Где используется реактивный двигатель: РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ • Большая российская энциклопедия

Содержание

Реактивный двигатель — termodinamikaVM.ru

     Реактивный двигатель

двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги посредством преобразования внутренней энергии топлива в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела.

Рабочее тело с большой скоростью истекает из двигателя, и, в соответствии с законом сохранения импульса, образуется реактивная сила, толкающая двигатель в противоположном направле
нии. Для разгона рабочего тела может использоваться как расширение газа, нагретого тем или иным способом до высокой термотемпературы (т. н. тепловые реактивные двигатели), так и другие физические принципы, например, ускорение заряженных частиц в электростатическом поле. 

Реактивный двигатель создаёт тяговое усилие только за счёт взаимодействия с рабочим телом, без опоры или контакта с другими телами. Чаще всего он используется для приведения в движение самолётов, ракет и космических аппаратов.

     Реактивный двигатель был изобретен Гансом фон Охайном, выдающимся немецким инженером-конструктором и Фрэнком Уиттлом. Первый патент на работающий газотурбинный двигатель был получен в 1930 году Фрэнком Уиттлом. Однако первую рабочую модель собрал именно Охайн. 2 августа 1939 года в Германии в небо поднялся первый реактивный самолет — Хейнкель He 178, оснащённый двигателем HeS 3, разработанный Охайном.


     Ганс фон Охайн и Фрэнк Уиттл

первый реактивный двигатель

    Применение реактивных двигателей:

Широкое применение реактивные двигатели в настоящее время получили в связи с освоением космического пространства. Применяются они также для метеорологических и военных ракет различного радиуса действия. Кроме того, все современные скоростные самолёты оснащены воздушно-реактивными двигателям

В космическом пространстве использовать какие-либо другие двигатели, кроме реактивных, невозможно: нет опоры  (твёрдой жидкой или газообразной), отталкиваясь от которой космический корабль мог бы получить ускорение. Применение же реактивных двигателей для самолётов и ракет, не выходящих за пределы атмосферы, связано стем, что именно реактивные двигатели могут обеспечить максимальную скорость полёта.

Устройство реактивного двигателя.

    Просто по принципу действия: забортный воздух (в ракетных двигателях — жидкий кислород) засасывается в

турбину, там смешивается с топливом и сгорая, в конце турбины образует т.н. “рабочее тело” (реактивная струя), которое и дви­гает машину.

В начале турбины стоит вентилятор, который засасывает воздух из внешней среды в турбины. Основных задач две — первичный забор воздуха и охлаждение всего двигателя в целом, путем прокачивания воздуха между внешней оболочкой двигателя и внутренними деталями. Это охлаждает камеры смешивания и сгорания и не дает им разрушится.

За вентилятором стоит мощный компрессор, который нагнетает воздух под большим давлением в камеру сгорания.

Камера сгорания  смешивает топливо с воздухом. После образования топливо-воздушной смеси, она поджигается. В процессе возгорания происходит значительный разогрев смеси и окружающих деталей, а также объемное расширение. Фактически,

реактивный двигатель использует для движения управляемый взрыв. Камера сгорания реактивного двигателя — одна из самых горячих его частей. Ей необходимо постоянное интенсивное охлаждение. Но и этого недостаточно. Температура  в ней достигает 2700 градусов, поэтому её часто делают из керамики.

После камеры сгорания, горящая топливо-воздушная смесь направляется непосредственно в турбину. Турбина состоит из сотен лопаток, на которые давит реактивный поток, приводя турбину во вращение. Турбина в свою очередь вращает

вал, на котором находятся вентиллятор и компрессор. Таким образом система замыкается и требует лишь подвода топлива и воздуха для своего функционироваия.

Далее поток направляется в сопло. Сопло реактивного двигателя формирует непосредственно реактивную струю. 

Существует два основных класса реактивных двигателей:

Воздушно-реактивные двигатели —  реактивный двигатель, в котором атмосферный воздух применяется как основное рабочее тело в термодинамическом цикле, а также при создании реактивной тяги двигателя. Такие двигатели  используют энергию окисления горючего кислородом воздуха, забираемого из атмосферы. Рабочее тело этих двигателей представляет собой смесь продуктов горения с остальными компонентами забранного воздуха.

Ракетные двигатели — содержат все компоненты рабочего тела на борту и способны работать в любой среде, в том числе и в безвоздушном пространстве.

Виды реактивных двигателей.

— Классический реактивный двигатель — используется в основном на истребителях в различных модификациях.

  Классический реактивный двигатель

— Турбовинтовой двигатель.

Такие двигатели позволяют большим самолетам летать на приемлемых скоростях и тратить меньше горючего

                     Двухлопастной турбовинтовой двигатель

— Турбовентиляторный реактивный двигатель.

Этот тип двигателя является более экономичным родственником классического типа. главное отличие в том, что на входе ставится

вентилятор большего диаметра, который подает воздух не только в турбину, но и создает достаточно мощный поток вне её. Таким образом достигается повышенная экономичность, за счет улучшения КПД.

Используется на лайнерах и больших самолетах.


Турбовентиляторный реактивный двигатель

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД).

Использовался на поездах, самолетах, БЛА, и в боевых ракетах, а также на велосипедах и скутерах.


                          ПВРД

Основным техническим параметром, характеризующим реактивный двигатель, является тяга — усилие, которое развивает двигатель в направлении движения аппарата.

Ракетные двигатели помимо тяги характеризуются удельным импульсом, являющимся показателем степени совершенства или качества двигателя. Этот показатель является также мерой экономичности двигателя. 

Updating…

Маргарита Жильцова,

30 янв. 2015 г., 09:05

Реактивный двигатель. История реактивных двигателей. Виды реактивных двигателей.

Реактивные двигатели. История реактивных двигателей.

 

Реактивные двигатели.

Реактивный двигатель — это устройство, конструкция которого позволяет получать реактивную тягу, посредством преобразования внутренней энергии запаса топлива в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела.

Рабочее тело объекта с большой скоростью истекает из реактивного двигателя, и, в соответствии с законом сохранения импульса, образуется реактивная сила, толкающая двигатель в противоположном направлении. Для разгона рабочего тела может использоваться как расширение газа, нагретого тем или иным способом до высокой температуры (тепловые реактивные двигатели), так и другие физические принципы, например, ускорение заряженных частиц в электростатическом поле (ионный двигатель).

Реактивный двигатель позволяет создавать тяговое усилие только за счёт взаимодействия реактивной струи с рабочим телом, без опоры или контакта с другими телами. В связи с этим, реактивный двигатель нашел широкое применение в авиации и космонавтике.

 

История реактивных двигателей.

Первыми реактивное движение научились использовать китайцы, ракеты с твердым топливом появились в Китае в X веке н. э. Такие ракеты применялись на Востоке, а затем в Европе для фейерверков, сигнализации, и как боевые.

 

Ракеты древнего Китая.

 

Важным этапом в развитии идеи реактивного движения была идея применения ракеты в качестве двигателя для летательного аппарата. Ее впервые сформулировал русский революционер-народоволец Н. И. Кибальчич, который в марте 1881 года, незадолго до казни, предложил схему летательного аппарата (ракетоплана) с использованием реактивной тяги от взрывных пороховых газов.

H. Е. Жуковский в работах «О реакции вытекающей и втекающей жидкости» (1880е годы) и «К теории судов, приводимых в движение силой реакции вытекающей воды» (1908 г.) впервые разработал основные вопросы теории реактивного двигателя.

Интересные работы по исследованию полета ракеты принадлежат также известному русскому ученому И. В. Мещерскому, в частности в области общей теории движения тел переменной массы.

В 1903 году К. Э. Циолковский в своей работе «Исследование мировых пространств реактивными приборами» дал теоретическое обоснование полета ракеты, а также принципиальную схему ракетного двигателя, предвосхищавшую многие принципиальные и конструктивные особенности современных жидкостноракетных двигателей (ЖРД). Так, Циолковский предусматривал применение для реактивного двигателя жидкого топлива и подачу его в двигатель специальными насосами. Управление полетом ракеты он предлагал осуществить посредством газовых рулей — специальных пластинок, помещаемых в струе вылетающих из сопла газов.

Особенность жидкостнореактивного двигателя в том, что в отличие от других реактивных двигателей он несет с собой вместе с топливом весь запас окислителя, а не забирает необходимый для сжигания горючего воздух, содержащий кислород, из атмосферы. Это единственный двигатель, который может быть применен для сверхвысотного полета вне земной атмосферы.

Первую в мире ракету с жидкостным ракетным двигателем создал и запустил 16 марта 1926 года американец Р. Годдард. Она весила около 5 килограммов, а ее длина достигала 3 м. Топливом в ракете Годдарда служили бензин и жидкий кислород. Полет этой ракеты продолжался 2,5 секунды, за которые она пролетела 56 м.

Систематические экспериментальные работы над этими двигателями начались в 1930-х годах.

Первые советские ЖРД были разработаны и созданы в 1930-1931 годах в ленинградской Газодинамической лаборатории (ГДЛ) под руководством будущего академика В. П. Глушко. Эта серия называлась ОРМ — опытный ракетный мотор. Глушко применил некоторые новинки, например охлаждение двигателя одним из компонентов топлива.

Параллельно разработка ракетных двигателей велась в Москве Группой изучения реактивного движения (ГИРД). Ее идейным вдохновителем был Ф. А. Цандер, а организатором — молодой С. П. Королев. Целью Королева была постройка нового ракетного аппарата — ракетоплана.

В 1933 году Ф. А. Цандер построил и успешно испытал ракетный двигатель ОР1, работавший на бензине и сжатом воздухе, а в 1932-1933 годах — двигатель ОР2, на бензине и жидком кислороде. Этот двигатель был спроектирован для установки на планере, который должен был совершить полет в качестве ракетоплана.

Развивая начатые работы, советские инженеры в последующем продолжали работать над созданием жидкостных реактивных двигателей. Всего с 1932 по 1941 год в СССР было разработано 118 конструкций жидкостных реактивных двигателей.

В Германии в 1931 году состоялись испытания ракет И. Винклера, Риделя и др.

Первый полет на самолетеракетоплане с жидкостнореактивным двигателем был совершен в Советском Союзе в феврале 1940 года. В качестве силовой установки самолета был применен ЖРД. В 1941 году под руководством советского конструктора В. Ф. Болховитинова был построен первый реактивный самолет — истребитель с жидкостноракетным двигателем. Его испытания были проведены в мае 1942 года летчиком Г. Я. Бахчиваджи. В это же время состоялся первый полет немецкого истребителя с таким двигателем.

В 1943 году в США провели испытания первого американского реактивного самолета, на котором был установлен жидкостнореактивный двигатель. В Германии в 1944 году были построены несколько истребителей с этими двигателями конструкции Мессершмитта.

Кроме того, ЖРД применялись на немецких ракетах Фау2, созданных под руководством В. фон Брауна.

В 1950-е годы жидкостноракетные двигатели устанавливались на баллистических ракетах, а затем на космических ракетах, искусственных спутниках, автоматических межпланетных станциях.

ЖРД состоит из камеры сгорания с соплом, турбонасосного агрегата, газогенератора или парогазогенератора, системы автоматики, органов регулирования, системы зажигания и вспомогательных агрегатов (теплообменники, смесители, приводы).

Идея воздушнореактивных двигателей (ВРД) не раз выдвигалась в разных странах. Наиболее важными и оригинальными работами в этом отношении являются исследования, проведенные в 1908-1913 годах французским ученым Рено Лореном, который и предложил ряд схем прямоточных воздушнореактивных двигателей (ПВРД). Эти двигатели используют в качестве окислителя атмосферный воздух, а сжатие воздуха в камере сгорания обеспечивается за счет динамического напора воздуха.

В мае 1939 года в СССР впервые состоялось испытание ракеты с ПВРД конструкции П. А. Меркулова. Это была двухступенчатая ракета (первая ступень — пороховая ракета) с взлетным весом 7,07 кг, причем вес топлива для второй ступени ПВРД составлял лишь 2 кг. При испытании ракета достигла высоты 2 км.

В 1939-1940 годах впервые в мире в Советском Союзе были проведены летние испытания воздушнореактивных двигателей, установленных в качестве дополнительных двигателей на самолете конструкции Н. П. Поликарпова. В 1942 году в Германии испытывались прямоточные воздушнореактивные двигатели конструкции Э. Зенгера.

Воздушнореактивный двигатель состоит из диффузора, в котором за счет кинетической энергии набегающего потока воздуха происходит сжатие воздуха. В камеру сгорания через форсунку впрыскивается топливо и происходит воспламенение смеси. Реактивная струя выходит через сопло.

Процесс работы ВРД непрерывен, поэтому в них отсутствует стартовая тяга. В связи с этим при скоростях полета меньше половины скорости звука воздушнореактивные двигатели не применяются. Наиболее эффективно применение ВРД на сверхзвуковых скоростях и больших высотах. Взлет самолета с воздушнореактивным двигателем происходит при помощи ракетных двигателей на твердом или жидком топливе.

Большее развитие получила другая группа воздушнореактивных двигателей – турбокомпрессорные двигатели. Они подразделяются на турбореактивные, в которых тяга создается струей газов, вытекающих из реактивного сопла, и турбовинтовые, в которых основная тяга создается воздушным винтом.

В 1909 году проект турбореактивного двигателя был разработан инженером Н. Герасимовым. В 1914 году лейтенант русского морского флота М. Н. Никольской сконструировал и построил модель турбовинтового авиационного двигателя. Рабочим телом для приведения в действие трехступенчатой турбины служили газообразные продукты сгорания смеси скипидара и азотной кислоты. Турбина работала не только на воздушный винт: отходящие газообразные продукты сгорания, направленные в хвостовое (реактивное) сопло, создавали реактивную тягу дополнительно к силе тяги винта.

В 1924 году В. И. Базаров разработал конструкцию авиационного турбокомпрессорного реактивного двигателя, состоявшую из трех элементов: камеры сгорания, газовой турбины, компрессора. Поток сжатого воздуха здесь впервые делился на две ветви: меньшая часть шла в камеру сгорания (к горелке), а большая подмешивалась к рабочим газам для понижения их температуры перед турбиной. Тем самым обеспечивалась сохранность лопаток турбины. Мощность многоступенчатой турбины расходовалась на привод центробежного компрессора самого двигателя и отчасти на вращение воздушного винта. Дополнительно к винту тяга создавалась за счет реакции струи газов, пропускаемых через хвостовое сопло.

В 1939 году на Кировском заводе в Ленинграде началась постройка турбореактивных двигателей конструкции А. М. Люльки. Его испытаниям помешала война.

В 1941 году в Англии был впервые осуществлен полет на экспериментальном самолете истребителе, оснащенном турбореактивным двигателем конструкции Ф. Уиттла. На нем был установлен двигатель с газовой турбиной, которая приводила в действие центробежный компрессор, подающий воздух в камеру сгорания. Продукты сгорания использовались для создания реактивной тяги.

К концу Второй мировой войны стало ясно, что дальнейшее эффективное развитие авиации возможно только при внедрении двигателей, использующих принципы реактивной тяги полностью или частично.

Первые самолеты с реактивными двигателями были создавались в фашисткой Германии, Великобритании, США и СССР.

В СССР первый проект истребителя, с ВРД разработанным А. М. Люлькой, в был предложен в марте 1943 года начальником ОКБ-301 М. И. Гудковым. Самолёт назывался Гу-ВРД. Проект был отвергнут экспертами, в связи с неверием в актуальность и преимущества ВРД в сравнении с поршневыми авиадвигателями.

Немецкие конструкторы и учёные, работавшие в этой и смежных областях (ракетостроение), оказались в более выгодном положении. Третий рейх планировал войну, и выиграть её рассчитывал за счёт технического превосходства в вооружениях. Поэтому в Германии новые разработки, которые могли усилить армию, в области авиации и ракетной техники субсидировались более щедро, чем в других странах.

Первый самолёт, оснащенный турбореактивным двигателем (ТРД) HeS 3 конструкции фон Охайна, — был самолет He 178 (фирма Хейнкель Германия). Произошло это 27 августа 1939 года. Этот самолёт превосходил по скорости (700 км/ч) поршневые истребители своего времени, максимальная скорость которых не превышала 650 км/ч, но при этом был менее экономичен, и вследствие этого имел меньший радиус действия. К тому же у него были большие скорости взлёта и посадки, по сравнению с поршневыми самолётами, из-за чего ему требовалась более длинная взлётно-посадочная полоса с качественным покрытием.

Работы по этой тематике продолжались практически до конца войны, когда Третий рейх, утратив своё былое преимущество в воздухе, предпринял безуспешную попытку восстановить его за счёт поставки для военной авиации реактивных самолетов.

С августа 1944 года начал серийно выпускаться реактивный истребитель-бомбардировщик Мессершмитт Me.262, оборудованного двумя турбореактивными двигателями Jumo-004 производства фирмы Юнкерс. Самолет Мессершмитт Me.262 значительно превосходил всех своих «современников» по скорости и скороподъёмности.

С ноября 1944 года начал выпускаться ещё и первый реактивный бомбардировщик Arado Ar 234 Blitz с теми же двигателями.

Единственным реактивным самолётом союзников по антигитлеровской коалиции, формально принимавшим участие во Второй мировой войне, был «Глостер Метеор» (Великобритания) с ТРД Rolls-Royce Derwent 8 конструкции Ф. Уиттла.

После войны во всех странах, имевших авиационную промышленность, начинаются интенсивные разработки в области воздушно-реактивных двигателей. Реактивное двигателестроение открыло новые возможности в авиации: полёты на скоростях, превышающих скорость звука, и создание самолётов с грузоподъёмностью, многократно превышающей грузоподъёмность поршневых самолётов, как следствие более высокой удельной мощности газотурбинных двигателей в сравнении с поршневыми.

Первым отечественным серийным реактивным самолётом был истребитель Як-15 (1946 год), разработанный в рекордные сроки на базе планера Як-3 и адаптации трофейного двигателя Jumo-004, выполненной в моторостроительном конструкторском бюро В. Я. Климова.

А уже через год прошёл государственные испытания первый, полностью оригинальный, отечественный турбореактивный двигатель ТР-1, разработанный в КБ А. М. Люльки. Такие быстрые темпы освоения совершенно новой сферы двигателестроения имеют объяснение: группа А. М. Люльки занималась этой проблематикой ещё с довоенных времён, но «зелёный свет» этим разработкам был дан, только когда руководство страны вдруг обнаружило отставание СССР в этой области.

Первым отечественным реактивным пассажирским авиалайнером был Ту-104 (1955 год), оборудованный двумя турбореактивными двигателями РД-3М-500 (АМ-3М-500), разработанными в КБ А. А. Микулина. К этому времени СССР был уже в числе мировых лидеров в области авиационного моторостроения.

Изобретенный в 1913 году прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД), так же начал активно совершенствоваться. Начиная с 1950-х годов в США было создан ряд экспериментальных самолётов и серийных крылатых ракет разного назначения с этим типом двигателя.

Обладая рядом недостатков для использования на пилотируемых самолётах (нулевая тяга на месте, низкая эффективность на малых скоростях полёта), ПВРД стал предпочтительным типом ВРД для беспилотных одноразовых снарядов и крылатых ракет, благодаря своей простоте, а, следовательно, дешевизне и надёжности.

В турбореактивном двигателе (ТРД) воздух, поступающий при полете, сжимается сначала в воздухозаборнике, а затем в турбокомпрессоре. Сжатый воздух подается в камеру сгорания, куда впрыскивается жидкое топливо (чаще всего – авиационный керосин). Частичное расширение газов, образовавшихся при сгорании, происходит в турбине, вращающей компрессор, а окончательное – в реактивном сопле. Между турбиной и реактивным двигателем может быть установлена форсажная камера, предназначенная для дополнительного сгорания топлива.

Сейчас турбореактивными двигателями (ТРД) оснащено большинство военных и гражданских самолетов, а также некоторые вертолеты.

В турбовинтовом двигателе основная тяга создается воздушным винтом, а дополнительная (около 10 %) — струей газов, вытекающих из реактивного сопла. Принцип действия турбовинтового двигателя схож с турбореактивным (ТР), с той разницей, что турбина вращает не только компрессор, но и воздушный винт. Эти двигатели применяются в дозвуковых самолетах и вертолетах, а также для движения быстроходных судов и автомобилей.

Наиболее ранние реактивные твердотопливные двигатели (РТТД) использовались в боевых ракетах. Их широкое применение началось в XIX веке, когда во многих армиях появились ракетные части. В конце XIX века были созданы первые бездымные пороха, с более устойчивым горением и большей работоспособностью.

В 1920-1930 годы велись работы по созданию реактивного оружия. Это привело к появлению реактивных минометов — «катюш» в Советском Союзе, шестиствольных реактивных минометов в Германии.

Получение новых видов пороха позволило применять реактивные твердотопливные двигатели в боевых ракетах, включая баллистические. Кроме этого они применяются в авиации и космонавтике как двигатели первых ступеней ракетоносителей, стартовые двигатели для самолетов с прямоточными воздушнореактивными двигателями и тормозные двигатели космических аппаратов.

Реактивный твердотопливный двигатель (РТТЖ) состоит из корпуса (камеры сгорания), в котором находится весь запас топлива и реактивного сопла. Корпус выполняется из стали или стеклопластика. Сопло — из графита, либо тугоплавких сплавов. Зажигание топлива производится воспламенительным устройством. Регулирование тяги может производиться изменением поверхности горения заряда или площади критического сечения сопла, а также впрыскиванием в камеру сгорания жидкости. Направление тяги может меняться газовыми рулями, отклоняющейся насадкой (дефлектором), вспомогательными управляющими двигателями и т. п.

Реактивные твердотопливные двигатели очень надежны, не требуют сложного обслуживания, могут долго храниться, и постоянно готовы к запуску.

 

Виды реактивных двигателей.

В наше время  реактивные двигатели самых разных конструкций используются достаточно широко.

Реактивные двигатели можно разделить на две категории: ракетные реактивные двигатели и воздушно-реактивные двигатели.

В категории ракетные реактивные двигатели существуют двигатели двух видов:

— Твердотопливный ракетный двигатель (РДТТ) — ракетный двигатель твёрдого топлива — двигатель, работающий на твердом горючем, наиболее часто используется в ракетной артиллерии и значительно реже в космонавтике. Является старейшим из тепловых двигателей.

— Жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) — химический ракетный двигатель, использующий в качестве ракетного топлива жидкости, в том числе сжиженные газы. По количеству используемых компонентов различаются одно-, двух- и трёхкомпонентные ЖРД.

В категории воздушно-реактивные двигатели имеются двигатели следующих видов:

— прямоточный воздушно-реактивный;

— пульсирующий воздушно-реактивный;

— турбореактивный;

— турбовинтовой.

 

Современные реактивные двигатели.

 

На фотографии самолетный реактивный двигатель во время испытаний.

 

На фотографии процесс сборки ракетных двигателей.

 

 

 

Реактивные двигатели. История реактивных двигателей. Виды реактивных двигателей.

Женский сайт: Я-самая-красивая.рф (www.i-kiss.ru)

Как это работает. Ракетный двигатель

Фото: Объединенная двигателестроительная корпорация

Полеты в космос, одно из самых вдохновляющих достижений человечества, невозможны без ракетного двигателя. С одной стороны, принцип его работы максимально прост, а с другой – всего несколько стран могут похвастаться ракетными двигателями собственного производства.

С момента старта Гагарина и по сей день все российские космонавты поднимаются с поверхности Земли двигателями РД-107/108. Серийное производство этих исключительно надежных двигателей продолжается на самарском предприятии Ростеха «ОДК-Кузнецов». Рассказываем о том, как устроен и работает космический двигатель-долгожитель РД-107/108.
 

Космически просто

И правда, объяснить принцип действия реактивных двигателей, к которым относятся и ракетные двигатели, можно даже ребенку. Для этого достаточно отпустить надутый воздушный шарик, который под влиянием выталкиваемого воздуха полетит в противоположном направлении. Движение и шарика, и ракеты происходит согласно третьему закону Ньютона: действию всегда есть равное и противоположное противодействие. Действие из ничего не возникает. Чтобы обеспечить действие, требуется энергия. В шарике это потенциальная энергия сжатого, в меру возможностей ваших легких, воздуха. Отличие ракеты заключается в том, что для выхода за пределы атмосферы требуется выбрасывать большие массы вещества с очень большой скоростью, что требует подвода огромного количества энергии. Это и делает ракетный двигатель.

Фото: Космический центр «Восточный» / Роскосмос

Самым распространенным типом двигателей для космических программ сегодня являются жидкостные ракетные двигатели (ЖРД), в которых в качестве топлива используются жидкие горючее и окислитель. К этому типу относится и российский РД-107/108.

Жидкостные двигатели – на сегодняшний момент самые мощные и универсальные ракетные двигатели, с помощью которых совершается большинство полетов в космос. Они отличаются высоким удельным импульсом, то есть при меньшей массе израсходованного топлива создают большую тягу. Кроме того, ЖРД позволяют активно управлять уровнем тяги и могут использоваться много раз. При этом по сравнению с другими видами ракетных двигателей, например твердотопливными, они значительно сложнее и дороже, поэтому основная их сфера применения – космонавтика и обеспечение выведения орбитальных и межпланетных аппаратов.

 

Как работает жидкостный ракетный двигатель 

Чтобы получить полезное действие, достаточное для прорыва в космос, нужно получить большое количество энергии − эффективно сжечь большое количество топлива. Как известно, любой процесс горения представляет собой химическую реакцию окисления. И если на Земле для других видов тепловых двигателей в качестве окислителя можно использовать атмосферный кислород, то для ракетного двигателя, и тем более в космосе, окислитель и горючее надо иметь непосредственно на ракете, и лучше всего в максимально плотном и удобном для подачи жидком виде. В РД-107/108 в качестве окислителя используется жидкий кислород, а в качестве горючего – керосин.

Фото: Объединенная двигателестроительная корпорация

В камере сгорания подаваемые специальными насосами в нужном количестве и с необходимым давлением окислитель и горючее смешиваются и сгорают. Горячие (с температурой в несколько тысяч градусов) продукты сгорания в конструкции особого профиля – сверхзвуковом сопле Лаваля – разгоняются до многократно сверхзвуковых скоростей и уходят в пространство. Если умножить сумму секундных расходов масс горючего и окислителя на скорость выхода продуктов сгорания из сопла, можно в первом приближении получить силу тяги двигателя. Так, в общих чертах, можно описать схему работы жидкостного ракетного двигателя. 


Устройство РД-107/108

Двигатель РД-107/108 состоит из четырех камер сгорания, турбонасосного агрегата, газогенератора, испарителя азота для наддува баков ракеты и комплекта агрегатов автоматики. Для управления полетом ракеты на двигателях имеются рулевые камеры: два на РД-107 и четыре на РД-108.


Несоизмеримые с возможностями существующих металлов температуры горения и продуктов сгорания, большое количество выделяемого тепла требуют охлаждения стенок камеры сгорания и сопла. В РД-107/108 эта инженерная задача решается двухстеночной конструкцией камеры сгорания и сопла и организацией охлаждения стенки со стороны горячего тракта подачей горючего (керосина) в камеру сгорания через межстеночные пространства.

Вторая особенность РД-107/108 − открытая схема сброса генераторного газа. Окислитель и горючее хранятся в отдельных баках и подаются в систему с помощью турбонасосного агрегата (ТНА). Для привода насосов горючего и окислителя используется турбина, в качестве рабочего тела для которой используется парогаз – продукт каталитического разложения пероксида водорода. Выхлопы турбины выбрасываются за срез сопла. 


Рекордсмен космоса

Разработка двигателей РД-107 и РД-108 проходила в 1954–1957 годах под руководством выдающегося конструктора Валентина Глушко. Двигатели предназначались для первой в мире межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, модификация которой в 1957 году доставила в космос первый искусственный спутник Земли. В 1961 году двигатели обеспечили первый полет человека в космос. На протяжении более 60 лет российские ракеты «Союз» поднимаются в небо с помощью двигателей РД-107/108 и их модификаций. Серийное производство двигателей налажено на самарском заводе «ОДК-Кузнецов», входящем в Объединенную двигателестроительную корпорацию Ростеха.


Программа РД-107/108 продолжает развиваться, создаются новые модификации – всего разработано 18 вариантов для различных программ. Сегодня модификациями двигательных установок РД-107А/РД-108А оснащаются I и II ступени всех ракет-носителей среднего класса типа «Союз». Все пилотируемые и до 80% грузовых космических кораблей в России взлетают благодаря этим двигателям.

РД-107/108 уже поставил свой космический рекорд по долголетию. Конечно, когда-нибудь и его время пройдет, но сегодня запас для совершенствования двигателя еще не исчерпан.

Воздушно-реактивный двигатель — это… Что такое Воздушно-реактивный двигатель?

Воздушно-реактивный двигатель (ВРД) — тепловой реактивный двигатель, в качестве рабочего тела которого используется смесь забираемого из атмосферы воздуха и продуктов окисления топлива кислородом, содержащимся в воздухе. За счёт реакции окисления рабочее тело нагревается и, расширяясь, истекает из двигателя с большой скоростью, создавая реактивную тягу.

Воздушно-реактивные двигатели используются, как правило, для приведения в движение аппаратов, предназначенных для полётов в атмосфере.

Впервые этот термин в печатной публикации, по-видимому, был использован в 1929 г. Б. С. Стечкиным в журнале «Техника Воздушного Флота», где была помещена его статья «Теория воздушного реактивного двигателя»[источник не указан 399 дней]. В английском языке этому термину наиболее точно отвечает словосочетание airbreathing jet engine.

История

История воздушно-реактивных двигателей неразрывно связана с историей авиации. Прогресс в авиации на всём протяжении её существования обеспечивался, главным образом, прогрессом авиационных двигателей, а всё возраставшие требования, предъявляемые авиацией к двигателям, являлись мощным стимулятором развития авиационного двигателестроения.

Первый самолёт, самостоятельно оторвавшийся от Земли («Флайер-1» конструкции братьев Райт США 1903г), был оснащён поршневым двигателем внутреннего сгорания, и на протяжении сорока лет этот тип двигателя оставался основным в самолётостроении. Но к концу Второй мировой войны требование повышения мощности поршневых двигателей вошло в неразрешимое противоречие с другими требованиями, предъявляемыми к авиамоторам — компактностью и ограничением массы. Дальнейшее развитие авиации по пути совершенствования поршневого двигателя становилось невозможным, и реальной альтернативой ему явился воздушно-реактивный двигатль, различные варианты которого предлагались ещё в XVIII и XIX вв.

Первый патент на газотурбинный двигатель был выдан англичанину Джону Барберу в 1791 году.[источник не указан 399 дней] Первые проекты самолётов с воздушно-реактивным двигателем были созданы в 60-е годы XIX века П. Маффиотти (Испания), Ш. де Луврье (Франция) и Н. А. Телешовым (Россия)[1]. В 1913 году француз Рене Лорен получил патент на прямоточный воздушно-реактивный двигатель.[источник не указан 399 дней]
Первый турбореактивный самолёт Heinkel He 178.

Первым самолётом, поднявшимся в небо с турбореактивным двигателем (ТРД) HeS 3 конструкции фон Охайна, был He 178[источник не указан 399 дней] (фирма Хейнкель Германия), управляемый лётчиком-испытателем флюг-капитаном Эрихом Варзицем (27 августа 1939 года). Этот самолёт превосходил по скорости (700 км/ч) все поршневые истребители своего времени, максимальная скорость которых не превышала 650 км/ч,[источник не указан 399 дней] но при этом был менее экономичен, и вследствие этого имел меньший радиус действия. К тому же у него были бо́льшие скорости взлёта и посадки, чем у поршневых самолётов, из-за чего ему требовалась более длинная взлётно-посадочная полоса с качественным покрытием.

Впервые в СССР проект реального истребителя с ВРД разработанным А. М. Люлькой, в марте 1943 года предложил начальник ОКБ-301 М. И. Гудков. Самолёт назывался Гу-ВРД[2]. Проект был отвергнут экспертами, главным образом, в связи с неверием в актуальность и преимущества ВРД в сравнении с поршневыми авиадвигателями.

Двигатель Jumo-004 — первый в мире крупносерийный ТРД

С августа 1944 года в Германии началось серийное производство реактивного истребителя-бомбардировщика Мессершмитт Me.262, оборудованного двумя турбореактивными двигателями Jumo-004 производства фирмы Юнкерс. А с ноября 1944 года начал выпускаться ещё и первый реактивный бомбардировщик Arado Ar 234 Blitz с теми же двигателями. Единственным реактивным самолётом союзников по антигитлеровской коалиции, формально принимавшим участие во Второй мировой войне, был «Глостер Метеор» (Великобритания) с ТРД Rolls-Royce Derwent 8 конструкции Ф. Уиттла (серийное производство которого началось даже раньше, чем немецких).[источник не указан 399 дней]

В послевоенные годы реактивное двигателестроение открыло новые возможности в авиации: полёты на скоростях, превышающих скорость звука, и создание самолётов с грузоподъёмностью, многократно превышающей грузоподъёмность поршневых самолётов.

Первым отечественным серийным реактивным самолётом был истребитель Як-15 (1946 г), разработанный в рекордные сроки на базе планера Як-3 и адаптации трофейного двигателя Jumo-004, выполненной в моторостроительном КБ В. Я. Климова под обозначением РД-10.[3]

А уже через год прошёл государственные испытания первый, полностью оригинальный, отечественный турбореактивный двигатель ТР-1,[4] разработанный в КБ А. М. Люльки (ныне НПО «Сатурн»).

Первым отечественным реактивным пассажирским авиалайнером был Ту-104 (1955 г), оборудованный двумя турбореактивными двигателями РД-3М-500 (АМ-3М-500), разработанными в КБ А. А. Микулина.

Запатентованный ещё в 1913 г, прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД) привлекал конструкторов простотой своего устройства, но главное — своей потенциальной способностью работать на сверхзвуковых скоростях и в самых высоких, наиболее разреженных слоях атмосферы, то есть в условиях, в которых ВРД других типов неработоспособны или малоэффективны. В 1930-е годы с этим типом двигателей проводились эксперименты в США (Уильям Эвери), в СССР (Ф. А. Цандер, Б. С. Стечкин, Ю. А. Победоносцев).

Leduc 010 первый аппарат, летавший с ПВРД (Музей в Ле Бурже). Первый полёт — 19 ноября 1946

В 1937 году французский конструктор Рене Ледюк получил заказ от правительства Франции на разработку экспериментального самолёта с ПВРД. Эта работа была прервана войной и возобновилась после её окончания. 19 ноября 1946 года состоялся первый в истории полёт аппарата с маршевым ПВРД.[5] Далее в течение десяти лет было изготовлено и испытано ещё несколько экспериментальных аппаратов этой серии, в том числе, пилотируемые,[6][неавторитетный источник?] а в 1957 году правительство Франции отказалось от продолжения этих работ — бурно развивавшееся в то время направление ТРД представлялось более перспективным.

Обладая рядом недостатков для использования на пилотируемых самолётах (нулевая тяга на месте, низкая эффективность на малых скоростях полёта), ПВРД является предпочтительным типом ВРД для беспилотных одноразовых снарядов и крылатых ракет, благодаря своей простоте, а, следовательно, дешевизне и надёжности. Начиная с 50-х годов XX века в США было создан ряд экспериментальных самолётов и серийных крылатых ракет разного назначения с этим типом двигателя.

В СССР с 1954 по 1960 гг в ОКБ-301 под руководством С.А.Лавочкина[7], разрабатывалась крылатая ракета «Буря», предназначавшаяся для доставки ядерных зарядов[8] на межконтинентальные расстояния, и использовавшая в качестве маршевого двигателя ПВРД. В 1957 году на вооружение уже поступила МБР Р-7, имевшая то же назначение, разработанная под руководством С. П. Королёва. Это ставило под сомнение целесообразность дальнейшей разработки «Бури». Из числа более современных отечественных разработок можно упомянуть противокорабельные крылатые ракеты с маршевыми ПВРД: П-800 Оникс, П-270 Москит.

Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель (ПуВРД) был изобретён в XIX веке шведским изобретателем Мартином Вибергом.[источник не указан 399 дней] Наиболее известным летательным аппаратом (и единственным серийным) c ПуВРД Argus As-014 производства фирмы Argus-Werken, явился немецкий самолёт-снаряд Фау-1. После войны исследования в области пульсирующих воздушно-реактивных двигателей продолжились во Франции (компания SNECMA) и в США (Pratt & Whitney, General Electric), кроме того, благодаря простоте и дешевизне, маленькие двигатели этого типа стали очень популярны среди авиамоделистов, и в любительской авиации, и появились коммерческие фирмы, производящие на продажу для этих целей ПуВРД и клапаны к ним (быстроизнашивающаяся запчасть).[9]

Общие принципы работы

Несмотря на многообразие ВРД, существенно отличающихся друг от друга конструкцией, характеристиками и областью применения, можно выделить ряд принципов, общих для всех ВРД и отличающих их от тепловых двигателей других типов.

Реактивная тяга

Воздушно-реактивный двигатель — реактивный двигатель, развивающий тягу за счёт реактивной струи рабочего тела, истекающего из сопла двигателя. С этой точки зрения ВРД подобен ракетному двигателю (РД), но отличается от последнего тем, что большую часть рабочего тела он забирает из окружающей среды — атмосферы, в том числе и кислород, используемый в ВРД в качестве окислителя. Благодаря этому ВРД обладает преимуществом в сравнении с ракетным двигателем при полётах в атмосфере. Если летательный аппарат, оборудованный ракетным двигателем должен транспортировать как горючее, так и окислитель, масса которого больше массы горючего в 2-8 раз, в зависимости от вида горючего, то аппарат, оснащённый ВРД должен иметь на борту только запас горючего.

Рабочее тело ВРД на выходе из сопла представляет собой смесь продуктов сгорания горючего с оставшимися после выгорания кислорода фракциями воздуха. Если для полного окисления 1 кг керосина (обычного горючего для ВРД) требуется около 3,4 кг чистого кислорода, то, учитывая, что атмосферный воздух содержит лишь 23 % кислорода по массе, для полного окисления этого горючего требуется 14,8 кг воздуха, и, следовательно, рабочее тело, как минимум, на 94 % своей массы состоит из исходного атмосферного воздуха. На практике в ВРД, как правило, имеет место избыток расхода воздуха (иногда — в несколько раз, по сравнению с минимально необходимым для полного окисления горючего), например, в турбореактивных двигателях массовый расход горючего составляет 1 % — 2 % от расхода воздуха.[10] Это позволяет при анализе работы ВРД, во многих случаях, без большого ущерба для точности, считать рабочее тело ВРД, как на выходе, так и на входе, одним и тем же веществом — атмосферным воздухом, а расход рабочего тела через любое сечение проточной части двигателя — одинаковым.

Динамику ВРД можно представить следующим образом: рабочее тело, поступает в двигатель со скоростью полёта, а покидает его со скоростью истечения реактивной струи из сопла. Из баланса импульса, получается простое выражение для реактивной тяги ВРД:[10]

(1)

Где  — сила тяги,  — скорость полёта,  — скорость истечения реактивной струи (относительно двигателя),  — секундный расход массы рабочего тела через двигатель. Очевидно, ВРД эффективен (создаёт тягу) только в случае, когда скорость истечения рабочего тела из сопла двигателя превышает скорость полёта: .

Скорость истечения газа из сопла теплового реактивного двигателя зависит от химического состава рабочего тела, его абсолютной температуры на входе в сопло, и от степени расширения рабочего тела в сопле двигателя (отношения давления на входе в сопло к давлению на его срезе).

Химический состав рабочего тела для всех ВРД можно считать одинаковым, что же касается температуры, и степени расширения, которые достигаются рабочим телом в процессе работы двигателя — имеют место большие различия для разных типов ВРД и разных образцов ВРД одного типа.

С учётом вышесказанного можно сформулировать и главные недостатки ВРД в сравнении с РД:

  • ВРД работоспособен только в атмосфере, а РД — в любой среде и в пустоте.
  • ВРД эффективен только до некоторой, специфической для данного двигателя, предельной скорости полёта, а тяга РД не зависит от скорости полёта.
  • ВРД значительно уступает ракетному двигателю в удельной тяге по массе — отношении тяги двигателя к его массе. Например, для ТРД АЛ-31ФП этот показатель равен 8.22, а для ЖРД НК-33 — 128. Это означает, что при одной и той же тяге ракетный двигатель в несколько раз (иногда, более чем в десять раз) легче ВРД. Благодаря этому РД успешно конкурируют с ВРД в нише скоростных крылатых ракет относительно небольшого радиуса действия — ЗУР, воздух-воздух, воздух-поверхность, для которых необходимость иметь на борту запас окислителя компенсируется меньшей массой двигателя.

Термодинамические свойства

Термодинамика процесса превращения тепла в работу для ПВРД и ТРД описывается циклом Брайтона, а для ПуВРД — циклом Хамфри. В обоих случаях полезная работа, за счёт которой формируется реактивная струя, выполняется в ходе адиабатического расширения рабочего тела в сопле до уравнивания его статического давления с забортным, атмосферным. Таким образом, для ВРД обязательно условие: давление рабочего тела перед началом фазы расширения должно превышать атмосферное, и чем больше — тем больше полезная работа термодинамического цикла, и выше КПД двигателя. Но в окружающей среде, из которой забирается рабочее тело, оно находится при атмосферном давлении. Следовательно, чтобы ВРД мог работать, необходимо тем или иным способом повысить давление рабочего тела в двигателе по отношению к атмосферному. Основные типы ВРД (прямоточный, пульсирующий и турбореактивный) различаются, в первую очередь, способом, которым достигается необходимое повышение давления.

Эффективность

Эффективность ВРД определяют несколько КПД или коэффициентов полезного действия.

Эффективность ВРД как теплового двигателя определяет эффективный КПД двигателя:
(2)
где Q1 — количество теплоты отданное нагревателем,
Q2 — количество теплоты полученное холодильником.

Зависимость полётного КПД от отношения

Эффективность ВРД как движителя определяет полётный или тяговый КПД: (3)

Сравнивая формулы (1) и (3) можно прийти к выводу, что чем выше разница между скоростью истечения газов из сопла и скоростью полета, тем выше тяга двигателя и тем ниже полетный КПД. При равенстве скоростей полета и истечения газов из сопла полетный КПД будет равен 1, то есть 100 %, но тяга двигателя будет равна 0. По этой причине проектирование ВРД является компромиссом между создаваемой им тягой и его полетным КПД.

Общий или полный КПД ВРД является произведением двух приведенных выше КПД: (4)

Воздушно-реактивные двигатели можно разбить на две основные группы. ВРД прямой реакции, в которых тяга создается исключительно за счёт реактивной струи истекающей из сопла. И ВРД непрямой реакции, в которых тяга кроме или вместо реактивной струи создается посредством использования специального движителя, например пропеллера или несущего винта вертолёта. Применяется также классификация по признаку наличия механического воздушного компрессора в тракте двигателя: в этом случае ВРД подразделяются на бескомпрессорные (ПВРД с его вариантами, ПуВРД с его вариантами) — и компрессорные, где компрессор приводится от газовой турбины — ТРД, ТРДД, ТВД с их вариантами, а также мотокомпрессорный воздушно-реактивный двигатель, в котором компрессор приводится не от турбины, а от отдельного двигателя внутреннего сгорания (с воздушным винтом или без него).

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель

Схема устройства ПВРД на жидком топливе.
1. Встречный поток воздуха;
2. Центральное тело.
3. Входное устройство.
4. Топливная форсунка.
5. Камера сгорания.
6. Сопло.
7. Реактивная струя.

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД, англ. Ramjet) является самым простым в классе ВРД по устройству. Необходимое для работы двигателя повышение давления достигается за счёт торможения встречного потока воздуха.

Рабочий процесс ПВРД кратко можно описать следующим образом:

  • Воздух, поступая со скоростью полёта во входное устройство двигателя, затормаживается и сжимается, на входе в камеру сгорания давление рабочего тела достигает максимального значения на всём протяжении проточной части двигателя.
  • Сжатый воздух в камере сгорания нагревается за счёт окисления подаваемого в неё топлива, внутренняя энергия рабочего тела при этом возрастает.
  • Расширяясь в сопле, рабочее тело ускоряется и истекает со скоростью большей, чем скорость встречного потока, что и создаёт реактивную тягу.
Препарированный ПВРД «Тор» ракеты «Бладхаунд». Хорошо видны входное устройство и вход в камеру сгорания

Конструктивно ПВРД имеет предельно простое устройство. Двигатель состоит из камеры сгорания, в которую из диффузора поступает воздух, а из топливных форсунок — горючее. Заканчивается камера сгорания входом в сопло, как правило, суживающееся-расширяющееся.

В зависимости от скорости полёта ПВРД подразделяются на дозвуковые, сверхзвукрвые и гиперзвуковые. Это разделение обусловлено конструктивными особенностями каждой из этих групп.

Дозвуковые прямоточные двигатели

Дозвуковые ПВРД предназначены для полётов на скоростях с числом Маха от 0,5 до 1. Торможение и сжатие воздуха в этих двигателях происходит в расширяющемся канале входного устройства — диффузоре.

Из-за низкой степени повышения давления при торможении воздуха на дозвуковых скоростях (максимально — 1,9 при М=1) эти двигатели имеют очень низкий термический КПД (16,7% при М=1 в идеальном процессе, без учёта потерь), вследствие чего они оказались неконкурентоспособными в сравнении с авиадвигателями других типов и в настоящее время серийно не выпускаются.

Сверхзвуковые прямоточные двигатели

СПВРД предназначены для полётов в диапазоне 1-5 Махов. Торможение сверхзвукового газового потока происходит всегда разрывно (скачкообразно) с образованием ударной волны, называемой также скачком уплотнения. Чем интенсивнее скачок уплотнения, то есть чем больше изменение скорости потока на его фронте, тем больше потери давления, которые могут превышать 50 %.

Беспилотный разведчик Lockheed D-21B (США). ПВРД с осесимметричным входным устройством с центральным телом.

Потери давления удаётся минимизировать за счёт организации сжатия не в одном, а в нескольких последовательных скачках уплотнения меньшей интенсивности, после каждого из которых скорость потока снижается. В последнем скачке скорость становится дозвуковой и дальнейшее торможение и сжатие воздуха происходит непрерывно в расширяющемся канале диффузора.

В сверхзвуковом диапазоне скоростей ПВРД значительно более эффективен, чем в дозвуковом. Например, на скорости 3 Маха для идеального ПВРД степень повышения давления составляет 36,7, что сравнимо с показателями высоконапорных компрессоров турбореактивных двигателей (например, для ТРД АЛ-31ФП этот показатель равен 23), а термический КПД теоретически достигает 64,3 %. У реальных ПВРД эти показатели ниже, но даже с учётом потерь, в диапазоне полётного числа Маха от 3 до 5 сверхзвуковые ПВРД превосходят по эффективности ВРД всех других типов.

Фактором, ограничивающим рабочие скорости СПВРД сверху, является температура заторможенного воздуха, которая при M>5 превышает 1500 °C, и существенный дополнительный нагрев рабочего тела в камере сгорания становится проблематичным из-за ограничения жаропрочности конструкционных матриалов.

Гиперзвуковой ПВРД

Экспериментальный гиперзвуковой летательный аппарат X-43 (рисунок художника)

Гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ГПВРД, англ. Scramjet) — ПВРД, работающий на скоростях полёта свыше пяти Махов и предназначенный для полётов в стратосфере. Возможное назначение летательного аппарата с гиперзвуковым ПВРД — низшая ступень многоразового носителя космических аппаратов.

Теоретически ГПВРД позволяет добиться более высоких полётных скоростей, по сравнению с СПВРД, за счёт того, что входной поток воздуха в ГПВРД тормозится лишь частично, так что течение рабочего тела на протяжении всей проточной части двигателя остаётся сверхзвуковым. При этом поток сохраняет бо́льшую часть своей начальной кинетической энергии, а повышение его температуры при торможении и сжатии относительно невелико. Это позволяет значительно разогреть рабочее тело, сжигая горючее в сверхзвуковом потоке, и, расширяясь, оно истекает из сопла со скоростью, превышающей скорость полёта.

Существует несколько программ разработок гиперзвуковых ПВРД в разных странах, но на начало XXI века этот тип двигателя остается гипотетическим, не существует ни одного образца, прошедшего лётные испытания, подтвердившие практическую целесообразность его серийного производства.

Ядерный прямоточный двигатель

Во второй половине 50-х годов, в эпоху холодной войны, в США и СССР разрабатывались проекты ПВРД с ядерным реактором. Источником энергии этих двигателей является не химическая реакция горения топлива, а тепло, вырабатываемое ядерным реактором, размещённым на месте камеры сгорания. Воздух из входного устройства в таком ПВРД проходит через активную зону реактора, охлаждает его и нагревается сам до температуры около 3000 К[источник не указан 399 дней], а затем истекает из сопла со скоростью, сравнимой со скоростями истечения для самых совершенных жидкостных ракетных двигателей.[источник не указан 399 дней]

Возможное назначение летательного аппарата с таким двигателем — межконтинентальная крылатая ракета, носитель ядерного заряда. В обеих странах были созданы компактные малоресурсные ядерные реакторы, которые вписывались в габариты большой ракеты. В 1964 году в США, по программам исследований ядерного ПВРД «Pluto» и «Tory», были проведены стендовые огневые испытания ядерного прямоточного двигателя «Tory-IIC». Лётные испытания не проводились, программа была закрыта в июле 1964 года.

Область применения

ПВРД неработоспособен на месте и на низких скоростях полёта. Для достижения начальной скорости, при которой он становится эффективным, аппарат с этим двигателем нуждается во вспомогательном приводе, который может быть обеспечен, например, твёрдотопливным ракетным ускорителем, или самолётом-носителем, с которого запускается аппарат с ПВРД. Неэффективность ПВРД на малых скоростях полёта делает его практически неприемлемым для использования на пилотируемых самолётах, но для беспилотных, боевых, крылатых ракет одноразового применения, летающих в диапазоне скоростей 2-5 Махов, благодаря своей простоте, дешевизне и надёжности, он предпочтителен. В настоящее время ПВРД используются в качестве маршевых двигателей крылатых ракет классов земля-воздух, воздух-воздух, воздух-земля, беспилотных разведчиков, летающих мишеней. Основным конкурентом ПВРД в этой нише является ракетный двигатель.

Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель

Изготовление авиамодели с ПуВРД

Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель (ПуВРД, англоязычный термин англ. Pulsejet), как следует из его названия, работает в режиме пульсации, тяга развивается не непрерывно, как у ПВРД или ТРД, а в виде серии импульсов, следующих друг за другом с частотой от десятков герц, для крупных двигатателей, до 250 Гц — для малых двигателей.

Конструктивно, ПуВРД представляет собой цилиндрическую камеру сгорания с длинным цилиндрическим соплом меньшего диаметра. Передняя часть камеры соединена со входным диффузором, через который воздух поступает в камеру сгорания. Между диффузором и камерой сгорания установлен воздушный клапан, работающий под воздействием разницы давлений в камере и на выходе диффузора: когда давление в диффузоре превышает давление в камере клапан открывается и пропускает воздух в камеру, при обратном соотношении давлений он закрывается.

Схема работы ПуВРД

Цикл работы ПуВРД можно описать так:

  1. Воздушный клапан открыт, воздух поступает в камеру сгорания, форсунка впрыскивает горючее, и в камере образуется топливная смесь.
  2. Топливная смесь воспламеняется и сгорает, давление в камере сгорания резко возрастает и закрывает воздушный клапан и обратный клапан в топливном тракте. Продукты сгорания, расширяясь, истекают из сопла, создавая реактивную тягу.
  3. Давление в камере падает, под напором воздуха в диффузоре воздушный клапан открывается и воздух начинает поступать в камеру, топливный клапан тоже открывается, двигатель переходит к фазе 1.

ПуВРД работает в режиме автоколебаний, которые и согласовывают во времени действиие всех его частей. Частота этих атоколебаний зависит от размеров двигателя: чем меньше двигатель, тем выше частота пульсаций.

Для инициирования процесса горения в камере устанавливается свеча зажигания, которая создаёт высокочастотную серию электрических разрядов, и топливная смесь воспламеняется. Через несколько десятков циклов работы двигателя стенки камеры сгорания нагреваются настолько, что топливная смесь воспламеяется от них, и необходимость в свече зажигания отпадает.

Повышение давления в камере сгорания ПуВРД, необходимое для работы двигателя, достигается частично — за счёт торможения набегающего потока воздуха в диффузоре (при открытом клапане), а частично — за счёт сжигания топлива в замкнутом объёме, ограниченном закрытым клапаном, боковыми стенками камеры и инерцией воздушного столба в длинном сопле (см. Цикл Хамфри). Большинство ПуВРД могут работать при нулевой скорости.

Модификации пульсирующих двигателей

Образцы бесклапанных (U-образных) ПуВРД[11].

Существуют другие модификации ПуВРД.

  • Бесклапанные ПуВРД, иначе — U-образные ПуВРД. В этих двигателях отсутствуют механические воздушные клапаны, а чтобы обратное движение рабочего тела не приводило к уменьшению тяги, тракт двигателя выполняется в форме латинской буквы «U», концы которой обращены назад по ходу движения аппарата.
  • Детонационные ПуВРД (англ. Pulse detonation engine) — двигатели в которых горение топливной смеси происходит в режиме детонации (а не дефлаграции).

Область применения

ПуВРД характеризуется как шумный и неэкономный, зато простой и дешёвый. Высокий уровень шума и вибрации вытекает из самого пульсирующего режима его работы.

ПуВРД устанавливается на беспилотные летательные аппараты одноразового применения с рабочими скоростями до 0,5 Маха: летающие мишени, беспилотные разведчики, в прошлом и крылатые ракеты.

ПуВРД используются в любительской авиации и авиамоделировании, благодаря простоте и дешевизне.

Турбореактивный двигатель

Схема работы ТРД:
1. Забор воздуха
2. Компрессор низкого давления
3. Компрессор высокого давления
4. Камера сгорания
5. Расширение рабочего тела в турбине и сопле
6. Горячая зона;
7. Турбина
8. Зона входа первичного воздуха в камеру сгорания
9. Холодная зона
10. Входное устройство

В турбореактивном двигателе (ТРД, англ. turbojet engine) сжатие рабочего тела на входе в камеру сгорания и высокое значение расхода воздуха через двигатель достигается за счёт совместного действия встречного потока воздуха и компрессора, размещённого в тракте ТРД сразу после входного устройства, перед камерой сгорания. Компрессор приводится в движение турбиной, смонтированной на одном валу с ним, и работающей на рабочем теле, нагретом в камере сгорания, из которого образуется реактивная струя. В компрессоре осуществляется рост полного давления воздуха за счёт совершаемой компрессором механической работы. Камера сгорания большинства ТРД имеет кольцевую форму.

Из камеры сгорания нагретое рабочее тело поступает на турбину, расширяется, приводя её в движение и отдавая ей часть своей энергии, а после неё расширяется в сопле и истекает из него, создавая реактивную тягу. Благодаря компрессору ТРД может стартовать с места и работать при низких скоростях полёта, что для двигателя самолёта является необходимым условием, при этом давление в тракте двигателя и расход воздуха обеспечиваются только за счёт компрессора.

ТРД J85 производства компании General Electric. Между 8 ступенями компрессора и 2 ступенями турбины расположена кольцевая камера сгорания.

Диапазон скоростей, в котором ТРД эффективен, смещён в сторону меньших значений, по сравнению с ПВРД. Агрегат турбина-компрессор, позволяющий создавать большой расход и высокую степень сжатия рабочего тела в области низких и средних скоростей полёта, является препятствием на пути повышения эффективности двигателя в зоне высоких скоростей.

Область применения

До 60-70-х годов XX века ТРД с малой степенью двухконтурности активно применялись в качестве двигателей для военных и коммерческих самолётов. В настоящее время бо́льшее распространение получили более экономичные двухконтурные ТРД (ТРДД).

Двухконтурный турбореактивный двигатель

Схема ТРДД.
1 — Вентилятор.
2 — Компрессор низкого давления.
3 — Компрессор высокого давления.
4 — Камера сгорания.
5 — Турбина высокого давления.
6 — Турбина низкого давления.
7 — Сопло.
8 — Вал ротора высокого давления.
9 — Вал ротора низкого давления.

Двухконтурный турбореактивный двигатель (ТРДД, англ. Turbofan) — ТРД с конструкцией, позволяющей перемещать дополнительную массу воздуха, проходящую через внешний контур двигателя. Такая конструкция обеспечивает более высокие полетные КПД, по сравнению с обычными ТРД. Первым, предложившим концепцию ТРДД в отечественном авиадвигателестроении был А. М. Люлька[12]. На основе исследований, проводившихся с 1937 года, А. М. Люлька представил заявку на изобретение двухконтурного турбореактивного двигателя (авторское свидетельство вручили 22 апреля 1941).[13]

Пройдя через входное устройство, воздух попадает в компрессор низкого давления, именуемый вентилятором. После вентилятора воздух разделяется на два потока. Часть воздуха попадает во внешний контур и, минуя камеру сгорания, формирует реактивную струю в сопле. Другая часть воздуха проходит сквозь внутренний контур, полностью идентичный с ТРД, о котором говорилось выше.

Одним из важнейших параметров ТРДД является степень двухконтурности, то есть отношение расхода воздуха через внешний контур к расходу воздуха через внутренний контур. Где и расход воздуха через внутренний и внешний контуры соответственно.

Если вернуться к формулам (1) и (4) то принцип присоединения массы можно истолковать следующим образом. В ТРДД, согласно формуле (4) заложен принцип повышения полетного КПД двигателя, за счёт уменьшения разницы между скоростью истечения рабочего тела из сопла и скоростью полета.[источник не указан 399 дней] Уменьшение тяги, которое, согласно формуле (1), вызовет уменьшение этой разницы между скоростями, компенсируется за счёт увеличения расхода воздуха через двигатель. Следствием увеличения расхода воздуха через двигатель является увеличение площади фронтального сечения входного устройства двигателя, следствием чего является увеличение диаметра входа в двигатель, что ведет к увеличению его лобового сопротивления и массы. Иными словами, чем выше степень двухконтурности — тем большего диаметра будет двигатель при прочих равных условиях.

Все ТРДД можно разбить на 2 группы: со смешением потоков за турбиной и без смешения.

В ТРДД со смешением потоков (ТРДДсм) потоки воздуха из внешнего и внутреннего контура попадают в единую камеру смешения. В камере смешения эти потоки смешиваются и покидают двигатель через единое сопло с единой температурой. ТРДДсм более эффективны, однако наличие камеры смешения приводит к увеличению габаритов и массы двигателя.

ТРДД как и ТРД могут быть снабжены регулируемыми соплами и форсажными камерами. Как правило это ТРДДсм с малыми степенями двухконтурности для сверхзвуковых военных самолётов.

Дополнительные средства повышения эффективности ТРД и ТРДД

Форсажная камера
Форсажная камера ТРД General Electric J79. Вид со стороны сопла. В торце находится стабилизатор горения с установленными на нём топливными форсунками, за которым видна турбина.

Хотя в ТРД имеет место избыток кислорода в камере сгорания, этот резерв мощности не удаётся реализовать напрямую — увеличением расхода горючего в камере сгорания, из-за ограничения температуры рабочего тела, поступающего на турбину. Ограничение накладывается жаропрочностью лопаток турбины. Этот резерв используется в двигателях, оборудованных форсажной камерой, расположенной между турбиной и соплом. В режиме форсажа в этой камере сжигается дополнительное количество горючего, внутренняя энергия рабочего тела перед расширением в сопле повышается, в результате чего скорость его истечения возрастает, и тяга двигателя увеличивается, в некоторых случаях, более, чем в 1,5 раза, что используется боевыми самолётами при полетах на высоких скоростях, либо для увеличения скорости набора высоты. Сначала время работы ТРД было ограничено по времени исходя из требований жаропрочности конструкции сопел. Однако, начиная с истребителей 3-го поколения эти ограничения были сняты. При форсаже значительно повышается расход топлива, ТРД с форсажной камерой практически не нашли применения в коммерческой авиации, за исключением самолётов Ту-144 и Конкорд, полеты которых уже прекратились.

Регулируемые сопла

Регулируемое сопло ТРДДФ F-100 самолёта F-16 створки максимально открыты Регулируемое сопло ТРДФ АЛ-21 регулируемые створки максимально закрыты

ТРД, скорость истечения реактивной струи в которых может быть как дозвуковой, так и сверхзвуковой на различных режимах работы двигателей, оборудуются регулируемыми соплами. Эти сопла состоят из продольных элементов, называемых створками, подвижных относительно друг друга и приводимых в движение специальным приводом, как правило гидравлическим или механическим, позволяющим по команде пилота или автоматической системы управления двигателем изменять геометрию сопла. При этом изменяются размеры критического (самого узкого) и выходного сечений сопла, что позволяет оптимизировать работу двигателя при полётах на разных скоростях и режимах работы двигателя. Регулируемые сопла применяются в основном в военной авиации на ТРД и ТРДД с форсажной камерой.[1]

Управление вектором тяги (УВТ) / Отклонение вектора тяги (ОВТ)

Отклоняемые створки сопла с ОВТ. ТРДД Rolls-Royce Pegasus поворотные сопла которого позволяют осуществлять вертикальные взлет и посадку. Устанавливается на самолёте Harrier.

Специальные поворотные сопла, на некоторых ТРДД, позволяют отклонять истекающий из сопла поток рабочего тела относительно оси двигателя. ОВТ приводит к дополнительным потерям тяги двигателя за счёт выполнения дополнительной работы по повороту потока и усложняют управление самолётом. Но эти недостатки полностью компенсируются значительным повышением маневренности и сокращением разбега самолёта при взлете и пробега при посадке, до вертикальных взлета и посадки включительно. ОВТ используется исключительно в военной авиации.

Турбовентиляторный двигатель

Турбовентиляторный двигатель GE90 авиалайнера Боинг-747

Турбореактивный двухконтурный двигатель (ТРДД) со степенью двухконтурности выше 2 называют турбовентиляторными. Верхнее значние степени двухконтурности этих двигателей может достигать 11 (en:Rolls-Royce Trent 1000). ТРДД с высокой степенью двухконтурности выполняются, как правило, без камеры смешения. По причине большого входного диаметра таких двигателей их сопло внешнего контура часто делают укороченным с целью снижения массы двигателя и уменьшения воздушного сопротивления в тракте внешнего контура.

Область применения

Можно сказать, что с 1960-х и по сей день в самолётном авиадвигателестроении — эра ТРДД. ТРДД различных типов являются наиболее распространенным классом воздушно-реактивных двигателей, используемых на самолётах, от высокоскоростных истребителей-перехватчиков с малой степенью двухконтурности до гигантских коммерческих и военно-транспортных самолётов с ТРДД с высокой степенью двухконтурности.

Турбовинтовой двигатель

Турбовинтовой двигатель. Привод винта от вала турбины осуществляется через редуктор

Конструктивно турбовинтовой двигатель (ТВД) схож с ТРД, в котором мощность, развиваемая двигателем, передаётся на вал воздушного винта, обычно не напрямую, а через редуктор.

Турбовинтовые двигатели используются в транспортной и гражданской авиации.

Турбовальный двигатель

Основная статья: Турбовальные двигатели

Схема турбовального двигателя.   — вал отбора мощности

Турбовальные двигатели конструктивно представляют собой турбореактивный двигатель, в котором мощность, развиваемая дополнительным каскадом турбины, передаётся на вал отбора мощности, чаще всего через редуктор. Так как между валом турбины и компрессора и валом отбора мощности нет механической связи, а только газодинамическая, турбовальные двигатели относят к ВРД непрямой реакции. Эти двигатели, строго говоря, не является реактивным, реакция выхлопа турбины составляет не более 10 % его суммарной тяги, однако традиционно их относят к воздушно-реактивным.

Используется для привода винтов вертолётов.

Винтовентиляторный двигатель

Як-44 с винтовентиляторными двигателями Д-27

Для улучшения характеристик эксплуатации ТВД применяют специальные многолопастные стреловидные винты с изменяемым шагом (ВИШ) с одним или двумя рядами лопастей. Такие ВИШ подвергаются более высокой нагрузке на ометаемую площадь при уменьшенном диаметре винта, но сохраняют относительно высокий КПД 0,8-0,85. Такие винты называются винтовентиляторами (ВВ), а двигатель – турбовинтовентиляторным (ТВВД) с открытым винтовентилятором.[14]

На сегодня известен лишь один серийный образец двигателя этого типа — Д-27 (ЗМКБ «Прогресс» им. академика А. Г. Ивченко, г. Запорожье, Украина.), использующийся на самолёте Як-44 с крейсерской скоростью полёта 670 км/ч, и на Ан-70 с крейсерской скоростью 750 км/ч.

У двигателя Д-27 поток холодного воздуха создаётся двумя соосными, вращающимися в противоположных направлениях, многолопастными саблевидными винтами, приводимыми в движение от свободной четырёхступенчатой турбины, турбовального двигателя. Мощность передается винтам через редуктор.

Сравнение ВРД разных типов с другими авиадвигателями

Эффективность реактивных двигателей принято оценивать удельным импульсом – отношением тяги к секундному расходу топлива. Этот показатель является также мерой экономичности двигателя. В приведённой ниже диаграмме в графической форме представлены верхние значения этого показателя для разных типов ВРД, в зависимости от скорости полёта, выраженной в форме числа Маха, что позволяет видеть область применимости каждого типа двигателей.

Из диаграммы следует, что по удельному импульсу ракетные двигатели (РД) значительно уступают ВРД всех типов. Это объясняется тем, что в расход топлива у РД включается и окислитель, который ВРД забирает из атмосферы, поэтому удельный импульс РД составляет максимум 270 сек для РДТТ и 450 сек для ЖРД.

В спецификациях двигателей с воздушными винтами тяга и удельный импульс обычно не указываются. Для этих двигателей характерным параметром является мощность, а не тяга. Для характеристики эффективности и экономичности винтовых двигателей используется удельный расход топлива – отношение расхода топлива в час к развиваемой мощности. Чтобы сравнить эффективность поршневых ДВС с турбовинтовыми можно привести значение этого показателя для двух конкретных образцов двигателей этих типов:

Поршневой АШ-82 – 0,381 кг/л.с.час
ТВД НК-12 – 0,158 кг/л.с.час.

Таким образом турбовинтовой двигатль (в расчёте на 1л.с.) в 2,5 раза экономичнее поршневого, и в этом состоит одна из главных причин, по которой ВРД вытеснили из «большой авиации» поршневые двигатели. Кроме того, и по весовым характеристикам ВРД значительно превосходят поршневые.

В качестве весовой характеристики авиадвигателей, обычно, используется один из показателей: удельная мощность – отношение мощности двигателя к его массе (для двигателей с воздушным винтом), или удельная тяга – отношение тяги к массе двигателя (для ВРД и ракетных двигателей). В нижеследующей таблице приведены эти показатели для некоторых авиационных и ракетных двигателей разных типов.

Удельные весовые характеристики авиационных и ракетных двигателей
Тип
двигателя
Обозначение Летательный аппарат Удельная
тяга
(тяга/вес)
Удельная
мощность
квт/кг
Поршневой
ДВС
АШ-82 Ил-12, Ил-14 * 1,46
ТВД НК-12 Ту-95, Ту-114, Ан-22 * 3,8
Пуврд Argus As-014 Самолёт-снаряд V-1 3
Гибрид
ТРД /ПВРД
Pratt & Whitney J58-P4 SR-71 Blackbird 5,3
Турбовенти-
ляторный
GE90-1150B Boeing 747 6,3
ТРД АЛ-31ФП Су-30 8,22
РДТТ Space Shuttle SRB Ускоритель Спейс Шаттла 13,5
ЖРД НК-33-1 Космические носители
Союз-2, Союз-2-3
128

.* Для винтовых двигателей этот показатель не приводится.

См. также

Литература

  • Казанджан П. К., Алексеев Л. П., Говоров А. Н., Коновалов Н. Е., Ю. Н. Нечаев, Павленко В. Ф., Федоров Р. М. Теория реактивных двигателей. М. Воениздат. 1955
  • Стечкин Б. С. Избранные труды. Теория тепловых двигателей. — М.: Наука, 1977. — 410 с.
  • В. М. Акимов, В. И. Бакулев, Р. И. Курзинер, В. В. Поляков, В. А. Сосунов, С. М. Шляхтенко. Под редакцией С. М. Шляхтенко. Теория и расчёт воздушно-реактивных двигателей. Учебник для вузов. 2-е издание, переработанное и дополненное. М.: Машиностроение, 1987
  • Кулагин В. В. Теория, расчёт и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок. Изд. 2-е. М. Машиностроение. 2003.
  • Клячкин А. Л. Теория воздушно-реактивных двигателей, М., 1969

Ссылки

Примечания

Реактивное движение в технике. Реактивные двигатели

Реактивное движение в технике. Реактивные двигатели

Подробности
Просмотров: 727

Физические основы реактивного движения

Большое значение закон сохранения импульса имеет при рассмотрении реактивного движения.
Под реактивным движением понимают движение тела, возникающее при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно него, например при истечении продуктов сгорания из сопла реактивного летательного аппарата. При этом появляется так называемая реактивная сила, толкающая тело.
Особенность реактивной силы заключается в том, что она возникает в результате взаимодействия между собой частей самой системы без какого-либо взаимодействия с внешними телами.
В то время, как сила, сообщающая ускорение, например, пешеходу, кораблю или самолету, возникает только за счет взаимодействия этих тел с землей, водой или воздухом.

Так движение тела можно получить в результате вытекания струи жидкости или газа.


В природе реактивное движение присуще в основном живым организмам, обитающим в водной среде.


В технике реактивное движение используется на речном транспорте (водометные двигатели), в автомобилестроении (гоночные автомобили), в военном деле, в авиации и космонавтике.
Все современные скоростные самолеты оснащены реактивными двигателями, т.к. они способны обеспечить необходимую скорость полета.
В космическом пространстве использовать другие двигатели, кроме реактивных, невозможно, так как там нет опоры, отталкиваясь от которой можно было бы бы получать ускорение.


История развития реактивной техники

Создателем русской боевой ракеты был ученый-артиллерист К.И. Константинов. При весе в 80 кг далььность полета ракеты Константинова достигала 4 км.


Идея применения реактивного движения в летательном аппарате, проект реактивного воздухоплавательного прибора, в 1881 году была выдвинута Н.И. Кибальчичем.


В 1903 году знаменитый ученый-физик К.Э. Циолковский доказал возможность полета в межпланетном пространстве и разработал проект первого ракетоплана с жидкостно-реактивным двигателем.


К.Э. Циолковский спроектировал космический ракетный поезд, составленный из ряда ракет, работающих поочередно и отпадающих по мере израсходования горючего.



Принципы применения реактивных двигателей

Основой любого реактивного двигателя является камера сгорания, в которой при сгорании топлива образуются газы, имеющие очень высокую температуру и оказывающие давление на стенки камеры. Газы вырываются из узкого сопла ракеты с большой скоростью и создают реактивную тягу. В соответствии с законом сохранения импульса, ракета приобретает скорость в противоположном направлении.

Импульс системы (ракета-продукты сгорания) остается равным нулю. Так как масса ракеты уменьшается, то даже при постоянной скорости истечения газов ее скорость будет увеличиваться, постепенно достигая максимального значения.
Движение ракеты — это пример движения тела с переменной массой. Для расчета ее скорости используют закон сохранения импульса.


Реактивные двигатели делятся на ракетные двигатели и воздушно-реактивные двигатели.

Ракетные двигатели бывают на твердом или на жидком топливе.
В ракетных двигателях на твердом топливе топливо, содержащее и горючее, и окислитель, помешают внутрь камеры сгорания двигателя.
В жидкостно-реактивных двигателях, предназначенных для запуска космических кораблей, горючее и окислитель хранятся отдельно в специальных баках и с помощью насосов подаются в камеру сгорания. В качестве горючего в них можно использовать керосин, бензин, спирт, жидкий водород и др., а в качестве окислителя, необходимого для горения, — жидкий кислород, азотную кислоту, и др.


Современные трехступенчатые космические ракеты запускаются вертикально, а после прохода плотных слоев атмосферы переводятся на полет в заданном направлении. Каждая ступень ракеты имеет свой бак с горючим и бак с окислителем, а также свой реактивный двигатель. По мере сгорания топлива отработанные ступени ракеты отбрасываются.


Воздушно-реактивные двигатели в настоящее время применяют главным образом в самолетах. Основное их отличие от ракетных двигателей состоит в том, что окислителем для горения топлива служит кислород воздуха, поступающего внутрь двигателя из атмосферы.
К воздушно-реактивным двигателям относятся турбокомпрессорные двигатели как с осевым, так и с центробежным компрессором.
Воздух в таких двигателях всасывается и сжимается компрессором, приводимым в движение газовой турбиной. Газы, выходящие из камеры сгорания, создают реактивную силу тяги и вращают ротор турбины.


При очень болььших скоростях полета сжатие газов в камере сгорания можно осуществить за счет встречного набегающего воздушного потока. Необходимость в компрессоре отпадает.


Так устроены прямоточные воздушно-реактивные двигатели.
Поэтому при полетах в плотных слоях атосферы для более полного использования мощности реактивного двигателя на валу турбины устанавливают воздушный винт.


Динамика — Класс!ная физика

Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона — Второй закон Ньютона — Третий закон Ньютона — Свободное падение тел — Закон всемирного тяготения — Ускорение свободного падения на Земле и других небесных телах — Криволинейное движение. Равномерное движение тела по окружности — Искусственные спутники Земли (ИСЗ) — Импульс тела. Закон сохранения импульса — Реактивное движение в природе — Реактивное движение в технике. Реактивные двигатели — Закон Гука

принцип действия (кратко). Принцип работы реактивного двигателя самолета

Под реактивным понимают движение, при котором от тела с определенной скоростью отделяется одна из его частей. Возникающая в результате такого процесса сила действует сама по себе. Другими словами, у нее отсутствует даже малейший контакт с внешними телами.

Во время летнего отдыха на юге практически каждый из нас, купаясь в море, встречался с медузами. Но мало кто задумывался о том, что эти животные перемещаются так же, как реактивный двигатель. Принцип работы в природе подобного агрегата можно наблюдать при перемещении некоторых видов морских планктонов и личинок стрекоз. Причем КПД этих беспозвоночных зачастую выше, чем у технических средств.

Кто еще может наглядно продемонстрировать, какой имеет реактивный двигатель принцип работы? Кальмар, осьминог и каракатица. Подобное движение совершают и многие другие морские моллюски. Возьмем, например, каракатицу. Она вбирает воду в свою жаберную полость и энергично выбрасывает ее через воронку, которую направляет назад или вбок. При этом моллюск способен совершать движения в нужную сторону.

Принцип работы реактивного двигателя можно наблюдать и при перемещении сальца. Это морское животное принимает воду в широкую полость. После этого мышцы его тела сокращаются, выталкивая жидкость через отверстие, находящееся сзади. Реакция получаемой при этом струи позволяет сальце совершать движение вперед.

Морские ракеты

Но самого большего совершенства в реактивной навигации достигли все-таки кальмары. Даже сама форма ракеты, кажется, скопирована именно с этого морского обитателя. При перемещении с низкой скоростью кальмар периодически изгибает свой ромбовидный плавник. А вот для быстрого броска ему приходится использовать собственный «реактивный двигатель». Принцип работы всех его мышц и тела при этом стоит рассмотреть подробнее.

У кальмаров есть своеобразная мантия. Это мышечная ткань, которая окружает его тело со всех сторон. Во время движения животное засасывает в эту мантию большой объем воды, резко выбрасывая струю через специальное узкое сопло. Такие действия позволяют кальмарам двигаться толчками назад со скоростью до семидесяти километров в час. Во время перемещения животное собирает в пучок все свои десять щупалец, что придает телу обтекаемую форму. В сопле имеется специальный клапан. Животное поворачивает его при помощи сокращения мышц. Это позволяет морскому обитателю менять направление движения. Роль руля во время перемещений кальмара играют и его щупальца. Их он направляет влево или вправо, вниз или вверх, легко уклоняясь от столкновений с различными препятствиями.

Существует вид кальмаров (стенотевтис), которому принадлежит звание лучшего пилота среди моллюсков. Опишите принцип работы реактивного двигателя — и вы поймете, почему, преследуя рыб, это животное порой выскакивает из воды, попадая даже на палубы судов, идущих по океану. Как же это происходит? Кальмар-пилот, находясь в водной стихии, развивает максимальную для него реактивную тягу. Это и позволяет ему пролететь над волнами на расстояние до пятидесяти метров.

Если рассматривать реактивный двигатель, принцип работы какого животного можно упомянуть еще? Это, на первый взгляд, мешковатые осьминоги. Пловцы из них не такие быстрые, как кальмары, но в случае опасности их скорости могут позавидовать даже лучшие спринтеры. Биологи, изучавшие миграции осьминогов, установили, что перемещаются они наподобие того, какой имеет реактивный двигатель принцип работы.

Животное с каждой струей воды, выброшенной из воронки, делает рывок на два или даже на два с половиной метра. При этом плывет осьминог своеобразно – задом наперед.

Другие примеры реактивного движения

Существуют свои ракеты и в мире растений. Принцип реактивного двигателя можно наблюдать тогда, когда даже при очень легком прикосновении «бешеный огурец» с высокой скоростью отскакивает от плодоножки, одновременно отторгая клейкую жидкость с семенами. При этом сам плод отлетает на значительное расстояние (до 12 м) в противоположном направлении.

Принцип работы реактивного двигателя можно наблюдать также, находясь в лодке. Если из нее в воду в определенном направлении бросать тяжелые камни, то начнется движение в противоположную сторону. Такой же имеет и ракетный реактивный двигатель принцип работы. Только там вместо камней используются газы. Они создают реактивную силу, обеспечивающую движение и в воздухе, и в разряженном пространстве.

Фантастические путешествия

О полетах в космос человечество мечтало давно. Об этом свидетельствуют произведения писателей-фантастов, которые для достижения этой цели предлагали самые разнообразные средства. Например, герой рассказа французского писателя Эркюля Савиньена Сирано де Бержерака достиг Луны на железной повозке, над которой постоянно подбрасывался сильный магнит. До этой же планеты добрался и знаменитый Мюнхгаузен. Совершить путешествие ему помог гигантский стебель боба.

Реактивное движение использовалось в Китае еще в первом тысячелетии до нашей эры. Своеобразными ракетами для забавы при этом служили бамбуковые трубки, которые начинялись порохом. Кстати, проект первого на нашей планете автомобиля, созданный Ньютоном, был также с реактивным двигателем.

История создания РД

Только в 19-м в. мечта человечества о космосе стала приобретать конкретные черты. Ведь именно в этом столетии русским революционером Н. И. Кибальчичем был создан первый в мире проект летательного аппарата с реактивным двигателем. Все бумаги были составлены народовольцем в тюрьме, куда он попал после покушения на Александра. Но, к сожалению, 03.04.1881 г. Кибальчич был казнен, и его идея не нашла практического воплощения.

В начале 20-го в. мысль об использовании ракет для полетов в космос выдвинул русский ученый К. Э. Циолковский. Впервые его работа, содержащая описание движения тела переменной массы в виде математического уравнения, была опубликована в 1903 г. В дальнейшем ученый разработал саму схему реактивного двигателя, приводящегося в движение при помощи жидкого топлива.

Также Циолковским была изобретена многоступенчатая ракета и высказана идея о создании на околоземной орбите настоящих космических городов. Циолковский убедительно доказал, что единственным средством для космических полетов является ракета. То есть аппарат, оборудованный реактивным двигателем, заправляемый горючим и окислителем. Только такая ракета способна преодолеть силу тяжести и совершать полеты за пределами атмосферы Земли.

Освоение космоса

Статья Циолковского, опубликованная в периодическом издании «Научное обозрение», утвердила за ученым репутацию мечтателя. Его доводов никто не принял всерьез.

Идею Циолковского реализовали советские ученые. Возглавляемые Сергеем Павловичем Королевым, они осуществили запуск первого искусственного спутника Земли. 4 октября 1957 г. этот аппарат доставила на орбиту ракета с реактивным двигателем. Работа РД была основана на преобразовании химической энергии, которая передается топливом газовой струе, превращаясь в энергию кинетическую. При этом ракета совершает движение в обратном направлении.

Реактивный двигатель, принцип работы которого используется уже много лет, находит свое применение не только в космонавтике, но и в авиации. Но более всего его используют для запуска ракет. Ведь только РД способен перемещать аппарат в пространстве, в котором отсутствует любая среда.

Жидкостный реактивный двигатель

Тот, кто стрелял из огнестрельного оружия или просто наблюдал этот процесс со стороны, знает, что существует сила, которая непременно оттолкнет ствол назад. Причем при большем количестве заряда отдача непременно увеличивается. Так же работает и реактивный двигатель. Принцип работы его схож с тем, как происходит отталкивание ствола назад под действием струи раскаленных газов.

Что касается ракеты, то в ней процесс, во время которого происходит воспламенение смеси, является постепенным и непрерывным. Это самый простой, твердотопливный двигатель. Он хорошо знаком всем ракетомоделистам.

В жидкостном реактивном двигателе (ЖРД) для создания рабочего тела или толкающей струи применяется смесь, состоящая из топлива и окислителя. Последним, как правило, выступает азотная кислота или жидкий кислород. Топливом в ЖРД служит керосин.

Принцип работы реактивного двигателя, который был в первых образцах, сохранен и до настоящего времени. Только теперь в нем используется жидкий водород. При окислении этого вещества удельный импульс увеличивается по сравнению с первыми ЖРД сразу на 30%. Стоит сказать о том, что идея применения водорода была предложена самим Циолковским. Однако существующие на тот момент трудности работы с этим чрезвычайно взрывоопасным веществом были просто непреодолимы.

Каков принцип работы реактивного двигателя? Топливо и окислитель попадают в рабочую камеру из отдельных баков. Далее происходит превращение компонентов в смесь. Она сгорает, выделяя при этом колоссальное количество тепла под давлением в десятки атмосфер.

Компоненты в рабочую камеру реактивного двигателя попадают по-разному. Окислитель вводится сюда напрямую. А вот топливо проходит более длинный путь между стенками камеры и сопла. Здесь оно разогревается и, уже имея высокую температуру, вбрасывается в зону горения через многочисленные форсунки. Далее струя, сформированная соплом, вырывается наружу и обеспечивает летательному аппарату толкающий момент. Вот так можно рассказать, какой имеет реактивный двигатель принцип работы (кратко). В данном описании не упоминаются многие компоненты, без которых работа ЖРД была бы невозможной. Среди них компрессоры, необходимые для создания нужного для впрыска давления, клапана, питающие турбины и т. д.

Современное использование

Несмотря на то что работа реактивного двигателя требует большого количества топлива, ЖРД продолжают служить людям и сегодня. Их применяют в качестве основных маршевых двигателей в ракетоносителях, а также маневровых для различных космических аппаратов и орбитальных станций. В авиации же используются другие виды РД, которые имеют несколько иные рабочие характеристики и конструкцию.

Развитие авиации

С начала 20-го столетия, вплоть до того периода, когда разразилась Вторая мировая война, люди летали только на винтомоторных самолетах. Эти аппараты были оснащены двигателями внутреннего сгорания. Однако прогресс не стоял на месте. С его развитием появилась потребность в создании более мощных и быстрых самолетов. Однако здесь авиационные конструкторы столкнулись с, казалось бы, неразрешимой проблемой. Дело в том, что даже при незначительном увеличении мощности двигателя значительно возрастала масса самолета. Однако выход из создавшего положения был найден англичанином Френком Уиллом. Он создал принципиально новый двигатель, названный реактивным. Это изобретение дало мощный толчок для развития авиации.

Принцип работы реактивного двигателя самолета схож с действиями пожарного брандспойта. Его шланг имеет зауженный конец. Вытекая через узкое отверстие, вода значительно увеличивает свою скорость. Создающаяся при этом сила обратного давления настолько сильна, что пожарный с трудом удерживает в руках шланг. Таким поведением воды можно объяснить и то, каков принцип работы реактивного двигателя самолета.

Прямоточные РД

Этот тип реактивного двигателя является самым простым. Представить его можно в виде трубы с открытыми концами, которая установлена на движущемся самолете. В передней части ее поперечное сечение расширяется. Благодаря такой конструкции входящий воздух снижает свою скорость, а его давление увеличивается. Самое широкое место такой трубы является камерой сгорания. Здесь происходит впрыскивание топлива и его дальнейшее сгорание. Такой процесс содействует нагреванию образовавшихся газов и их сильному расширению. При этом возникает тяга реактивного двигателя. Ее производят все те же газы, когда с силой вырываются наружу из узкого конца трубы. Именно эта тяга и заставляет самолет лететь.

Проблемы использования

Прямоточные реактивные двигатели имеют некоторые недостатки. Они способны работать только на том самолете, который находится в движении. Летательный аппарат, находящийся в состоянии покоя, прямоточные РД привести в действие не могут. Для того чтобы поднять в воздух такой самолет нужен любой другой стартовый двигатель.

Решение проблемы

Принцип работы реактивного двигателя самолета турбореактивного типа, который лишен недостатков прямоточного РД, позволил авиационным конструкторам создать самый совершенный летательный аппарат. Как действует это изобретение?

Основной элемент, находящийся в турбореактивном двигателе, – газовая турбина. С ее помощью приводится в действие воздушный компрессор, проходя через который, сжатый воздух направляется в специальную камеру. Полученные в результате сгорания топлива (обычно это керосин) продукты попадают на лопасти турбины, чем приводят ее в действие. Далее воздушно-газовый поток переходит в сопло, где разгоняется до больших скоростей и создает огромнейшую реактивную силу тяги.

Увеличение мощности

Реактивная сила тяги может значительно возрасти за короткий промежуток времени. Для этого используется дожигание. Оно представляет собой впрыскивание дополнительного количества топлива в поток газа, вырывающийся из турбины. Неиспользованный в турбине кислород способствует сгоранию керосина, что и увеличивает тягу двигателя. На больших скоростях прирост ее значения достигает 70%, а на малых – 25-30%.

Доклад-сообщение Реактивный двигатель (описание для детей)

Реактивные двигатели уже около ста лет успешно используются на самолетах и в ракетостроении.

Реактивный двигатель – это устройство, которое создаёт силу тяги, необходимую для движения преобразовывая  внутреннюю энергию топлива, то есть превращая ее в кинетическую энергию реактивной струи.

Для объяснения приведем пример с воздушным шариком. Если развязать горлышко шарика, то из шарика начнёт выходит струя воздуха( рабочее тело), а сам шарик  под воздействием реактивной силы начнет свое движение в противоположную сторону.

Примерно таким же образом работает и реактивный двигатель, но что бы поднять ракету или самолет рабочее тело (реактивная струя) в нем должно имеет очень высокую скорость. В этом и заключается задача реактивного двигателя. Такая скорость  достигается тем, что газ нагревают до очень высокой температуры.

Изобретателями первого реактивного двигателя являются Фрэнк Уиттл (1907–1996 гг.), а также Ганс фон Охайн (1911—1998гг.). В 1930 году патент на первый работающий реактивный двигатель был получен Фрэнком Уиттлом. Однако первую модель была  собрана выдающимся инженером-конструктором Гансом фон Охайном.

Реактивный двигатель состоит из:

  • Камера сгорания: если сильно нагреть воздух то он расшириться и на выходе образует большую скорость. Именно для этих целей и используется камера сгорания. В ней газ в месте с кислородом нагревается до большой температуры.
  • После этого рабочее тело попадает в реактивное сопло, в котором скорость струи еще больше увеличивается из-за особой сужающейся формы сопла.

Но кроме того в реактивных двигателях используются также:

  • Компрессор: для эффективного сгорания необходим воздух относительно высокого давления и температуры. Для этих целей используется компрессор. Лопасти компрессора вращаясь увеличивают эти показатели.
  • Сам компрессор вращается благодаря турбине, установленной за камерой сгорания. Компрессор и турбина установлены на одном валу, поток выходящий из камеры сгорания поворачивает лопасти турбины, тем самым вращая его, а вместе с ним и компрессор.

Такие двигатели называются турбореактивными.

Заключение.

Изобретение реактивного двигателя совершило революцию в развитии человечества, благодаря этому стали возможны полеты в космос, перевозки пассажиров и товаров по воздуху.

Картинка к сообщению Реактивный двигатель

Популярные сегодня темы

  • Творчество художницы Александры Сайкиной

    Художник Сайкина Александра Васильевна не зря заслужила большое признание среди любителей живописи еще при жизни. Она всю жизнь очень много трудилась. Окончила художественный институт

  • Акулы

    Акула – это безжалостный хищник, который появился ещё много лет назад. Крайне тяжело найти столь идеальный, но в то же время, очень древний организм, настолько приспособившийся к хищным водам

  • Мухаммед

    Пророк Мухаммед (да благословит его Аллах и приветствует – такова словестная формула, которую прибавляют правоверные мусульмане к произнесению имени пророка, эта формула называется салават) к

  • Русская духовная музыка

    Музыка – это то, без чего ни сейчас, ни в то время, не проживет ни один человек. Музыка способна успокоить или придать сил. Жанров очень много: рок, поп, джаз и так далее.

  • Ядовитые животные России

    Многие животные и насекомые могут быть ядовитыми. Эта способность подразумевает выработку яда, с помощью которого животные убивают или обездвиживают, пойманную, ими жертву.

  • Жуковский жизнь и творчество

    Жизнь и творчество великого литературного деятеля, писателя, переводчика В. А. Жуковского представляют огромный интерес, так как результаты его деятельности — это своеобразный переворот в рус

Реактивный двигатель | SKYbrary Aviation Safety

Газотурбинный двигатель

Описание

Реактивный двигатель — реактивный двигатель, т. е. двигатель, обеспечивающий движение или тягу за счет выброса реактивной массы, и работает в соответствии с третьим законом движения Ньютона: «На каждое действие (сила)  есть равная и противоположная реакция (сила) «.

Большинство реактивных двигателей, используемых в авиации, относятся к воздушно-реактивным, осевым потокам, газотурбинным двигателям.Газовая турбина представляет собой роторный двигатель, извлекающий энергию из потока продуктов сгорания. Окружающий воздух всасывается во впускной патрубок двигателя, где осевой или центробежный компрессор (или оба) повышают как давление, так и температуру воздуха перед подачей его в камеру сгорания. В камере сгорания к горячему сжатому воздуху добавляется топливо и воспламеняется. После воспламенения оно является самоподдерживающимся, поскольку постоянный поток воздуха и топлива обеспечивает непрерывное горение. Высокоэнергетический выхлопной поток (реакционная масса), образующийся при сжигании топливно-воздушной смеси, покидает камеру сгорания, проходя через одну или несколько турбин, которые служат для привода компрессора(ов).Оставшийся выхлопной газ выбрасывается через сопло, обеспечивающее тягу (силу) для продвижения самолета вперед.

 Турбореактивный двигатель является наиболее эффективным, когда скорость самолета, который он приводит в движение, приблизительно равна скорости выхлопных газов. Во многих случаях самолеты рассчитаны на скорость, намного меньшую, чем скорость обычного реактивного выхлопа, поэтому турбины двигателей также используются для привода других компонентов, таких как вентилятор, пропеллер или другое оборудование. Таким образом, турбовинтовые, турбовентиляторные и турбовальные двигатели оптимизированы для скорости и типа самолета, на котором они работают.

Двигатели, разрабатываемые для очень высоких скоростей, устраняют необходимость в компрессоре с приводом. В «таранном» двигателе, таком как ПВРД или ГПВРД, воздух, поступающий в двигатель, сжимается из-за геометрии впускной и компрессорной секций и высокой скорости самолета. Как следствие, эти типы двигателей не требуют компрессора или турбины для его привода, но двигатель не может работать, когда самолет неподвижен.

Похожие статьи

Реактивные двигатели


Разработка реактивных двигателей во время войны

Перед Второй мировой войной, в 1939 году, реактивные двигатели в основном существовали в лабораториях.Однако конец войны показал, что реактивные двигатели с их большой мощностью и компактностью были в авангарде развития авиации.

Молодой немецкий физик Ганс фон Охайн работал в компании Ernst Heinkel, специализирующейся на передовых двигателях, над созданием первого в мире реактивного самолета, экспериментального Heinkel He 178. Первый полет он совершил 27 августа 1939 года. , немецкий конструктор двигателей Ансельм Франц разработал двигатель, пригодный для использования в реактивном истребителе.Этот самолет, Ме 262, был построен Мессершмиттом. Хотя Me 262 был единственным реактивным истребителем, участвовавшим в боевых действиях во время Второй мировой войны, он провел значительное количество времени на земле из-за высокого расхода топлива. Его часто описывали как «сидячую утку для атак союзников». Тем временем в Англии Фрэнк Уиттл полностью самостоятельно изобрел реактивный двигатель. Таким образом, британцы разработали успешный двигатель для другого раннего реактивного истребителя — Gloster Meteor. Великобритания использовала его для обороны страны, но из-за недостатка скорости он не использовался для боевых действий над Германией.

Британцы поделились технологией Уиттла с США, что позволило General Electric (GE) построить реактивные двигатели для первого американского реактивного истребителя Bell XP-59. Британцы продолжали разрабатывать новые реактивные двигатели по конструкции Уиттла, а Rolls-Royce начала работу над двигателем Nene в 1944 году. Компания продала Nenes Советскому Союзу — советская версия двигателя, фактически, приводила в действие реактивный истребитель МиГ-15. которые позже сражались с американскими истребителями и бомбардировщиками во время Корейской войны.

Капитуляция Германии в 1945 году выявила важные открытия и изобретения военного времени.General Electric и Pratt & Whitney, еще один американский производитель двигателей, добавили уроки немецкого языка к урокам Уиттла и других британских конструкторов. Ранние реактивные двигатели, такие как у Me 262, быстро потребляли топливо. Таким образом, была поставлена ​​первоначальная задача: построить двигатель, который мог бы обеспечить высокую тягу при меньшем расходе топлива.

Компания Pratt & Whitney решила эту дилемму в 1948 году, объединив два двигателя в один. Двигатель включал два компрессора; каждый вращается независимо, внутренний обеспечивает высокое сжатие для хорошей производительности.Каждый компрессор потреблял энергию от своей турбины; следовательно, было две турбины, одна за другой. Такой подход привел к двигателю J-57. Коммерческие авиалайнеры — Boeing 707, Douglas DC-8 — летали вместе с ним. Один из выдающихся послевоенных двигателей, он поступил на вооружение ВВС США в 1953 году.
Ганс фон Охайн Ганс фон Охайн из Германии был конструктором первого работающего реактивного двигателя, хотя заслуга изобретения реактивного двигателя принадлежит британцу Фрэнку Уиттлу.Уиттл, который зарегистрировал патент на турбореактивный двигатель в 1930 году, получил это признание, но не проводил летных испытаний до 1941 года. Охайн родился 14 декабря 1911 года в Дессау, Германия. Работая над докторской диссертацией в Геттингенском университете, он сформулировал свою теорию реактивного движения в 1933 году. После получения степени в 1935 году он стал младшим ассистентом Роберта Уичарда Пола, директора Физического института университета.

Получив патент на свой турбореактивный двигатель в 1936 году, Охайн присоединился к компании Heinkel в Ростоке, Германия.К 1937 году он построил испытанный на заводе демонстрационный двигатель, а к 1939 году — полностью действующий реактивный самолет He 178. Вскоре после этого Охайн руководил созданием He S.3B, первого полностью действующего центробежного турбореактивного двигателя. Этот двигатель был установлен на самолете He 178, совершившем первый в мире полет реактивного самолета 27 августа 1939 года. Охайн разработал усовершенствованный двигатель He S.8A, первый полет которого состоялся 2 апреля 1941 года. Однако конструкция была менее эффективной, чем конструкция, разработанная Ансельмом Францем, на которой был установлен Me 262, первый действующий реактивный истребитель.

Охейн приехал в Соединенные Штаты в 1947 году и стал ученым-исследователем на базе ВВС Райт-Паттерсон, Лабораториях аэрокосмических исследований, Лаборатории аэродинамических двигателей Райта и Исследовательском институте Дейтонского университета.

За 32 года работы в правительстве США Охейн опубликовал более 30 технических статей и зарегистрировал 19 патентов США. В 1991 году Национальная инженерная академия США наградила Охейна премией Чарльза Старка Дрейпера как пионера реактивной эры.Охейн умер 13 марта 1998 года в своем доме в Мельбурне, штат Флорида.


Heinkel He 178 был первым в мире реактивным самолетом.

Реактивные двигатели


Общая хронология реактивного двигателя
120-150 гг. до н.э. Герой демонстрирует принципы реактивной струи.
1232 Китайцы начинают использовать ракеты в качестве оружия.
1500 Леонардо да Винчи нарисовал хитроумное приспособление, дымоход, который вращался под действием горячих газов, поднимающихся по дымоходу.
1629 Джованни Бранка разрабатывает штамповочную мельницу, в которой для работы оборудования используются струи пара.
1687 Сэр Исаак Ньютон представляет свои три закона движения. Они составляют основу современной теории движения.
1791 Джон Барбер подает заявку и получает первый патент на простую турбинную машину.
1872 Первый настоящий газотурбинный двигатель, разработанный Dr.Ф. Штольце.
1897 Паровая турбина, используемая для питания корабля.
1918 General Electric (GE) запускает подразделение газовых турбин.
1930 Сэр Фрэнк Уиттл из Англии патентует свою конструкцию газовой турбины для реактивного движения.
1936 Ганс фон Охян и Макс Хан из Германии разрабатывают и патентуют собственный дизайн.
1939 В августе компания Ernst Heinkel Aircraft подняла в воздух первый газотурбинный реактивный самолет HE178.
1941 Сэр Фрэнк Уиттл проектирует первый успешный турбореактивный двигатель Gloster Meteor.
1942 Доктор Франц Ансельм разрабатывает осевой турбореактивный двигатель Junkers Jumo 004, который используется в Messerschmitt Me 262, первом в мире действующем реактивном истребителе.
1948 Первый турбореактивный двигатель преодолевает звуковой барьер.
1949 Первое использование турбореактивного двигателя в коммерческих целях.
1955 Первое использование подогрева для увеличения тяги ТРД.

Определения полезных терминов

ФОРСУНКА- Устройство, удваивающее мощность двигателя истребителя. Топливо впрыскивается в выхлопной канал и смешивается с горячим воздухом, выдуваемым двигателем. Затем он воспламеняется, производя мощную «паяльную лампу», которая вырывается из сопла в задней части выхлопной трубы.

СПЛАВ- Смесь двух или более металлов. Сплавы не только выигрывают от лучших свойств каждого из металлов в составе, но иногда обладают повышенной прочностью или гибкостью.

КАРБЮРАТОР — устройство, используемое в поршневых двигателях для смешивания топлива и воздуха в точном количестве, прежде чем они будут втянуты в двигатель для воспламенения.

ЛИТЬЕ – Процесс изготовления скульптурного куска металла путем заливки расплавленного металла в форму.


Источник: http://www.ueet.nasa.gov
КАМЕРА СГОРАНИЯ Часть реактивного двигателя, в которой воздух под высоким давлением из компрессора смешивается с топливом и затем сжигается.

КОМПРЕССОР-Компрессор находится в центре реактивного двигателя.Он состоит из ряда вращающихся лопастей, которые всасывают воздух через входное отверстие и сжимают его. Затем он передается в камеру сгорания, в которой он сжигается.

CORE- Секция высокого давления реактивного двигателя. Он состоит из компрессора высокого давления, камеры сгорания и турбины.

КАПОТА Гладкий металлический кожух, окружающий двигатель.

ДИСК- Часть двигателя, на которой крепятся вращающиеся лопасти реактивного двигателя.

ВЫХЛОПНАЯ ТРУБА — трубчатая структура в задней части двигателя, которая выпускает горячий воздух реактивного двигателя.

ГЕНЕРАТОР — Устройство, которое производит электроэнергию для самолета.

ВОСПЛАМЕНИТЕЛЬ- Инструмент, используемый для воспламенения смеси топлива и сжатого воздуха при входе в камеру сгорания.

ФОРСУНКА — Устройство в задней части выхлопного канала, через которое проходит струя перед встречей с атмосферой.

ПИЛОН- Металлическая конструкция, соединяющая двигатель с крылом.

КОРЕНЬ — Часть лопатки компрессора или турбины, которая удерживает ее прикрепленной к диску.

СТУПЕНЬ- Название ряда лопаток в реактивном двигателе.

SUBSONIC- Ниже скорости звука.

СВЕРХЗВУКОВОЙ- Выше скорости звука.

РЕВЕРС ТРЯГИ — устройство, используемое для реверсирования потока воздуха для снижения скорости самолета при посадке.

ТУРБИНА- Машина, приводящая в действие компрессор. Он работает на горячих газах, вырывающихся из камеры сгорания.

Как работает реактивный двигатель?

Своим успехом современная авиация обязана реактивному двигателю. Эта технология была первоначально разработана в конце 1930-х и начале 1940-х годов для использования в военных целях во время Второй мировой войны, но с тех пор она привела к революции в области пассажирских самолетов.

Существует много различных вариантов реактивного двигателя, но тот, который чаще всего используется в пассажирских самолетах, называется турбовентиляторным (поскольку он содержит турбину и вентилятор).Приведенное ниже описание относится, в частности, к турбовентиляторным двигателям, но многое из него применимо и в более общем плане.

Так как же работает реактивный двигатель?

На самом простом уровне работу реактивного двигателя можно описать всего четырьмя словами: всасывать, сжимать, хлопать, дуть. Давайте разберемся, что это значит.

Следуйте за воздухом: поток воздуха через вентилятор, компрессор, камеру сгорания и турбину приводит в движение реактивный двигатель.

Кредит: Ивканди / Гетти

сосать

Когда вы смотрите на реактивный двигатель, первое, что вы обычно замечаете, это то, что передняя часть представляет собой гигантский многолопастный вентилятор внутри так называемого воздухозаборника.Лопасти действуют точно так же, как лопасти пропеллерного или настольного вентилятора, всасывая воздух и выталкивая его с другой стороны на высокой скорости. Вентилятор в реактивном двигателе имеет гораздо больше лопастей, чем настольный вентилятор: часто более 20. Думайте о вентиляторе как о пропеллере на стероидах.

В большинстве современных реактивных двигателей только вентилятор может генерировать до 90% тяги или «толкающей силы» двигателя. Чтобы узнать, откуда берутся остальные 10%, мы должны продолжать следить за воздухом в его путешествии.

Получайте обновления научных статей прямо на свой почтовый ящик.

Сожмите

Теперь мы оставляем позади технологию реактивных двигателей. Когда вентилятор всасывает воздух, часть его не просто проходит вокруг двигателя, а направляется в так называемый компрессор. Внутри воздух проталкивается множеством вращающихся дисков с маленькими лопастями по трубе, которая становится все меньше и меньше. Это быстро сжимает воздух, делая его намного плотнее, горячее и взрывоопаснее при добавлении топлива.

Взрыв

Для пироманов здесь начинается самое интересное. Топливо добавляется к сжатому воздуху, создавая очень летучую смесь, для воспламенения которой требуется простая искра. Это то, что происходит в камере сгорания, где топливно-воздушная смесь распыляется и воспламеняется, быстро расширяя воздух и создавая остальную тягу двигателя.

Удар

Быстрое расширение воздуха во время горения создает огромное давление, которому необходимо найти выход.Выход из реактивного двигателя находится в конце другой трубы, заполненной вращающимися дисками, ощетинившимися лопастями, которые вращаются под действием расширяющегося газа. Эта часть известна как турбина. Оказавшись в конце турбины, газы выходят из двигателя на высокой скорости, оказывая на двигатель силу в противоположном направлении. (В соответствии с третьим законом Ньютона: на каждое действие есть равное и противоположное противодействие.) 

Гениальная часть современного реактивного двигателя заключается в том, что всасывающий вентилятор, компрессор, камера сгорания и турбина связаны одним валом, проходящим внутри двигателя.Таким образом, когда расширяющиеся газы вращают турбину сзади, это помогает вращать вентилятор спереди, что поддерживает процесс и создает большую тягу.

Связанное чтение: Австралийские исследователи создали 3D-печатный реактивный двигатель

История и изобретение реактивного двигателя

Хотя изобретение реактивного двигателя можно проследить до эолипила, сделанного около 150 г. до н. э., д-р Ганс фон Охайн и сэр Франк Уиттл оба признаны соавторами реактивного двигателя в том виде, в каком мы его знаем сегодня, хотя каждый из них работали отдельно и ничего не знали о чужой работе.

Реактивное движение определяется просто как любое движение вперед, вызванное выбросом назад высокоскоростной струи газа или жидкости. В случае авиаперелетов и двигателей реактивная тяга означает, что сама машина работает на реактивном топливе.

В то время как фон Охайн считается разработчиком первого работающего турбореактивного двигателя, Уиттл первым зарегистрировал патент на свои схемы прототипа в 1930 году. Фон Охайн получил патент на свой прототип в 1936 году, и его реактивный самолет первым поднялся в воздух. в 1939 году.Уиттл впервые взлетел в 1941 году.

Хотя фон Охайн и Уиттл могут быть признанными отцами современных реактивных двигателей, многие деды пришли до них, направляя их, когда они прокладывали путь современным реактивным двигателям.

Ранние концепции реактивного движения

Эолипил 150 г. до н.э. был создан как диковинка и никогда не использовался для каких-либо практических механических целей. На самом деле, только после изобретения китайскими художниками ракеты для фейерверков в 13 веке впервые было реализовано практическое использование реактивного движения.

В 1633 году осман Лагари Хасан Челеби использовал конусообразную ракету с реактивным двигателем, чтобы взлететь в воздух, и набор крыльев, чтобы спланировать ее обратно для успешной посадки. Однако, поскольку ракеты неэффективны на малых скоростях для авиации общего назначения, такое использование реактивного двигателя было, по сути, одноразовым трюком. В любом случае его усилия были вознаграждены должностью в Османской армии.

Между 1600-ми годами и Второй мировой войной многие ученые экспериментировали с гибридными двигателями для приведения в движение самолетов.Многие использовали одну из форм поршневого двигателя, включая рядные, роторные и статические радиальные двигатели с воздушным и жидкостным охлаждением, в качестве источника энергии для самолетов.

Концепция турбореактивного двигателя сэра Фрэнка Уиттла

Сэр Фрэнк Уиттл был английским авиационным инженером и пилотом, который присоединился к Королевским военно-воздушным силам в качестве ученика, а затем стал летчиком-испытателем в 1931 году.

Уиттлу было всего 22 года, когда он впервые решил использовать газотурбинный двигатель для приведения в движение самолета. Молодой офицер безуспешно пытался получить официальную поддержку для изучения и развития своих идей, но в конечном итоге был вынужден продолжить свои исследования по собственной инициативе.

Свой первый патент на турбореактивный двигатель он получил в январе 1930 года.

Вооружившись этим патентом, Уиттл снова искал финансирование для разработки прототипа; на этот раз удачно. В 1935 году он начал строительство своего первого двигателя — одноступенчатого центробежного компрессора, соединенного с одноступенчатой ​​турбиной. То, что должно было быть только лабораторным испытательным стендом, было успешно испытано на стенде в апреле 1937 года, эффективно продемонстрировав осуществимость концепции турбореактивного двигателя.

Пауэр Джетс Лтд.- фирма, с которой был связан Уиттл, — получила контракт на двигатель Уиттла, известный как W1, 7 июля 1939 года. В феврале 1940 года компания Gloster Aircraft Company была выбрана для разработки Pioneer, самолета с небольшим двигателем, двигателя W1. был предназначен для власти; исторический первый полет «Пионера» состоялся 15 мая 1941 года.

Современный турбореактивный двигатель, используемый сегодня во многих британских и американских самолетах, основан на прототипе, изобретенном Уиттлом.

Др.Концепция непрерывного сжигания топлива Ганса фон Охайна

Ганс фон Охайн был немецким авиаконструктором, который получил докторскую степень по физике в Геттингенском университете в Германии, а затем стал младшим ассистентом Хьюго фон Поля, директора Физического института в университете.

В то время фон Охайн исследовал новый тип авиационного двигателя, для которого не требовался воздушный винт. В 1933 году, когда ему было всего 22 года, когда он впервые задумал двигатель внутреннего сгорания с непрерывным циклом, фон Охайн запатентовал в 1934 году конструкцию реактивного двигателя, очень похожую по концепции на конструкцию сэра Уиттла, но отличающуюся внутренним устройством.

По взаимной рекомендации Хьюго фон Поля в 1936 году фон Охайн присоединился к немецкому авиастроителю Эрнсту Хейнкелю, который в то время искал помощи в разработке новых конструкций двигателей для самолетов. Он продолжил разработку своих концепций реактивных двигателей, успешно проведя стендовые испытания одного из своих двигателей Сентябрь 1937 года.

Heinkel спроектировал и построил небольшой самолет, известный как Heinkel He178, который служил испытательным стендом для этой новой силовой установки, первый полет которой состоялся 27 августа 1939 года.

Фон Охайн продолжил разработку второго, улучшенного реактивного двигателя, известного как He S.8A, который впервые поднялся в воздух 2 апреля 1941 года.

турбореактивных двигателей

турбореактивных двигателей

Турбореактивные двигатели


Реактивные двигатели используются для приведения в движение коммерческих авиалайнеров и военных самолетов. Самый простой вариант авиационных реактивных двигателей — турбореактивный. Турбореактивные двигатели использовались на первом реактивном самолете, немецком Messerschmidt Me 262, использовавшемся во время Второй мировой войны.


Мессершмидт Ме 262.
Снято ВВС США. Турбореактивные двигатели

, как правило, неэффективны, за исключением высоких скоростей, поэтому современные самолеты вместо них используют турбовентиляторные двигатели. Поскольку основная работа турбореактивного двигателя проще, мы начнем обсуждение реактивных двигателей с турбореактивных двигателей.

Основные компоненты турбореактивного двигателя показаны на анимации ниже. В турбореактивном двигателе энергия добавляется в воздух компрессором и горелками. Компрессор увеличивает давление воздуха аналогично тому, как кальмары сжимают воду своими мощными мышцами, прежде чем выбросить ее из воронки, чтобы создать струю.Горелки повышают температуру воздуха. В результате получается высокотемпературный воздух под высоким давлением, который содержит много тепловой энергии. Часть этой энергии извлекается турбиной для работы компрессора. Остальная часть преобразуется в кинетическую энергию, поскольку сопло ускоряет ее до высокой скорости для создания тяги. Используйте стрелки в интерактивной анимации ниже, чтобы просмотреть описания различных компонентов и получить более подробную информацию об их работе.

Хотя и пропеллеры, и турбореактивные двигатели включают в себя вращающиеся компоненты и ускоряют жидкость для создания движения, их внутреннее действие совершенно различно.Во-первых, в то время как пропеллер добавляет энергии жидкости, ускоряя ее лопастями пропеллера, турбореактивный двигатель добавляет энергию, сжимая ее до высокого давления с помощью компрессора. Компрессор представляет собой серию вращающихся и стационарных лопастей. Вращающиеся лопасти ускоряют воздух (как пропеллер), а неподвижные лопасти снова замедляют его, что преобразует кинетическую энергию воздуха в давление. Во-вторых, почти вся энергия топлива, используемая двигателем, приводящим в движение воздушный винт, используется для вращения винта, но только часть энергии топлива, используемой в турбореактивном двигателе, используется турбиной для привода компрессора.В-третьих, воздушный винт разгоняет жидкость своими лопастями, но в ТРД ускорение жидкости осуществляется соплом, а не лопатками компрессора.

Тяга, развиваемая турбореактивным двигателем, может быть рассчитана из (см. описание тяги в разделе «Принципы»). Для турбореактивных двигателей возможно иметь p e p 0 , но это не оптимальное условие, и большинство конструкций пытаются его достичь. Как и в случае с пропеллерным двигателем, его можно увеличить, увеличив размер двигателя (диаметр) или увеличив скорость компрессора.Увеличение скорости компрессора требует большего количества топлива, чтобы турбина вращалась быстрее. Чистое ускорение воздуха в двигателе, V e V 0 , можно увеличить, увеличив степень сжатия воздуха (степень сжатия компрессора) или температуру компрессора. воздуха в горелках. Повышение температуры воздуха может быть достигнуто за счет сжигания большего количества топлива, но только до определенного предела. Если температура поднимется слишком сильно, лопатки турбины расплавятся! В некоторых конструкциях двигателей добавлен дополнительный контроль над V e V 0 за счет добавления сопла с изменяемой геометрией.Изменяемая геометрия позволяет оптимизировать ускорение жидкости через сопло для заданных настроек двигателя и условий полета. Такие особенности позволяют скорости на выходе V e , достигаемой реактивными двигателями, быть намного выше скорости, создаваемой воздушным винтом.

В некоторых реактивных двигателях добавлена ​​дополнительная функция — форсажная камера. Форсажная камера впрыскивает топливо в поток сразу после турбины.

Дополнительное топливо сгорает, добавляя в воздух дополнительную тепловую энергию и увеличивая скорость выхода струи, V e .Обеспечиваемая дополнительная тяга дает дополнительный «пинок» за счет израсходованного топлива. Форсажные камеры распространены на военных самолетах в ситуациях, когда требуется внезапный прирост скорости.

Из-за большой скорости реактивной струи, которую можно достичь, турбореактивные двигатели создают большую тягу и могут использоваться для приведения самолетов в движение на высоких скоростях. Большая скорость реактивной струи также делает их неэффективными при низких скоростях самолета, в значительной степени потому, что большое V e V 0 приводит к низкой тяговой эффективности.Эффективность движения турбореактивных двигателей увеличивается по мере увеличения скорости самолета, но самолет обычно должен быть сверхзвуковым, прежде чем эффективность движения турбореактивных двигателей приблизится к уровням, которые могут конкурировать с воздушными винтами.



Разработка реактивных двигателей

Обзор

Реактивные двигатели, изобретенные в 1930 году Фрэнком Уиттлом (1907-1996), стали доминирующей формой силовой установки для многомиллионной коммерческой авиатранспортной отрасли. Способность реактивных самолетов доставлять товары и услуги на высоких скоростях изменила способ ведения бизнеса, а их доступность позволила большему количеству людей путешествовать по воздуху.

Предыстория

До разработки реактивных двигателей у авиационной промышленности был абсолютный предел скорости, дальности и высоты полета самолетов, а также их грузоподъемности. У Фрэнка Уиттла была мечта устранить эти границы.

В 1923 году, в возрасте 16 лет, Уиттл поступил в Колледж Королевских ВВС в Крэнвелле. Когда он был выбран для подготовки офицеров и пилотов в 1926 году, он написал диссертацию на тему «Будущие разработки в области проектирования самолетов ». Уиттл исследовал новые возможности для движения, что привело в 1929 году к его идее использования газовой турбины для реактивного движения.Уиттл подал заявку на патент в 1930 году, но интерес (и финансирование) со стороны правительства был скудным. Единственный имеющийся отчет об идее реактивного движения был обескураживающим, и, хотя анализ был основан на устаревших материалах, министерство авиации выработало скептическое отношение к исследованиям Уиттла, которое длилось годами.

Фактически, британское правительство так мало думало о патенте Уиттла на реактивный двигатель, что разрешило его публикацию, когда он был одобрен в 1932 году.В течение года в Германии была запущена собственная программа исследований реактивных самолетов. Уиттл продолжал работать над своим проектом без официальной поддержки. На самом деле, когда в 1935 году срок действия его патента истек, у Уиттла не было пяти фунтов, чтобы продлить его, поэтому он так и не получил гонорары за свое изобретение.

Чтобы должным образом финансировать эксперименты, Уиттл собрал инвесторов и коллег, чтобы в 1936 году создать Power Jets Ltd. инвесторы, во что они вкладывали.В то же время правительство не желало предоставлять Уиттлу достаточное финансирование для продолжения его исследований.

Компания Whittle также столкнулась с серьезными техническими проблемами. Тремя основными элементами реактивного двигателя являются компрессор, камера сгорания и турбина. Реактивный двигатель всасывает воздух, сжимает его в 3-12 раз, смешивает его с топливом (сжигает для перегрева воздуха, а небольшое количество используется для вращения турбины для большего сжатия воздуха) и вытесняет воздух и продукты сгорания. конец для создания тяги.Хотя газовые турбины существовали, Уиттлу пришлось полностью их переосмыслить. Цель современных турбин заключалась в том, чтобы использовать как можно больше энергии сгорания для привода машин. Реактивный двигатель Уиттла забирал большую часть продуктов сгорания и использовал их для создания тяги, используя лишь небольшую часть для привода турбины. Кроме того, Уиттлу нужно было разработать материалы, которые могли бы выдержать огромные силы, создаваемые двигателем, и ему нужно было найти оптимальный способ смешивания топлива и воздуха в его системе.

Несмотря на множество препятствий, Уиттл смог испытать первый реактивный двигатель, турбореактивный двигатель WU (Whittle Unit), в 1937 году.(К тому времени Уиттл также запатентовал свою идею турбовентиляторного двигателя, но условия его финансирования не позволяли проверить эту новую идею.) В том же году авиаконструктор Ганс Пабст фон Охайн (1911-) реактивный двигатель на заводе Heinkel Aircraft Works в Германии.

Создав рабочий прототип, Уиттл продолжил разработку своего двигателя, работая над тем, чтобы сделать его более прочным, мощным и эффективным. Работа часто требовала физической смелости, так как испытательные двигатели ревели, лопасти вентилятора ломались, а механизмы заклинивали на тысячах оборотов в минуту.В некоторых случаях от машины убегали все, кроме Уиттла. Ему пришлось не только решать технические проблемы, но и продолжать борьбу с официальным сопротивлением. Даже когда работа переместилась на реактивный самолет, Комитет Национальной академии наук по газовым турбинам заявил, что цель «кажется за гранью возможного».

Однако к августу 1939 года поводов для разногласий уже почти не осталось. Немцы испытали первый действующий реактивный самолет Heinkel He 178. К 1941 году у немцев была серийная модель самолета, которая могла развивать скорость до 100 миль в час (161 км в час) быстрее, чем самый быстрый истребитель союзников.

Impact

Первый британский реактивный самолет не летал до 1941 года, через несколько недель после того, как немецкая серийная модель совершила свой первый полет. Gloster E.28/39 (Pioneer) пилотировал Джерри Сэйер. Он был оснащен двигателем W1A компании Whittle и имел максимальную скорость горизонтального полета 370 миль в час (595 км/ч) на высоте 25 000 футов (7 620 м). Планы двигателя W2 следующего поколения и самолета Meteor были изъяты из рук Power Jets Ltd. и переданы конкурентам — сначала Rover, затем Rolls-Royce, — и британский реактивный самолет не участвовал в боевых действиях до 1944 года, когда он выстрелил. сбить ракету Фау-1.(В соответствии с планами Уиттла американцы построили собственную версию «Метеора» — P-59, который был тайно испытан еще в 1942 году, но никогда не использовался в боевых действиях.)

К счастью для союзников, немцы не воспользовались своим преимуществом. в реактивной авиации. Немцы сосредоточились на ракетной технике, и «Мессершмитт Ме-262», впервые использованный в бою в 1942 году, использовался скорее как штурмовик, чем как истребитель. Воздушных боев между Метеором и Ме-262 не было.

Хотя влияние реактивной авиации во время Второй мировой войны было минимальным, с тех пор она сыграла решающую роль в большинстве крупных конфликтов.1950-е годы с их героями-испытателями называют золотым веком авиации. Реактивные двигатели позволяли самолетам летать выше и быстрее, чем это было возможно для винтовых кораблей. Хотя звуковой барьер был преодолен ракетным двигателем, все серийные модели сверхзвуковых самолетов были оснащены реактивными двигателями. Реактивные истребители, способные летать со скоростью Маха, сегодня являются компонентами арсеналов большинства промышленно развитых стран. Производство военных самолетов также оказало влияние на экономику.Например, один заказ Греции на 50 F-16 в 2000 году оценивался в 2,1 миллиарда долларов.

Сами реактивные двигатели продолжали развиваться. Первым крупным коммерческим применением стал турбовинтовой двигатель. Эти двигатели использовали большую часть своей мощности для вращения турбины, а не для создания тяги. Турбина использовалась для привода гребных винтов и использовала преимущество реактивных двигателей с высоким отношением мощности к весу. Турбовинтовой двигатель можно было использовать с традиционными планерами, и он стал популярным в Европе. Он не очень хорошо конкурировал в U.S., где требовались более длительные полеты и большая экономия топлива. Первым чистым реактивным самолетом был Боинг 707, который начал эксплуатироваться в 1958 году.

Турбовентиляторный двигатель Уиттла, который нагнетает больше воздуха через реактивный самолет, увеличивая тягу без увеличения расхода топлива, занял видное место в авиации и является двигателем для популярного Боинга. 757. Существует также несколько версий реактивного двигателя, в том числе прямоточный и ГПВРД, предназначенные для повышения производительности самолета за пределы возможностей турбореактивного двигателя Уиттла.

Влияние реактивного двигателя на коммерческую авиацию не поддается исчислению и стало неожиданностью. Реактивные двигатели, впервые представленные для сокращения времени в пути для пассажиров, вскоре стали средством открытия гораздо более широкого рынка коммерческих полетов. Грузоподъемность реактивного двигателя намного превышает мощность винтового самолета, а это означает, что за каждую поездку можно перевозить больше пассажиров и грузов. Реактивные самолеты требуют меньше обслуживания, чем пропеллерные, и служат дольше. Вступил в силу эффект масштаба, и со временем потребительские расходы на авиаперевозки снизились более чем наполовину (в постоянных долларах).В результате авиаперевозки конкурируют с такими альтернативами, как автомобиль или поезд. Авиакомпании США перевезли более 600 миллионов пассажиров в 1998 году, что в 10 раз больше, чем в 1960 году. Авиаперевозки также стали популярными: с 1970 по 1998 год тоннаж увеличился в пять раз. В 1998 году прибыль всех авиакомпаний США составила 9 долларов. миллиард. В 1955 году, пиковом году для нереактивных самолетов, прибыль составила 140 миллионов долларов. Коммерческая аэрокосмическая промышленность также оказала важное экономическое влияние.Например, в 2000 году Kenya Airways заказала у Boeing пять самолетов на сумму полмиллиарда долларов.

Широкая доступность экономичного воздушного транспорта сделала путешествия на большие расстояния обычным явлением. Это способствовало развитию международного бизнеса и мировой торговли. Скорость реактивных самолетов сделала доставку почты и посылок в ночное время обычным делом. Экономичный воздушный транспорт также увеличил скорость обмена идеями между странами, но также ускорил распространение болезней, поскольку пассажиры невольно переносят бактерии через границы.

Мечта Уиттла сбылась, часто перед лицом почти необъяснимого сопротивления, но лично он извлек лишь скромную выгоду из своего вклада в авиацию. Когда британское правительство национализировало Power Jets Ltd., Уиттл ушел в отставку. Его гений был более оценен в Америке, и в 1953 году он стал профессором-исследователем в Военно-морской академии США. Воздух и космос: История полета Национального музея авиации и космонавтики. Нью-Йорк: Bullfinch Press, 1997.

Голли, Джон. Происхождение реактивного самолета — Фрэнк Уиттл и изобретение реактивного двигателя. Shrewsbury: Airlife Publishing, 1996.

Интернет-сайты

«Музей авиации Мидленда: Реактивный двигатель». http://www.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.