Avtoargon.ru

АвтоАргон
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое реактивный двигатель простым языком

§ 5.5. РЕАКТИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

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.

Аппаратура Топливные Камера

элементы сгорания Сопло

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

Реактивные двигатели делятся на два класса: ракетные и воздушн о-р еактивные.

В ракетных двигателях топливо и необходимый для его горения окислитель находятся непосредственно внутри двигателя или в его топливных баках.

На рисунке 5.7 показана схема ракетного двигателя на твердом топливе. Порох или какое-либо другое твердое топливо, способное к горению в отсутствие воздуха, помещают внутрь камеры сгорания двигателя.

При горении топлива образуются газы, имеющие очень высокую температуру и оказывающие давление на стенки камеры. Сила давления на переднюю стенку камеры больше, чем на заднюю, где расположено сопло. Вытекающие через сопло газы не встречают на своем пути стенку, на которую могли бы оказывать давление. В результате появляется сила, толкающая ракету вперед.

Суженная часть камеры — сопло служит для увеличения скорости истечения продуктов сгорания, что в свою очередь повышает реактивную силу. Сужение струи газа вызывает увеличение его скорости, так как при этом через меньшее поперечное сечение в единицу времени должна пройти такая же масса газа, что и при большем поперечном сечении.

Применяются также ракетные двигатели, работающие на жидком топливе.

В жидкостно-реактивных двигателях (ЖРД) в качестве горючего можно использовать керосин, бензин, спирт, анилин, жидкий водород и др., а в качестве окислителя, необходимого для горения, — жидкий кислород, азотную кислоту, жидкий фтор, пероксид водорода и др. Горючее и окислитель хранятся отдельно в специальных баках и с помощью насосов подаются в камеру, где при сгорании топлива развивается температура до 3000 °С и давление до 50 атм (рис. 5.8). В остальном двигатель работает так же, как и двигатель на твердом топливе.

Жидкостно-реактивные двигатели используются для запуска космических кораблей (рис. 5.9).

Воздушно-реактивные двигатели в настоящее время применяют главным образом на самолетах (рис. 5.10). Основное их отличие от ракетных двигателей состоит в том, что окислителем для горения топлива служит кислород воздуха, поступающего внутрь двигателя из атмосферы.

Камера л ос сгорания I

На рисунке 5.11 изображена схема воздушно-реактивного двигателя турбокомпрессорного типа. В носовой части расположен компрессор, засасывающий и сжимающий воздух, который затем поступает в камеру сгорания. Жидкое горючее (обычно используется керосин) подается в камеру сгорания с помощью специальных форсунок.

Раскаленные газы (продукты сгорания), выходя через сопло, вращают газовую турбину, приводящую в движение компрессор. Турбокомпрессорные двигатели установлены в наших лайнерах Ту-134, Ил-62, Ил-86 и др.

Реактивными двигателями оснащены не только ракеты, но и большая часть современных самолетов.

1.1.Принцип создания реактивной силы

Возьмем замкнутый сосуд и создадим в нем избыточное давление Рк. Насосуд будет также действовать сила атмосферного давления Рн окружаю-шея среды, рис. 1.

Если силы давления Рк и Рн уравновешены жесткостью стенок сосуда, то оностанется в покое.

Выполним в сосуде отверстие, рис.2, при этом равновесие сил Рк и Рн

нарушится и сосуд придет в движение (трение между наружной поверхностью

в и окружающей средой не учитывается). В результате этого возникнет

реактивная сила R, величина которой пропорциональна скорости и массе рабо-

чего тела истекающего потока.

Потенциальная энергия избыточного давления будет преобразована в кинетическую энергию (Ек) истекающей струи. Реактивная сила R направлена в сторону, противоположную истечению реактивной струи.

На поверхность сосуда также действует сила, зависящая от величины давлений, воздействующих на его внутреннюю и наружную поверхности, т.е.

Тяга двигателяявляется результирующей реактивной силыR и сил давлений Р’, воздействующих на поверхность сосуда без учета сил внешнего аэродинамического сопротивления

Для создания реактивной силы необходимо наличие 3 х элементов:

первичного источника энергии;

собственно двигателя, в котором происходят преобразования.

Реактивный двигатель — устройство, обеспечивающее перемещение летательного аппарата ЛА в пространстве, путем преобразования первичного источника энергии в кинетическую энергию реактивной струи.

Различают реактивные двигатели прямой инепрямой реакции.

Для двигателя непрямой реакции характерно наличие движителя -устройства, обеспечивающего реактивную силу, например, винт в турбовинто­вом двигателе.

Для создания реактивной силы движитель и двигатель используют разные рабочие тела. В качестве рабочего тела могут использоваться:

жидкая или газообразная окружающая среда;

окружающая среда и топливо.

1.2. Классификация ракетных двигателей (РД) На рис. 3 представлена классификация ракетных двигателей.

Если в качестве первичного источника энергии используется хими­ческая реакция, то такой двигатель называется химическим.

Термическим РД называется двигатель, у которого энергия первич­ного источника преобразуется в тепло, а затем в кинетическую энергию ис­текающей струи. Химические РД являются термическими.

Структурные схемы ХРД и НХРД приведены на рис. 4

(химический ракетный двигатель)

(нехимический ракетный двигатель)

совмещённый источник первичной энергии и рабочего тела;

источник первичной энергии;

источник рабочего тела.

1.3. Тяга ракетного двигателя

Вывод формулы тяги ракетного двигателя базируется на Ш-м законе Ньютона, при условии, что поток рабочего тела по тракту рассматривается ста­дион арным.

Стационарным называется движение, при котором расход газа во всех поперечных сечениях канала одинаков и не зависит от времени, а параметры газа в указанных сечениях, включая входное, постоянны и также не являются функцией времени.

Тяга реактивного двигателя является равнодействующей сил давления газов на внутренние и наружные поверхности камеры двигателя. Она возникает в результате преобразования химической энергии топлива в кинетическую энергию, истекающих из камеры, продуктов сгорания.

Тяга в пустоте —=0, рис.5

Определим результирующую силу, воздействующую на стенки

где Fa — площадь среза сопла, м 2 .

Воспользуемся теоремой импульсов — импульс силы равен измене­нию количества движения:

где: — масса израсходованного топлива, тн— начальная масса

двигательной установки, тк— конечная масса двигательной установки; — время работы двигательной установки;AWc, Wa — скорости газового потока на входе в сопло и на его срезе, со­ответственно, так какWa>>Wс.

где т — массовый секундный расход, кг/с;

где:— тяга ракетного двигателя в пустоте, Н;

Wэ.п.— эффективная скорость истечения в пустоте, м/с;

Читать еще:  Ваз 2107 инжектор плохо заводится при холодном двигателе

Тяга в условиях атмосферыРнФ 0; рис.6

где:Wэн — эффективная скорость истечения при наличии давления окружаю­щей среды, м/с.

1.4. Мощностные параметры ракетных двигателей 1.Мощность реактивной струи, Вт.

2.Мощность первичного источника энергии, Вт.

где:— коэффициент полезного действия двигательной установки.

1.5. Удельные параметры ракетных двигателей 1) Удельный импульс,(Н • с)/ кг

Удельный импульс является основным параметром, характеризую­щим совершенство конструкции и эффективность преобразования энергии в нём. Величина удельного импульса не зависит от тяги, создаваемой двигате­лем. Для химических ракетных двигателей величина удельного импульса лежит в диапазоне 2000/4000

Вышеприведённый вывод формулы тяги осуществлялся при условии её постоянства во время работы двигательной установки. Однако на практике это не соответствует действительности. На рис.7 приведена зависимость тяги двигательной установки от времени её полёта. (Iвзл, Iпол, Iпд — значения им­пульса ДУ на режимах взлёта, полёта и выключения, Iпд- импульс последейст­вия).

Суммарный импульс двигательной установки 1^, н ■ с] можно оп-ршишь по следующим зависимостям:

Величину IПД стараются уменьшить, т.к. это обеспечивает точность доставки полезного груза к цели.

2) Удельный расход топлива, кг/Н • с .

Для химических ракетных двигателей величина удельного расхода топлива, существенно выше аналогичного параметра для воздушно-реактивных двигателей (ВРД). Поэтому время работы ВРД существенно больше, чем ХРД.

3) Удельная мощность реактивной струи, Вт/Н.

4) Удельная масса ДУ, кг/Н, кг/Т.

где: М — масса ДУ без учёта топлива.

Величины удельной массы двигателей различных типов приведены

1т=10 4 Н.

Дополнительные параметры, характеризующие работу ракетного двигателя

Тип рабочего тела — выбирается в зависимости от области применения.

Время работы двигателя.

ЖРД — 1000с РДТТ — 200 — 300с Если двигатель обладает системой многократного включения, то задаёт­ся количество включений и интервал времени между ними.

Отклонение величины тяги от её номинального значенияном-

Значения давлений в камере Рк и на срезе сопла Ра.

Величина суммарного импульса

Величина импульса последействия

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

—> Детская Энциклопедия —>

Реактивные двигатели

XX век часто называют веком реактивной техники — так велика ее роль в наше время. И действительно, реактивная техника — это и мощный реактивный военно-воздушный флот, и разнообразное ракетное оружие, и надводные и подводные суда, движимые с помощью так называемых гидрореактивных двигателей, и, наконец, венец развития техники — гигантские космические ракеты.

Но каким бы сложным, мощным и совер­шенным ни был любой современный реактив­ный двигатель, в его основе лежит тот же прин­цип, что и в первых пороховых ракетах (см. ст. «Ракеты, космические корабли, космодро­мы»). Это принцип прямой реакции, принцип создания движущей силы (или тяги) в виде реакции (или отдачи) струи вытекающего из двигателя «рабочего вещества», обычно раска­ленных газов.

Теперь пороховой реактивный двигатель лишь один из представителей многочисленного семейства реактивных двигателей. Взгляните на могучее «генеалогическое дерево» этого се­мейства (см. рис. ). Много на нем крепких ветвей — это двигатели, уже получив­шие широкое применение. Немало и скромных побегов — служба этих двигателей еще впереди.

Вот в самом низу «дерево» делится на две главные «ветви». Одна из них — воздуш­но-реактивные двигатели, дру­гая — ракетные двигатели. Чем же различаются эти «ветви», эти два типа двига­телей?

Различие очень важное, принципиальное, Воздушно-реактивные двигатели используют для своей работы воздух атмосферы, кислород которого им нужен для того, чтобы с его по­мощью сжигать горючее. Ясно поэтому, что такие двигатели не могут работать на очень больших высотах, где воздух разрежен, и уж тем более в межпланетном пространстве. Ракет­ные же двигатели не нуждаются в воздухе, их топливо содержит в себе все необходимое для сгорания — и горючее, и окислитель.

Познакомимся сначала с двигателями одной «ветви» — воздушно-реактивными. Мы видим, что она в свою очередь тоже делится на две «ветви». Одна, более мощная, — это газотурбинные воздушно-реактивные двигатели, другая, поменьше и покороче,— бескомпрессорные воздушно-реактивные двига­тели. В чем же различие этих двух групп?

В любом воздушно-реактивном двигателе внутрь двигателя втекает атмосферный воздух, а из двигателя наружу вытекают продукты сго­рания — раскаленные газы. Газы вытекают с гораздо большей скоростью, и именно эта разница скоростей и является причиной тяги, развиваемой двигателем. Чем больше скорость вытекающих газов, тем больше и сила тяги. Но как можно заставить газы вытекать со все большей скоростью? Для этого, очевидно, нуж­но создать в двигателе повышенное давление. По тому, как создается в двигателе повышенное дав­ление, и отличаются друг от друга газотурбинные и бескомпрессорные воздушно-реактивные дви­гатели.

Наиболее естественный способ получения давления — это, очевидно, сжатие поступаю­щего в двигатель воздуха в специальной маши­не — компрессоре. Так именно обстоит дело в любом газотурбинном двигателе. Обязатель­ной составной частью такого двигателя являет­ся какой-нибудь компрессор, приводимый в движение газовой турбиной. Она работает на продуктах сгорания топлива в двигателе. Поэтому такие двигатели и называют газотур­бинными реактивными или просто турбо­реактивными.

Самолеты с этими двигателями летают ныне со скоростями, в 2—3 раза превышающими скорость звука, покрывают без посадки многие тысячи километров, забираются на высоты бо­лее 30 км. Среди турбореактивных двигателей имеются и небольшие, с тягой всего в десятки килограммов, и сверхмощные, тяга которых достигает многих тонн.

Существует множество разных типов и кон­струкций турбореактивных двигателей. Вот, например, на нашем «дереве» изображен дви­гатель с центробежным компрессором — боль­шой крыльчаткой, т. е. колесом с лопастями. Лет 15 назад большинство самолетных турбо­реактивных двигателей имело именно такой компрессор, но сейчас они используются лишь на двигателях сравнительно небольшой тяги.

Это объясняется тем, что победителем ока­зался конкурент центробежного — осевой ком­прессор, в котором вместо одной большой крыльчатки на вращающемся валу имеется ряд колес с лопатками. Эти колеса вращаются меж­ду рядами таких же неподвижных лопаток — воздух сжимается при движении не по радиусам колеса, а вдоль его оси. Преимущество осевого компрессора заключается в том, что в нем воздух может быть сжат сильнее (для этого нужно установить больше отдельных колес с лопатками — ступенями компрессора) и, главное, количество сжимаемого воздуха может быть гораздо больше при том же диа­метре. А чем больше воздуха протекает через двигатель, тем больше и его тяга, величина которой определяет возможную скорость по­лета.

Теперь обратите внимание на ветку, отпоч­ковавшуюся на рисунке в сторону от турбо­реактивных двигателей. На ней написано — двухконтурные турбореактивные двигатели, или, как их еще называют, турбо­вентиляторные. Они получают в по­следнее время все более широкое применение в авиации, так как оказываются очень выгод­ными при больших дозвуковых скоростях по­лета, порядка 900—1000 км/час. Отличаются они от обычных турбореактивных двигателей тем, что имеют снаружи еще один, кольцевой, канал, или контур, по которому течет воздух, сжимаемый высоконапорным вентилятором. Поэтому из двигателя вытекают наружу сразу две струи — внутренняя раскаленная газовая и наружная струя холодного воздуха. Скорость истечения газов при той же затрате топлива несколько меньше, но зато объем вытекающих из двигателя газов значительно больше, чем в обычном турбореактивном двигателе. Такое сочетание оказывается более выгодным при дозвуковой скорости полета, так как самолет, затратив то же количество горючего, может совершить более дальний перелет.

Читать еще:  Анти дым в двигателе как проверить

Надо также сказать и еще об одной ве­точке, отходящей от ветви газотурбинных двигателей,— о так называемых турбовин­товых двигателях. Эти двигатели, по существу, не реактивные, тяга в них создает­ся в основном не реактивной струей, а воз­душным винтом, приводимым во вращение тур­биной. Такие двигатели очень широко приме­няются в гражданской авиации — кто не слы­шал о самолетах ИЛ-18 или ТУ-114!

Итак, в газотурбинных двигателях сжатие воздуха, как мы убедились, осуществляется компрессорами разного типа. А как это делает­ся в бескомпрессорных двигателях? По-раз­ному. В одних, так называемых пульси­рующих, давление в камере сгорания повы­шается потому, что при вспышке топлива спе­циальные клапаны закрываются и изолируют камеру от атмосферы. А в прямоточных двигателях даже и клапанов нет. Сжатие воз­духа происходит здесь в результате торможе­ния встречного потока забортного воздуха, который с большой скоростью попадает внутрь двигателя, т. е. на сжатие затрачивается кине­тическая энергия этой воздушной струи. Само­лет с таким двигателем не может сам осущест­вить взлет, ведь, чтобы встречный поток воз­духа создал давление, аппарат надо сначала разогнать. Поэтому на самолет с прямоточным двигателем ставится еще один двигатель, рабо­тающий только при взлете. Но при больших сверхзвуковых скоростях полета прямоточный двигатель оправдывает эти дополнительные расходы.

В основном прямоточные двигатели сейчас применяются на беспилотных управляемых снарядах. Но одно, несколько своеобразное применение они уже нашли и в авиации — в так называемых турбопрямоточных двига­телях. Этот двигатель можно назвать гиб­ридным — он представляет собой сочетание двигателей различного типа. В нем прямоточ­ный двигатель устанавливается за турбореак­тивным и его называют форсажной камерой. Он работает только при необходимости крат­ковременного увеличения тяги, или форсажа, турбореактивного двигателя. Для этого в по­ток газов, вытекающих из турбореактивного двигателя и содержащих еще большое коли­чество свободного кислорода, впрыскивается топливо. Температура газов и скорость их истечения, а значит, и тяга двигателя при этом резко возрастают. Форсажная камера стала едва ли не обязательной частью всех современ­ных мощных турбореактивных двигателей.

Однако пора вспомнить и о второй главной ветви — ракетных двигателях. Эта ветвь также делится на две: одна из них — пороховые двигатели, или двигатели твердого топ­лива; другая — жидкостные ракет­ные двигатели. Различие здесь, как говорят сами названия, в характере топлива.

Устройство порохового двигателя очень просто. В его камере находится заряд твердого топлива. После воспламенения он сгорает, рас­каленные газы вытекают через реактивное сопло наружу, создавая тягу. Простота, малый вес, постоянная готовность к действию делают дви­гатели твердого топлива очень привлекатель­ными, несмотря на недостатки — невозможность остановки, трудность регулирования величины тяги и т. д. В качестве авиационных двигатели твердого топлива применить нельзя, но они начинают пользоваться все большей популярностью не только в ракетной артиллерии (здесь-то они применяются давно и с большим успехом — вспомните хотя бы прославленные «катюши»), но и в дальней и даже в косми­ческой ракетной технике.

Недостатков, характерных для этих двига­телей, лишен изобретенный К. Э. Циолковским жидкостный ракетный двигатель. Он работает на топливе, состоящем обычно из двух разных жидкостей — горючего и окислителя, которые подаются в двигатель и там сгорают. Ясно, что изменением подачи топлива можно легко регу­лировать величину тяги двигателя, а прекра­тив подачу, полностью его выключить. Но зато жидкостный двигатель намного сложнее поро­хового — он нуждается в системе подачи топ­лива, различных регуляторах, системе охлаж­дения и т. д.

Хотя жидкостный ракетный двигатель и устанавливается иногда на самолетах в каче­стве основного, его применение ограничено тем, что он расходует в 10—15 раз больше топлива на 1 кг тяги, чем турбореактивный. Это не уди­вительно — ведь турбореактивный пользуется окислителем из атмосферы, а не запасенным на борту самолета. Поэтому самолеты с ракет­ным двигателем способны совершать лишь крат­ковременный полет — запаса топлива хватает лишь на несколько минут работы двигателя на полной тяге. Но зато с помощью этих дви­гателей уже удалось достичь высоты около 100 км и скорости полета около 6700 км/час] Правда, для этого самолет с ракетным двига­телем пришлось заносить на большую высоту с помощью другого, тяжелого самолета с турбо­реактивными двигателями.

Но, конечно, главное применение жидкост­ного двигателя- иное. Это он переносит на мно­гие тысячи километров тяжелые баллистиче­ские ракеты, выводит на орбиты искусствен­ные спутники, направляет автоматические меж­планетные станции к их далеким целям. Эти двигатели, развивающие мощность в миллионы лошадиных сил, уже позволили осуществить полеты летчиков-космонавтов.

Их ждет большое будущее в дальнейшем штурме космоса.

Наш рассказ о современных реактивных двигателях был бы неполным без упоминания о двигателях совершенно нового типа, привле­кающих к себе большое внимание в последние годы. Это так называемые электриче­ские ракетные двигатели. Прав­да, в эксплуатации подобных двигателей еще почти нет (единственный пока пример — плазменные электрические ракетные двигатели, уста­новленные на советской автоматической межпла­нетной станции «Зонд-2)», но работы над ними ведутся. В этих двигателях уже не повышен­ное давление газа создает движущую реак­тивную струю, а электрические и магнитные поля. По-разному устроены двигатели этого типа — ионные, плазменные, дуговые, но во всех них используется чудесная сила электри­чества, позволяющая получить огромную ско­рость истечения, невозможную для реактив­ных двигателей любого другого типа. А ведь чем больше скорость истечения, тем меньше топлива расходуется на получение той же тя­ги и тем больше могут быть полезный груз и скорость ракеты.

Правда, в отличие от обычных ракетных двигателей, тяга которых достигает теперь со­тен тонн, электрические двигатели слабосиль­ны, они развивают тягу в граммы, от силы в килограммы. Поэтому для взлета с Земли они непригодны. Но в космосе даже малая сила способна разогнать корабль до огромной ско­рости, если она действует достаточно долго. Все это дает основание предположить, что электрические двигатели будут установлены на многих космических летательных аппаратах будущего.

Читать еще:  Электронная схема газ 3110 с двигателем 402

К двигателям космических кораблей буду­щего следует отнести и фотонный дви­гатель, в котором реактивная сила должна образовываться не веществом, вытекающим из двигателя, а отбрасываемым им светом. А по­скольку скорость света (300 тыс. км/сек) — это наибольшая возможная в природе скорость, фотонные двигатели могут стать едва ли не единственным средством осуществления полетов к звездам. Однако пока фотонные двигатели — это еще почти фантастика, правда, фантастика вполне научная.

Что такое реактивный двигатель простым языком

Ракетные двигатели по своей конструкции очень просты. На рис. 4.23 приведены принципиальная схема (а) и общий вид (б) одного из таких двигателей. Здесь: 1 и 2 — баки с горючим и окислителем; 3 — камера сгорания, в которой производится сжигание топлива; 4 — форсунки для подачи смеси горючего с окислителем; 5 — выходная дюза для выброса продуктов сгорания наружу. С помощью такого двигателя при выбросе продуктов сгорания и образуется реактивная сила тяги, приводящая в движение ракету. Найденная нами формула для реактивной силы позволяет полностью определить все требования, которым должно удовлетворять топливо и конструкция двигателя для получения наибольшей силя тяги, и найти все особые качества таких двигателей.

Рассмотрим сначала требования к топливу. Формула говорит, что для достижения наибольшей силы тяги нужно обеспечить выброс больших масс газов за одну секунду.

Значит, вещество топлива должно быть достаточно тяжелым, т. е. иметь достаточно большую плотность. Поэтому, например, керосин оказывается более пригодным топливом для таких двигателей, чем бензин.

Кроме того, топливо с выбранным окислителем должно обладать способностью быстро сгорать, или, как говорят физики, должно обладать большой скоростью горения. Поэтому, например, керосин с жидким кислородом оказывается намного выгоднее, чем соляровое масло. Скорость горения масла мала. Несмотря на большую плотность масла, малая скорость горения не позволяет получить большую массу выбрасываемых за секунду газов.

Формула далее говорит, что для получения большой силы тяги необходимо обеспечить большую скорость выброса газов относительно ракеты. Для этого нужно, чтобы на них действовали в момент выброса достаточно большие силы. Большие силы возникают только тогда, когда в камере сгорания создаются высокие давления. Но при определенной массе сгоревшего топлива давление становится большим только при очень высоких температурах газа в камере. Следовательно, условие получения больших скоростей выброса газов предъявляет новые требования к качествам топлива и окислителя: горючее должно обладать высокой температурой горения и выделять во время горения большое количество тепла.

Всем этим требованиям и стараются удовлетворить создатели двигателей при выборе топлива. Отыскание топлива с такими качествами было одной из труднейших задач, которую первыми решили советские ученые.

Требования к конструкции двигателя также ясно видны из формулы реактивной силы и из найденных нами требований к качеству топлива. Механизмы подачи топлива и окислителя должны подавать в камеру сгорания большие количества горючего каждую секунду. Материал стенок камеры сгорания и выходных дюз должен длительное время выдерживать действие больших сил при температурах много более 1000°С, т. е. необходимо, чтобы он обладал большой жаростойкостью и большой прочностью при высоких температурах.

Создание таких новых материалов также было одной из труднейших задач, которую успешно решили ученые, занимающиеся физикой твердого тела.

Наконец, формы камеры сгорания и дюз должны быть такими, чтобы возникающая реактивная сила была направлена в нужную сторону. Необходимо, чтобы дюзы свободно пропускали большие массы газа так, чтобы внутри струи не возникало ненужных движений.

Однако самое замечательное следствие из формулы реактивной силы — это определение особых качеств ракетных двигателей, отличающих их от всех других двигателей.

Сила тяги обычных двигателей уменьшается обратно пропорционально скорости того корабля, на котором они установлены. При некоторой скорости эта сила становится равной тормозящим силам, действующим со стороны других тел. После этого корабль перестает

разгоняться и начинает двигаться равномерно. Для каждого тела, приводимого в движение обычным двигателем, существует предельная скорость, которую превысить невозможно.

В том, что такая зависимость силы тяги от скорости есть, вы легко можете убедиться сами. Мышцы вашего тела являются своеобразными двигателями обычного типа. Вы начинаете бег. На старте напрягаете полностью мышцы и можете развить очень большую силу начального толчка. Но во время бега при большой скорости при самом большом напряжении мышц вы никогда не сможете развить такой силы толчка. Поэтому для каждого бегуна есть своя предельная скорость.

Как видно из формулы реактивная сила совершенно не зависит от скорости корабля, на котором установлен ракетный двигатель. В этом и состоит важнейшее отличие ракетных двигателей от обычных.

На это свойство ракетных двигателей впервые обратил внимание выдающийся русский ученый К. Э. Циолковский. Он первый указал на то, что возможность сообщать ракете ускорения с помощью только реактивных сил без участия других тел и независимость этих сил от скорости корабля открывают для человека единственную возможность выйти в космическое пространство. К. Э. Циолковский по праву стал родоначальником всей современной космонавтики.

Мы рассмотрели особенности ракетного двигателя. Реактивные двигатели, установленные на самолетах, устроены и работают так же и отличаются от ракетных только тем, что для сжигания топлива они используют атмосферный воздух. Поэтому такие двигатели снабжаются дополнительными устройствами для подачи воздуха в камеру сгорания.

На рис. 4.24 приведена схема самолетного турбореактивного двигателя. Здесь: 1 — выходная дюза для выброса продуктов сгорания топлива и воздуха; 2 — газовая турбина, приводящая в движение компрессор; 3 — камера сгорания; 4 — форсунка; 5 — компрессор; 6 — стартер.

Такой реактивный двигатель обладает всеми главными достоинствами ракетных двигателей. Возможность получать большие силы тяги и независимость этих сил от скорости самолета позволили достичь сверхзвуковых скоростей, измеряемых тысячами километров в час. Таким образом, простое уравнение реактивной силы, с которым мы познакомились, послужило отправной точкой для освоения космоса и для технической революции в авиации.

Открытие Мещерского, прозорливость К. Э. Циолковского, инженерный и организаторский талант академика Королева, мастерство и мужество Юрия Гагарина, умелые руки советских рабочих и техников открыли человечеству дорогу к другим планетам, новую эпоху в освоении воздушного пространства.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector