonardo nu a ignorat ideea, intenționând să folosească aerul cald furnizat lamelor pentru a roti un scuipat pentru prăjit. Ideea unui motor cu turbină cu gaz a fost propusă pentru prima dată în 1791 de către inventatorul englez J. Barber: designul motorului său cu turbină cu gaz a fost echipat cu un generator de gaz, un compresor cu piston, o cameră de ardere și turbina de gaz. A folosit un motor termic și A.F. ca centrală electrică pentru aeronava sa, dezvoltată în 1878. Mozhaisky: două motoare cu abur au condus elicele mașinii. Din cauza eficienței scăzute, efectul dorit nu a putut fi atins. Un alt inginer rus – P.D. Kuzminsky - în 1892, a dezvoltat ideea unui motor cu turbină cu gaz în care combustibilul ardea la presiune constantă. După ce a început proiectul în 1900, a decis să instaleze un motor cu turbină cu gaz cu o turbină cu gaz în mai multe etape pe o barcă mică. Cu toate acestea, moartea designerului l-a împiedicat să termine ceea ce a început. Au început să creeze un motor cu reacție mai intens abia în secolul al XX-lea: mai întâi teoretic și câțiva ani mai târziu – practic. În 1903, în lucrarea „Explorarea spațiilor mondiale cu instrumente reactive” K.E. Tsiolkovsky au fost dezvoltate baza teoretica motoare rachete lichide (LPRE) cu o descriere a principalelor elemente ale unui motor cu reacție care utilizează combustibil lichid. Ideea creării unui motor de respirație a aerului (WRE) îi aparține lui R. Lorin, care a brevetat proiectul în 1908. Când a încercat să creeze un motor, după ce desenele dispozitivului au fost făcute publice în 1913, inventatorul a eșuat: viteza necesară pentru funcționarea motorului cu reacție nu a fost niciodată atinsă. Încercările de a crea motoare cu turbină cu gaz au continuat în continuare. Așadar, în 1906, inginerul rus V.V. Karavodin a dezvoltat și, doi ani mai târziu, a construit un motor cu turbină cu gaz fără compresor, cu patru camere de ardere intermitente și o turbină cu gaz. Cu toate acestea, puterea dezvoltată de dispozitiv, chiar și la 10.000 rpm, nu a depășit 1,2 kW (1,6 CP). Motorul cu turbină cu gaz cu ardere intermitentă a fost creat și de designerul german H. Holwarth. După ce a construit un motor cu turbină cu gaz în 1908, până în 1933, după mulți ani de muncă pentru a-l îmbunătăți, a adus randamentul motorului la 24%. Cu toate acestea, ideea nu și-a găsit o utilizare pe scară largă.

V.P. Glushko Ideea unui motor turboreactor a fost exprimată în 1909 de inginerul rus N.V. Gerasimov, care a primit un brevet pentru un motor cu turbină cu gaz pentru crearea propulsiei jetului. Lucrările la implementarea acestei idei nu s-au oprit în Rusia și ulterior: în 1913 M.N. Nikolskoy proiectează un motor cu turbină cu gaz cu o putere de 120 kW (160 CP) cu o turbină cu gaz în trei trepte; în 1923 V.I. Oferă Bazarov diagramă schematică motor cu turbină cu gaz, similar ca design cu motoarele moderne cu turbopropulsor; în 1930 V.V. Uvarov împreună cu N.R. Briling proiectează și în 1936 implementează un motor cu turbină cu gaz cu compresor centrifugal. O contribuție uriașă la crearea teoriei motorului cu reacție a fost adusă de munca oamenilor de știință ruși S.S. Nejdanovski, I.V. Meshchersky, N.E. Jukovski. Omul de știință francez R. Hainault-Peltry, omul de știință german G. Oberth. Crearea unui motor care respira aer a fost influențată și de munca celebrului om de știință sovietic B.S. Stechkin, care și-a publicat lucrarea „Theory of an Air-Jet Engine” în 1929. Lucrările la crearea unui motor cu reacție lichid nu s-au oprit: în 1926, omul de știință american R. Goddard a lansat o rachetă folosind combustibil lichid. Lucrări pe această temă au avut loc și în Uniunea Sovietică: din 1929 până în 1933 V.P. Glushko a dezvoltat și testat un motor cu reacție electrotermic la Laboratorul de dinamică a gazelor. În această perioadă, a creat și primele motoare autohtone cu reacție lichidă - ORM, ORM-1, ORM-2. Cea mai mare contribuție la implementarea practică a motorului cu reacție a fost adusă de designeri și oameni de știință germani. Având sprijin și finanțare de la stat, care spera să obțină în acest fel superioritatea tehnică războiul care vine, corpul ingineresc al celui de-al III-lea Reich, cu maximă eficiență și în scurt timp, a abordat crearea unor sisteme de luptă bazate pe ideile de propulsie cu reacție. Concentrând atenția asupra componentei de aviație, putem spune că deja pe 27 august 1939, pilotul de testare Heinkel, căpitanul E. Warsitz, a decolat He.178 - un avion cu reacție, ale cărui dezvoltări tehnologice au fost ulterior utilizate la crearea. de Heinkel He.280 şi Messerschmitt Me.262 Schwalbe. Motorul Heinkel Strahltriebwerke HeS 3 instalat pe Heinkel He.178, proiectat de H.-I. von Ohaina, deși nu avea putere mare, a reușit să deschidă era zborurilor cu reacție ale aeronavelor militare. Atins de He.178 viteza maxima la 700 km/h folosind un motor a cărui putere nu a depășit volumul spițelor de 500 kgf. Se așteaptă posibilități nelimitate, care au privat motoarele cu piston de un viitor. O serie întreagă de motoare cu reacție create în Germania, de exemplu, Jumo-004 fabricat de Junkers, i-au permis să aibă avioane de luptă și bombardiere în serie la sfârșitul celui de-al Doilea Război Mondial, înaintea altor țări în această direcție cu câțiva ani. După înfrângerea celui de-al Treilea Reich, tehnologia germană a fost cea care a dat impuls dezvoltării avioanelor cu reacție în multe țări din întreaga lume. Singura țară care a reușit să răspundă provocării germane a fost Marea Britanie: motorul Rolls-Royce Derwent 8 turborreactor creat de F. Whittle a fost instalat pe avionul de luptă Gloster Meteor.

Captured Jumo 004 Primul motor turbopropulsor din lume a fost motorul maghiar Jendrassik Cs-1 proiectat de D. Jendrasik, care l-a construit în 1937 la uzina Ganz din Budapesta. În ciuda problemelor apărute în timpul implementării, motorul trebuia instalat pe aeronava de atac maghiară bimotor Varga RMI-1 X/H, special concepută în acest scop de designerul de aeronave L. Vargo. Cu toate acestea, specialiștii maghiari nu au putut finaliza munca - întreprinderea a fost redirecționată către producția de motoare germane Daimler-Benz DB 605, selectate pentru instalare pe Messerschmitt Me.210 ungur. Înainte de începerea războiului, munca a continuat în URSS pentru a crea tipuri variate motoare cu reactie. Așadar, în 1939, a fost testată o rachetă, propulsată de motoare ramjet proiectate de I.A. Merkulova. În același an, au început lucrările la Uzina Kirov din Leningrad la construcția primului turborreactor intern proiectat de A.M. Leagăne. Cu toate acestea, izbucnirea războiului a încetat munca experimentala peste motor, direcționând toată puterea de producție către nevoile din față. Adevărata eră a motoarelor cu reacție a început după sfârșitul celui de-al Doilea Război Mondial, când într-o perioadă scurtă de timp a fost cucerită nu numai bariera sunetului, ci și gravitația, ceea ce a făcut posibilă ducerea umanității în spațiul cosmic.

Prin reactiv se înțelege o mișcare în care una dintre părțile sale este separată de un corp cu o anumită viteză. Forța rezultată dintr-un astfel de proces acționează de la sine. Cu alte cuvinte, îi lipsește chiar și cel mai mic contact cu corpurile externe.

în natură

Pe parcursul vacanta de varaîn sud, aproape fiecare dintre noi, în timp ce înotau în mare, am întâlnit meduze. Dar puțini oameni au crezut că aceste animale se mișcă la fel ca un motor cu reacție. Principiul de funcționare al unei astfel de unități în natură poate fi observat atunci când se deplasează anumite tipuri de plancton marin și larve de libelule. Mai mult, eficiența acestor nevertebrate este adesea mai mare decât cea a mijloacelor tehnice.

Cine altcineva poate demonstra clar principiul de funcționare al unui motor cu reacție? Calamar, caracatiță și sepie. Mulți alții fac mișcări similare. scoici de mare. Să luăm de exemplu sepia. Ea ia apă în cavitatea branhială și o aruncă cu putere printr-o pâlnie, pe care o îndreaptă înapoi sau în lateral. În același timp, molusca este capabilă să facă mișcări în direcția dorită.

Principiul de funcționare al unui motor cu reacție poate fi respectat și la mutarea unturii. Acest animal marin primește apă într-o cavitate largă. După aceasta, mușchii corpului său se contractă, împingând lichidul afară prin orificiul situat în spate. Reacția jetului rezultat permite untură să avanseze.

Rachete navale

Dar calmarii au atins cea mai mare perfecțiune în navigația cu jet. Chiar și forma rachetei în sine pare să fi fost copiată de la această creatură marine. Când se deplasează cu viteză mică, calmarul își îndoaie periodic aripioarele în formă de diamant. Dar pentru o aruncare rapidă, el trebuie să-și folosească propriul „motor cu reacție”. Principiul de funcționare a tuturor mușchilor și corpului său merită luat în considerare mai detaliat.

Calamarii au o manta deosebita. Acest muşchi, care îi înconjoară trupul din toate părțile. În timp ce se mișcă, animalul aspiră un volum mare de apă în această manta, aruncând brusc un curent printr-o duză specială îngustă. Astfel de acțiuni permit calmarului să se împingă înapoi cu viteze de până la șaptezeci de kilometri pe oră. animalul își adună toate cele zece tentacule într-un mănunchi, ceea ce conferă corpului o formă aerodinamică. Duza are o supapă specială. Animalul îl întoarce prin contractarea muşchilor. Asta permite viata de mare schimba directia de miscare. Rolul cârmei în timpul mișcărilor calmarului îl joacă și tentaculele acestuia. Îi direcționează la stânga sau la dreapta, în jos sau în sus, evitând cu ușurință coliziunile cu diverse obstacole.

Există o specie de calmar (Stenoteuthis), care deține titlul de cel mai bun pilot dintre moluște. Descrieți principiul de funcționare al unui motor cu reacție - și veți înțelege de ce, atunci când urmăresc pești, acest animal sare uneori din apă, ajungând chiar pe punțile navelor care navighează pe ocean. Cum se întâmplă asta? Pilot de calmar, în timp ce era în element de apă, își dezvoltă tracțiunea maximă a jetului. Acest lucru îi permite să zboare peste valuri la o distanță de până la cincizeci de metri.

Dacă luăm în considerare un motor cu reacție, ce principiu de funcționare al altui animal poate fi menționat? Acestea sunt, la prima vedere, caracatițe largi. Înotătorii lor nu sunt la fel de rapizi ca calmarii, dar în caz de pericol, chiar și cei mai buni sprinteri le pot invidia viteza. Biologii care au studiat migrațiile caracatițelor au descoperit că acestea se mișcă similar cu principiul de funcționare al unui motor cu reacție.

Cu fiecare jet de apă aruncat din pâlnie, animalul face o smucitură de doi sau chiar doi metri și jumătate. În același timp, caracatița înoată într-un mod ciudat - înapoi.

Alte exemple de propulsie cu reacție

Există și rachete în lumea plantelor. Principiul unui motor cu reacție poate fi observat atunci când, chiar și cu o atingere foarte ușoară, „castravetele nebun” de mare viteză sare de pe tulpină, respingând simultan lichidul lipicios cu semințe. În acest caz, fructul în sine zboară o distanță considerabilă (până la 12 m) în direcția opusă.

Principiul de funcționare al unui motor cu reacție poate fi observat și în timpul unei ambarcațiuni. Dacă aruncați pietre grele din el în apă într-o anumită direcție, atunci mișcarea va începe în direcția opusă. Principiul de funcționare este același. Doar acolo, în loc de pietre, se folosesc gaze. Ele creează o forță reactivă care asigură mișcarea atât în ​​aer, cât și în spațiul rarefiat.

Călătorii fantastice

Omenirea visează de mult să zboare în spațiu. Acest lucru este dovedit de lucrările scriitorilor de science fiction care au propus o mare varietate de mijloace pentru a atinge acest obiectiv. De exemplu, eroul poveștii scriitor francez Cyrano de Bergerac al lui Hercule Savignen a ajuns pe lună pe un cărucior de fier, peste care era aruncat constant un magnet puternic. Pe aceeași planetă a ajuns și faimosul Munchausen. O tulpină uriașă de fasole l-a ajutat să facă călătoria.

Propulsiunea cu reacție a fost folosită în China încă din primul mileniu î.Hr. Tuburile de bambus umplute cu praf de pușcă serveau ca un fel de rachete pentru distracție. Apropo, proiectul primei mașini de pe planeta noastră, creat de Newton, a fost și cu un motor cu reacție.

Istoria creării RD

Abia în secolul al XIX-lea. Visul de spațiu al omenirii a început să capete trăsături concrete. La urma urmei, în acest secol, revoluționarul rus N.I Kibalchich a creat primul proiect din lume cu un motor cu reacție. Toate actele au fost întocmite de un membru Narodnaya Volya aflat în închisoare, unde a ajuns după tentativa de asasinat asupra lui Alexandru. Dar, din păcate, la 3 aprilie 1881, Kibalchich a fost executat, iar ideea sa nu și-a găsit implementare practică.

La începutul secolului al XX-lea. Ideea de a folosi rachete pentru zborurile spațiale a fost propusă de omul de știință rus K. E. Tsiolkovsky. Pentru prima dată, lucrarea sa, care conține o descriere a mișcării unui corp de masă variabilă sub forma unei ecuații matematice, a fost publicată în 1903. Ulterior, omul de știință a dezvoltat însăși diagrama unui motor cu reacție condus de combustibil lichid.

Tsiolkovsky a inventat, de asemenea, o rachetă cu mai multe etape și a exprimat ideea de a crea orașe spațiale reale pe orbită joasă a Pământului. Ciolkovski a demonstrat în mod convingător că singurul mijloc de zbor în spațiu este o rachetă. Adică un dispozitiv echipat cu un motor cu reacție, alimentat cu combustibil și un oxidant. Doar o astfel de rachetă poate depăși gravitația și poate zbura dincolo de atmosfera Pământului.

Explorarea spațiului

Ideea lui Ciolkovski a fost implementată de oamenii de știință sovietici. Conduși de Serghei Pavlovici Korolev, au lansat primul satelit artificial Pământ. Pe 4 octombrie 1957, acest dispozitiv a fost pus pe orbită de o rachetă cu motor cu reacție. Funcționarea RD s-a bazat pe conversia energiei chimice, care este transferată de combustibil în jetul de gaz, transformându-se în energie cinetică. În acest caz, racheta se mișcă în direcția opusă.

Motorul cu reacție, al cărui principiu de funcționare este folosit de mulți ani, își găsește aplicația nu numai în astronautică, ci și în aviație. Dar, mai ales, este folosit pentru La urma urmei, doar RD-ul este capabil să mute dispozitivul într-un spațiu în care nu există niciun mediu.

Motor cu reacție lichidă

Oricine a tras cu o armă de foc sau pur și simplu a observat acest proces din lateral știe că există o forță care cu siguranță va împinge țeava înapoi. Mai mult, cu o sumă mai mare de taxă, randamentul va crește cu siguranță. Un motor cu reacție funcționează în același mod. Principiul său de funcționare este similar modului în care butoiul este împins înapoi sub influența unui jet de gaze fierbinți.

În ceea ce privește racheta, procesul în care amestecul se aprinde este gradual și continuu. Acesta este cel mai simplu motor cu combustibil solid. Este bine cunoscut tuturor modelatorilor de rachete.

Într-un motor cu reacție cu propulsie lichidă (LPRE), un amestec format din combustibil și oxidant este utilizat pentru a crea un fluid de lucru sau un jet de împingere. Ultimul, de regulă, este Acid azotic sau Combustibilul dintr-un motor de rachetă lichid este kerosenul.

Principiul de funcționare al motorului cu reacție, care a fost în primele mostre, a fost păstrat până în prezent. Abia acum folosește hidrogen lichid. Când această substanță se oxidează, crește cu 30% față de primele motoare rachete cu propulsie lichidă. Merită spus că ideea utilizării hidrogenului a fost propusă de însuși Ciolkovski. Cu toate acestea, dificultățile existente la acea vreme în lucrul cu această substanță extrem de explozivă erau pur și simplu insurmontabile.

Care este principiul de funcționare al unui motor cu reacție? Combustibilul și oxidantul intră în camera de lucru din rezervoare separate. Apoi, componentele sunt transformate într-un amestec. Arde, eliberând o cantitate colosală de căldură sub presiune de zeci de atmosfere.

Componentele intră în camera de lucru a unui motor cu reacție în moduri diferite. Agentul oxidant este introdus aici direct. Dar combustibilul parcurge o cale mai lungă între pereții camerei și duză. Aici se încălzește și, având deja temperatura ridicata, este aruncat în zona de ardere prin numeroase duze. În continuare, jetul format de duză izbucnește și oferă aeronavei un moment de împingere. Așa puteți spune care este principiul de funcționare al unui motor cu reacție (pe scurt). ÎN această descriere nu sunt menționate multe componente, fără de care funcționarea motorului rachetă cu propulsie lichidă ar fi imposibilă. Acestea includ compresoare necesare pentru a crea presiunea necesară pentru injecție, supape, turbine de alimentare etc.

Utilizare modernă

Deși funcționarea unui motor cu reacție necesită cantitate mare carburanții și motoarele de rachete lichide continuă să servească oamenilor astăzi. Sunt folosite ca motoare principale de propulsie în vehiculele de lansare, precum și ca motoare de manevră pentru diverse nava spatialaȘi stații orbitale. În aviație, se folosesc alte tipuri de căi de rulare, care au caracteristici de performanță și design ușor diferite.

Dezvoltarea aviației

De la începutul secolului al XX-lea până la izbucnirea celui de-al doilea Razboi mondial, oamenii zburau doar pe avioane cu elice. Aceste dispozitive erau echipate cu motoare combustie interna. Cu toate acestea, progresul nu a rămas pe loc. Odată cu dezvoltarea sa a apărut nevoia de a crea avioane mai puternice și mai rapide. Cu toate acestea, aici designerii de aeronave s-au confruntat cu o problemă aparent insolubilă. Cert este că, chiar și cu o ușoară creștere, greutatea aeronavei a crescut semnificativ. Cu toate acestea, o cale de ieșire din această situație a fost găsită de englezul Frank Will. El a creat un motor fundamental nou numit motor cu reacție. Această invenție a dat un impuls puternic dezvoltării aviației.

Principiul de funcționare al unui motor cu reacție de avion este similar cu funcționarea unui furtun de incendiu. Furtunul său are un capăt conic. Curgând printr-o gaură îngustă, apa își crește semnificativ viteza. Contrapresiunea creată este atât de puternică încât pompierul are dificultăți să țină furtunul în mâini. Acest comportament al apei poate explica, de asemenea, principiul de funcționare al unui motor cu reacție de avion.

Căile de rulare cu flux direct

Acest tip de motor cu reacție este cel mai simplu. Vă puteți imagina sub forma unei țevi cu capete deschise, care este instalată pe un avion în mișcare. În partea din față, secțiunea sa transversală se lărgește. Datorită acestui design, aerul care intra își reduce viteza și presiunea crește. Cel mai larg punct al unei astfel de conducte este camera de ardere. Aici se injectează combustibilul și se arde în continuare. Acest proces contribuie la încălzirea gazelor rezultate și la extinderea puternică a acestora. Acest lucru creează forță de la motorul cu reacție. Este produs de aceleași gaze atunci când ies cu forță de la capătul îngust al țevii. Această împingere este cea care face ca avionul să zboare.

Probleme de utilizare

Motoarele ramjet au unele dezavantaje. Ele sunt capabile să opereze doar pe o aeronavă care este în mișcare. O aeronavă în repaus nu poate fi activată de căile de rulare cu ramjet. Pentru a ridica o astfel de aeronavă în aer este nevoie de orice alt motor de pornire.

Soluţie

Principiul de funcționare al unui motor cu reacție al unei aeronave de tip turbojet, care este lipsit de dezavantajele unei căi de rulare ramjet, a permis designerilor de aviație să creeze cele mai avansate aeronave. Cum funcționează această invenție?

Elementul principal găsit într-un motor cu turboreacție este o turbină cu gaz. Cu ajutorul lui, se activează un compresor de aer, trecând prin care aerul comprimat este direcționat într-o cameră specială. Produsele obținute ca urmare a arderii combustibilului (de obicei kerosenul) cad pe paletele turbinei, alimentându-l astfel. Apoi, fluxul de aer-gaz trece în duză, unde accelerează la viteze mari și creează o forță reactivă enormă.

Creșterea puterii

Impingerea reactivă poate crește semnificativ într-o perioadă scurtă de timp. Pentru aceasta, se folosește post-ardere. Aceasta implică injectarea de combustibil suplimentar în fluxul de gaz care iese din turbină. Oxigenul neutilizat din turbină favorizează arderea kerosenului, ceea ce mărește tracțiunea motorului. Pe viteze mari creșterea valorii sale ajunge la 70%, iar pe suprafețe mici - 25-30%.

Motor turboreactor

Motor turboreactor

un motor a cărui tracțiune este creată de reacția (recul) fluidului de lucru care curge din el. În ceea ce privește motoarele, fluidul de lucru este înțeles ca o substanță (gaz, lichid, solid) cu ajutorul căreia căldura degajată în timpul arderii combustibilului este transformată în lucru mecanic util. Baza unui motor cu reacție este locul unde sunt arse și generate gazele fierbinți (produșii de ardere a combustibilului) (sursa de energie primară).

Conform metodei de generare a fluidului de lucru, motoarele cu reacție sunt împărțite în motoare cu reacție care respira aer și motoare rachete(RD). În motoarele care respira aer, combustibilul arde în fluxul de aer (oxidat de oxigenul aerului), transformându-se în energie termală gaze fierbinți, care la rândul lor se transformă în energia cinetică a mișcării curentului cu jet. În funcție de metoda de alimentare cu aer a camerei de ardere, se disting motoarele cu turbocompresor, cu flux direct și cu aer pulsat.

Într-un motor cu turbocompresor, aerul este forțat în camera de ardere de către un compresor. Astfel de motoare sunt principalul tip de motor de avion. Ele sunt împărțite în motoare cu turbopropulsoare, turboreacție și motoare cu reacție cu impulsuri.

Un motor cu turbopropulsor (TVD) este un motor turbocompresor în care tracțiunea este creată în principal de o elice cu aer antrenată de o turbină cu gaz și parțial de reacția directă a fluxului de gaze care curge din duza cu jet.

1 – aer; 2 – compresor; 3 – gaz; 4 – duză; 5 – gaze fierbinți; 6 – camera de ardere; 7 – combustibil lichid; 8 – duze

Motorul cu turboreacție (TRE) este un motor turbocompresor în care forța este creată prin reacția directă a fluxului de gaze comprimate care curge din duză. Un motor cu aer pulsat este un motor cu reacție în care aerul care intră periodic în camera de ardere este comprimat sub influența presiunii de mare viteză. Are tracțiune mică; folosit în principal pe aeronave subsonice. Un motor ramjet (ramjet) este un motor cu reacție în care aerul care intră continuu în camera de ardere este comprimat sub influența presiunii de mare viteză. Are tracțiune mare la viteze de zbor supersonice; Nu există nicio forță statică, așa că este necesară o pornire forțată pentru motorul ramjet.

Enciclopedia „Tehnologie”. - M.: Rosman. 2006 .

Motor turboreactor

Motor cu reacție directă este denumirea convențională pentru o clasă mare de motoare pentru avioane în diverse scopuri. Spre deosebire de o centrală electrică cu un motor cu ardere internă cu piston și o elice, unde forța de tracțiune este creată ca urmare a interacțiunii elicei cu Mediul extern Un motor cu reacție creează o forță motrice, numită forță reactivă sau forță, ca rezultat al curgerii unui jet de fluid de lucru care posedă energie cinetică din acesta. Această forță este direcționată opus curgerii fluidului de lucru. Forța motrice în acest caz este propulsorul în sine. Energia primară necesară pentru funcționarea propulsorului este, de regulă, conținută în fluidul de lucru însuși (energia chimică a combustibilului ars, energia potențială a gazului comprimat). .
R. d. se împart în două grupe principale. Primul grup este format din motoare rachetă - motoare care creează forță de tracțiune numai datorită fluidului de lucru stocat la bord aeronave. Acestea includ motoarele de rachete lichide, motoarele de rachete cu combustibil solid, motoarele de rachete electrice etc. Sunt utilizate în rachete în diverse scopuri, inclusiv propulsoare puternice utilizate pentru lansare. nave spațiale pe orbită.
Al doilea grup include motoarele care respira aer, în care componenta principală a fluidului de lucru este aerul preluat în motor din mediu inconjurator. În motoarele cu rachete cu aer - motoare turboreactor, motoare ramjet, motoare cu aer pulsat - toată forța este generată prin reacție directă. Prin fluxul de lucru și caracteristici de proiectare Adiacent motoarelor cu rachete cu aer sunt unele motoare cu turbină cu gaz de aviație cu reacție indirectă - motoare turbopropulsoare și varietățile acestora (motoare turbopropfan și motoare cu turboax), în care ponderea tracțiunii datorată reacției directe este nesemnificativă sau practic absentă. Motoare turboreactor cu sens diferit Rapoartele de bypass ocupă în acest sens o poziție intermediară între motoarele cu turboreacție și motoarele cu turbopropulsoare. Motoarele cu rachete cu aer sunt utilizate în principal în aviație, ca parte a centralei electrice a aeronavelor militare și civile. Folosind aerul ambiant ca oxidant, motoarele cu rachete cu aer oferă o eficiență semnificativ mai mare a combustibilului decât motoarele cu rachete, deoarece la bordul aeronavei este necesar doar combustibil. În același timp, posibilitatea de a desfășura procesul de lucru folosind aer ambiental limitează zona de utilizare a motoarelor cu rachete cu aer la atmosferă.
Principalul avantaj al unui motor de rachetă față de un motor de rachetă cu aer este capacitatea sa de a funcționa la orice viteză și altitudine de zbor (împingerea unui motor de rachetă nu depinde de viteza de zbor și crește odată cu altitudinea). În unele cazuri, se folosesc motoare combinate, combinând caracteristicile motoarelor cu rachetă și aer-rachetă. În motoarele combinate, pentru a îmbunătăți eficiența, aerul este utilizat în stadiul inițial de accelerare cu trecerea la modul rachetă la altitudini mari de zbor.

Aviație: Enciclopedie. - M.: Marea Enciclopedie Rusă. Editor sef G.P. Svișciov. 1994 .

Vedeți ce este un „motor cu reacție” în alte dicționare:

JET ENGINE, un motor care propulsează înainte prin eliberarea rapidă a unui jet de lichid sau gaz într-o direcție opusă direcției de mișcare. Pentru a crea un flux de gaze de mare viteză, un motor cu reacție folosește combustibil... ... Dicționar enciclopedic științific și tehnic

Un motor care creează forța de tracțiune necesară mișcării prin conversia energiei inițiale în energia cinetică a curentului de jet al fluidului de lucru (vezi Fluidul de lucru); ca urmare a scurgerii fluidului de lucru din duza motorului,... ... Mare Enciclopedia sovietică

- (motor cu reacție directă) un motor a cărui tracțiune este creată de reacția (recul) fluidului de lucru care curge din acesta. Ele sunt împărțite în motoare cu reacție de aer și rachetă... Dicţionar enciclopedic mare

Un motor care convertește orice tip de energie primară în energia cinetică a unui fluid de lucru (jet stream), care creează propulsie de jet. Un motor cu reacție combină motorul în sine și dispozitivul de propulsie. Partea principală a oricărui... ... Dicţionar marin

Motor JET, un motor a cărui tracțiune este creată de reacția directă (recul) a fluidului de lucru care curge din acesta (de exemplu, produsele de ardere a combustibilului chimic). Ele sunt împărțite în motoare rachetă (dacă rezervele de fluid de lucru sunt localizate... ... Enciclopedie modernă

Motor turboreactor- JET ENGINE, un motor a cărui tracțiune este creată de reacția directă (recul) a fluidului de lucru care curge din acesta (de exemplu, produsele de ardere a combustibilului chimic). Ele sunt împărțite în motoare rachetă (dacă rezervele de fluid de lucru sunt localizate... ... Dicţionar Enciclopedic Ilustrat

MOTOR TURBOREACTOR- un motor cu reacție directă, al cărui reactiv (vezi) este creat de recul jetului de fluid de lucru care curge din acesta. Există jet de aer și rachetă (vezi) ... Marea Enciclopedie Politehnică

motor turboreactor- - Subiecte: industria petrolului și gazelor EN motor cu reacție ... Ghidul tehnic al traducătorului

Testele motoarelor rachetei navetei spațiale... Wikipedia

- (motor cu reacție directă), motor a cărui tracțiune este creată de reacția (recul) fluidului de lucru care curge din acesta. Ele sunt împărțite în motoare cu reacție și rachetă. * * * MOTOR JET MOTOR JET (motor direct... ... Dicţionar enciclopedic

Cărți

• Model de aeronavă cu motor pulsatoriu cu aer respirator, V. A. Borodin. Cartea acoperă proiectarea, funcționarea și teoria elementară a motoarelor cu reacție pulsatoare. Cartea este ilustrată cu diagrame ale modelelor de aeronave cu reacție. Reproduce in original...