SRB კოსმოსური გაშვების სისტემისთვის
გვერდითი მყარი საწვავის გამაძლიერებლები SRB კოსმოსური გაშვების სისტემისთვის. შექმნილია ტვირთის გადასატანად დედამიწასთან ყველაზე ახლოს მდებარე პლანეტებზე, NASA-ს SLS სარაკეტო ძრავები აწვდიან უფრო მეტ ბიძგს, ვიდრე ოდესმე აშენებული ნებისმიერი სხვა ძრავა: 1600 ტფ. თითოეული მათგანი წამში 5 ტონა საწვავს წვავს.
თუ თერმულ ენერგიას, რომელსაც თითოეული მათგანი ექსპლუატაციის 2 წუთში გამოიმუშავებს, ელექტროენერგიაში გადავიყვანთ, მივიღებთ 2,3 მლნ კილოვატ საათს. ეს საკმარისია იმისათვის, რომ მთელი დღის განმავლობაში 92000 სახლიანი ქალაქი სრულად ენერგიით უზრუნველყოს. ორი SRB გამაძლიერებელი, სრული RS-25 ძრავით, შეძლებს თითქმის 3000 ტონა ტვირთის აწევას (ეს არის დაახლოებით 9 Boeing 747).
SLS-მა უკვე გაიარა ამაჩქარებლების ტესტები, პირველი დაწყება 2018 წლის ბოლოსაა დაგეგმილი.
გვერდითი გამაძლიერებელი MTKK Space Shuttle
ლატერალური გამაძლიერებელი MTKK Space Shuttle - 14 00 tf ბიძგი. SLS-ის გამაძლიერებლები უფრო მძლავრი არიან, მაგრამ ისინი ჯერ არ გაფრინდნენ, ამიტომ Space Shuttle-ის გამაძლიერებლები კვლავ ატარებენ კოსმოსში ყველაზე მძლავრი ძრავების ტიტულს. ისინი ასევე ატარებენ ყველაზე დიდი რაკეტის ტიტულს, რომელიც ოდესმე აშენდა ხელახლა გამოყენებისთვის.
ასეთი ამაჩქარებლების წყვილმა კოსმოსური შატლი 46 კილომეტრით ასწია. ინერციით კიდევ 20 კილომეტრის გაფრენის შემდეგ ისინი გამოეყოფიან შატლს და ოკეანეში ჩავარდებიან, სადაც სპეციალური ხომალდი აიყვანს.
RD-170/171
ოთხკამერიანი თხევადი საწვავის ძრავები RD-170 და მათი შემდგომი მოდიფიკაციები, რომლებიც განვითარდა KB Energomash-ში, არის ყველაზე ძლიერი ძრავები, რომლებიც მუშაობენ თხევად საწვავზე. ვაკუუმის ბიძგი - 806,4 ტფ. მისი ერთ-ერთი მოდიფიკაციის ძრავა (RD-171M) 5%-ით უფრო ძლიერი აღმოჩნდა. 1985 წლიდან RD-170 გამოიყენებოდა ზენიტის რაკეტის გასაშვებად, შემდეგ კი Zenit-3SL.
F-1 F-1 თხევადი საწვავის სარაკეტო ძრავა დააპროექტა და ააშენა ამერიკული კომპანია Rocketdyne-ის მიერ Saturn V გამშვები მანქანისთვის. ხუთი F-1 იყო საჭირო სატურნის ასაწევად / თითოეულმა შექმნა 790 ტონა ბიძგი ვაკუუმში და ხუთივემ დახარჯა 12710 ლიტრი. საწვავი წამში... სამი წინა ძრავის შემუშავებამდე, ის რჩებოდა ყველაზე მძლავრ სარაკეტო ძრავად მსოფლიოში.
ხურავს ხუთეულს ყველაზე მძლავრი კიდევ ერთი ამერიკული სარაკეტო ძრავა თხევად საწვავზე - UA1207 (7,116 ტ/წმ ვაკუუმში. გამოიყენებოდა მეოთხე თაობის ტიტანის რაკეტების გასაშვებად; სწორედ UA1207-მა მიიყვანა კასინის ზონდი სტრატოსფეროში, რომელმაც შემდეგ განაგრძო გზა სატურნისკენ.
რეაქტიული თვითმფრინავი არის თვითმფრინავი, რომელიც დაფრინავს ჰაერში რეაქტიული ძრავების გამოყენებით მის დიზაინში. ისინი შეიძლება იყოს ტურბორეაქტიული, პირდაპირი დინების, პულსირებული ტიპის, თხევადი. ასევე, რეაქტიული თვითმფრინავი შეიძლება აღჭურვილი იყოს სარაკეტო ტიპის ძრავით. თანამედროვე სამყაროში რეაქტიული თვითმფრინავები იკავებენ ყველა თანამედროვე თვითმფრინავის უმრავლესობას.
რეაქტიული თვითმფრინავების განვითარების მოკლე ისტორია
მსოფლიოში რეაქტიული თვითმფრინავების ისტორიის დასაწყისად ითვლება 1910 წელი, როდესაც რუმინელმა დიზაინერმა და ინჟინერმა სახელად ანრი კონადამ დგუშის ძრავაზე დაფუძნებული თვითმფრინავი შექმნა. სტანდარტული მოდელებისგან განსხვავება იყო ფლოტის კომპრესორის გამოყენება, რომელიც მანქანას მოძრაობაში აყენებდა. ომისშემდგომ პერიოდში დიზაინერმა განსაკუთრებით აქტიურად დაიწყო იმის მტკიცება, რომ მისი აპარატი აღჭურვილი იყო რეაქტიული ძრავით, თუმცა თავდაპირველად მან კატეგორიულად საპირისპირო განაცხადა.
A. Konada-ს პირველი რეაქტიული თვითმფრინავის დიზაინის შესწავლისას რამდენიმე დასკვნის გაკეთება შეიძლება. პირველ რიგში, მანქანის დიზაინის მახასიათებლები მიუთითებს იმაზე, რომ წინა ძრავა და მისი გამონაბოლქვი აირები მოკლავს პილოტს. განვითარების მეორე ვარიანტი შეიძლება იყოს მხოლოდ თვითმფრინავში ხანძარი. სწორედ ამაზე საუბრობდა დიზაინერი, პირველი გაშვებისას კუდის მონაკვეთი ხანძარმა გაანადგურა.
რაც შეეხება რეაქტიულ თვითმფრინავებს, რომლებიც 1940-იან წლებში იყო წარმოებული, მათ ჰქონდათ სრულიად განსხვავებული დიზაინი, ამოღებული იყო ძრავა და პილოტის სავარძელი და შედეგად, ეს გაზარდა უსაფრთხოება. იმ ადგილებში, სადაც ძრავების ალი შეხებაში იყო ფიუზელაჟთან, დამონტაჟდა სპეციალური თბოგამძლე ფოლადი, რომელიც არ იწვევდა დაზიანებას ან დაზიანებას კორპუსს.
პირველი პროტოტიპები და განვითარება
რა თქმა უნდა, ტურბორეაქტიულ თვითმფრინავებს გაცილებით მეტი უპირატესობა აქვთ, ვიდრე დგუშიანი თვითმფრინავები.
გერმანული წარმოშობის თვითმფრინავი სახელწოდებით He 178 პირველად აიყვანეს ჰაერში 1939 წლის 08/27/08.
1941 წელს ცაში ავიდა ბრიტანელი დიზაინერების მსგავსი აპარატი სახელწოდებით Gloster E.28 / 39.
რაკეტამძრავი აპარატი
გერმანიაში შექმნილი He 176-მა პირველი აფრენა ასაფრენი ბილიკიდან 1939 წლის 20 ივლისს გააკეთა.
საბჭოთა თვითმფრინავი BI-2 აფრინდა 1942 წლის მაისში.
თვითმფრინავი მრავალკომპრესორიანი ძრავით (ისინი პირობითად ვარგისად ითვლება ფრენისთვის)
Campini N.1 - დამზადებულია იტალიაში, თვითმფრინავი პირველად აფრინდა 1940 წლის აგვისტოს ბოლოს. მიღწეულია ფრენის სიჩქარე 375 კმ/სთ, რაც დგუშის ანალოგზე ნაკლებია.
იაპონური თვითმფრინავი „ოკა“ ცუ-11 ძრავით გამიზნული იყო ერთჯერადი გამოყენებისთვის, რადგან ეს იყო ბომბი თვითმფრინავი კამიკაძე პილოტით. ომში დამარცხების გამო, წვის კამერა არასოდეს დასრულებულა.
საფრანგეთში ნასესხები ტექნოლოგიით ამერიკელებმა ასევე შეძლეს აეშენებინათ საკუთარი რეაქტიული თვითმფრინავი, რომელიც გახდა Bell P-59. მანქანას ორი რეაქტიული ძრავა ჰქონდა. პირველად ასაფრენი ბილიკიდან უფსკრული 1942 წლის ოქტომბერში დაფიქსირდა. აღსანიშნავია, რომ ეს მანქანა საკმაოდ წარმატებული იყო, ვინაიდან მისი წარმოება სერიულად ხდებოდა. მოწყობილობას ჰქონდა გარკვეული უპირატესობები დგუშის კოლეგებთან შედარებით, მაგრამ მაინც არ მონაწილეობდა საომარ მოქმედებებში.
პირველი წარმატებული რეაქტიული პროტოტიპები
გერმანია:
შექმნილი Jumo-004 ძრავა გამოიყენებოდა რამდენიმე ექსპერიმენტული და წარმოების თვითმფრინავისთვის. აღსანიშნავია, რომ ეს არის მსოფლიოში პირველი ელექტროსადგური, რომელსაც თანამედროვე მებრძოლების მსგავსად აქვს ღერძული კომპრესორი. აშშ-მ და სსრკ-მ მსგავსი ტიპის ძრავა მოგვიანებით მიიღეს.
თვითმფრინავი Me.262 დამონტაჟებული Jumo-004 ძრავით პირველად აფრინდა 1942 წლის 18 ივლისს და 43 თვის შემდეგ შეასრულა პირველი საბრძოლო მისია. ამ მებრძოლის ჰაერში უპირატესობები მნიშვნელოვანი იყო. ხელმძღვანელობის არაკომპეტენტურობის გამო სერიალის გაშვება შეფერხდა.
Ar 234 რეაქტიული სადაზვერვო ბომბდამშენი დამზადდა 1943 წლის ზაფხულში და ასევე აღჭურვილი იყო Jumo-004 ძრავით. იგი აქტიურად გამოიყენებოდა ომის ბოლო თვეებში, რადგან მხოლოდ მას შეეძლო ემუშავა მტრის ძალების ძლიერი უპირატესობის პირობებში.
Გაერთიანებული სამეფო:
- ბრიტანელების მიერ წარმოებული პირველი რეაქტიული გამანადგურებელი იყო Gloster Meteor, რომელიც შეიქმნა 1943 წლის მარტში და მიღებული იქნა 07/27/1944. ომის დასასრულს, გამანადგურებლის მთავარი ამოცანა იყო გერმანული თვითმფრინავების ჩაჭრა, რომლებიც ატარებდნენ V-1 საკრუიზო რაკეტებს.
აშშ:
პირველი რეაქტიული გამანადგურებელი შეერთებულ შტატებში იყო მოწყობილობა სახელწოდებით Lockheed F-80. პირველად ასაფრენი ბილიკიდან უფსკრული 1944 წლის იანვარში დაფიქსირდა. თვითმფრინავი აღჭურვილი იყო Allison J33 ძრავით, რომელიც ითვლება Gloster Meteor-ის აპარატზე დაყენებული ძრავის შეცვლილ ვერსიად. ცეცხლოვანი ნათლობა მოხდა კორეის ომში, მაგრამ ის მალე შეცვალა F-86 Saber თვითმფრინავმა.
პირველი რეაქტიული ძრავის გადამზიდავზე დაფუძნებული გამანადგურებელი დასრულდა 1945 წელს, სახელწოდებით FH-1 Phantom.
ამერიკული რეაქტიული ბომბდამშენი მზად იყო 1947 წელს, B-45 Tornado. შემდგომმა განვითარებამ საშუალება მისცა შექმნათ B-47 Stratojet AllisonJ35 ძრავით. ეს ძრავა იყო დამოუკიდებელი განვითარება სხვა ქვეყნებიდან ტექნოლოგიების დანერგვის გარეშე. შედეგად, დამზადდა ბომბდამშენი, რომელიც დღემდე მუშაობს, კერძოდ, B-52.
სსრკ:
სსრკ-ში პირველი რეაქტიული თვითმფრინავი იყო MiG-9. პირველი აფრენა - 24.05.1946წ. სულ 602 ასეთი თვითმფრინავი იქნა მიღებული ქარხნებიდან.
Yak-15 არის რეაქტიული გამანადგურებელი, რომელიც ემსახურებოდა საჰაერო ძალებს. ეს თვითმფრინავი ითვლება გარდამავალ მოდელად დგუშიდან რეაქტიულზე.
MiG-15 დამზადდა 1947 წლის დეკემბერში. ის აქტიურად გამოიყენებოდა კორეის სამხედრო კონფლიქტში.
ილ-22 რეაქტიული ბომბდამშენი დამზადდა 1947 წელს, ის პირველი იყო ბომბდამშენების შემდგომ განვითარებაში.
ზებგერითი რეაქტიული თვითმფრინავი
თვითმფრინავების მშენებლობის ისტორიაში ერთადერთი გემბანის ბომბდამშენი ზებგერითი ამძრავის შესაძლებლობებით არის A-5 Vigilent თვითმფრინავი.
გემბანის ტიპის ზებგერითი მებრძოლები - F-35 და Yak-141.
სამოქალაქო ავიაციაში შეიქმნა მხოლოდ ორი სამგზავრო თვითმფრინავი ზებგერითი სიჩქარით ფრენის შესაძლებლობით. პირველი დამზადდა სსრკ-ს ტერიტორიაზე 1968 წელს და დასახელდა როგორც Tu-144. ამ თვითმფრინავებიდან 16 დამზადდა, მაგრამ რამდენიმე უბედური შემთხვევის შემდეგ მანქანა გაუქმდა.
ამ ტიპის მეორე სამგზავრო მანქანა საფრანგეთმა და დიდმა ბრიტანეთმა 1969 წელს აწარმოეს. სულ აშენდა 20 თვითმფრინავი, ოპერაცია გაგრძელდა 1976 წლიდან 2003 წლამდე.
რეაქტიული თვითმფრინავის ჩანაწერები
Airbus A380 ბორტზე 853 ადამიანის განთავსებას იტევს.
Boeing 747 იყო ყველაზე დიდი სამგზავრო თვითმფრინავი 35 წლის განმავლობაში, 524 მგზავრის ტევადობით.
სატვირთო:
An-225 "Mriya" მსოფლიოში ერთადერთი მანქანაა, რომლის ტევადობა 250 ტონაა. იგი თავდაპირველად წარმოებული იყო ბურანის კოსმოსური სისტემის ტრანსპორტირებისთვის.
An-124 Ruslan არის მსოფლიოში ერთ-ერთი უდიდესი თვითმფრინავი, რომლის ტევადობა 150 ტონაა.
ეს იყო ყველაზე დიდი სატვირთო თვითმფრინავი რუსლანის გამოჩენამდე, ტევადობა 118 ტონაა.
ფრენის მაქსიმალური სიჩქარე
Lockheed SR-71 თვითმფრინავი აღწევს 3529 კმ/სთ სიჩქარეს. წარმოებულია 32 თვითმფრინავი, სავსე ტანკებით ვერ აფრინდება.
MiG-25 - ფრენის ნორმალური სიჩქარე 3000 კმ/სთ, შესაძლებელია აჩქარება 3400 კმ/სთ-მდე.
მომავალი პროტოტიპები და განვითარება
მგზავრი:
დიდი:
- მაღალსიჩქარიანი სამოქალაქო.
- ტუ-244.
ბიზნეს კლასი:
SSBJ, Tu-444.
SAI Quiet, Aerion SBJ.
ჰიპერბგერითი:
- რეაქციის ძრავები A2.
მართული ლაბორატორიები:
მშვიდი სპაიკი.
Tu-144LL ძრავებით Tu-160-დან.
უპილოტო:
- X-51
- X-43.
თვითმფრინავების კლასიფიკაცია:
| ა |
| ბ |
| ვ |
| გ |
| დ |
| და |
| TO |
| ლ |
აშშ-ს საზღვაო ფლოტი გეგმავს მომავალში განაახლოს გაზის ტურბინის ელექტროსადგურები, რომლებიც ამჟამად დამონტაჟებულია მის თვითმფრინავებსა და გემებზე, ჩაანაცვლებს ბრაიტონის ციკლის ჩვეულებრივი ძრავები დეტონაციის მბრუნავი ძრავებით. ამის გამო, საწვავის დაზოგვა ყოველწლიურად დაახლოებით 400 მილიონი დოლარია მოსალოდნელი. თუმცა, ახალი ტექნოლოგიების სერიული გამოყენება, ექსპერტების აზრით, შესაძლებელია არა უადრეს ათწლეულში.
მბრუნავი ან მბრუნავი მბრუნავი ძრავების განვითარება ამერიკაში ახორციელებს აშშ-ს საზღვაო ძალების კვლევის ლაბორატორიას. პირველადი შეფასებით, ახალი ძრავები იქნება უფრო მძლავრი და ასევე დაახლოებით მეოთხედით უფრო ეკონომიური ვიდრე ჩვეულებრივი ძრავები. ამავდროულად, ელექტროსადგურის მუშაობის ძირითადი პრინციპები უცვლელი დარჩება - დამწვარი საწვავის აირები შევა გაზის ტურბინაში, ბრუნავს მის პირებს. აშშ-ს საზღვაო ძალების ლაბორატორიის თანახმად, შედარებით შორეულ მომავალშიც კი, როდესაც მთელი ამერიკული ფლოტი ელექტროენერგიით იკვებება, გაზის ტურბინები კვლავ პასუხისმგებელნი იქნებიან ენერგიის გამომუშავებაზე, გარკვეულწილად შეცვლილი.
შეგახსენებთ, რომ პულსირებული რეაქტიული ძრავის გამოგონება მეცხრამეტე საუკუნის ბოლოს თარიღდება. გამომგონებელი იყო შვედი ინჟინერი მარტინ ვიბერგი. ახალი ელექტროსადგურები ფართოდ გავრცელდა მეორე მსოფლიო ომის დროს, თუმცა ისინი ტექნიკური მახასიათებლებით მნიშვნელოვნად ჩამორჩებოდნენ იმ დროს არსებულ თვითმფრინავების ძრავებს.
აღსანიშნავია, რომ ამ დროისთვის ამერიკულ ფლოტს ჰყავს 129 ხომალდი, რომლებიც 430 გაზის ტურბინის ძრავას იყენებენ. ყოველწლიურად მათი საწვავით უზრუნველყოფის ღირებულება დაახლოებით 2 მილიარდი დოლარია. მომავალში, როცა თანამედროვე ძრავები ახლით შეიცვლება, საწვავის ხარჯების მოცულობაც შეიცვლება.
ამჟამად გამოყენებული შიდა წვის ძრავები ბრაიტონის ციკლზე მუშაობენ. თუ ამ კონცეფციის არსს რამდენიმე სიტყვით განსაზღვრავთ, მაშინ ეს ყველაფერი მიდის ოქსიდიზატორისა და საწვავის თანმიმდევრული შერევით, შედეგად მიღებული ნარევის შემდგომ შეკუმშვამდე, შემდეგ - ცეცხლმოკიდება და წვა წვის პროდუქტების გაფართოებით. ეს გაფართოება გამოიყენება მხოლოდ დგუშების გადასაადგილებლად, ტურბინის გადასაადგილებლად, ანუ მექანიკური მოქმედებების შესასრულებლად, რაც უზრუნველყოფს მუდმივ წნევას. საწვავის ნარევის წვის პროცესი მოძრაობს ქვებგერითი სიჩქარით - ამ პროცესს დუფლაგრაცია ეწოდება.
რაც შეეხება ახალ ძრავებს, მეცნიერები აპირებენ გამოიყენონ მათში ფეთქებადი წვა, ანუ დეტონაცია, რომელშიც წვა ხდება ზებგერითი სიჩქარით. და მიუხედავად იმისა, რომ ამჟამად დეტონაციის ფენომენი ბოლომდე შესწავლილი არ არის, ცნობილია, რომ ამ ტიპის წვის დროს წარმოიქმნება დარტყმითი ტალღა, რომელიც ვრცელდება საწვავის და ჰაერის ნარევში, რაც იწვევს ქიმიურ რეაქციას, რაც იწვევს გათავისუფლებას. საკმაოდ დიდი რაოდენობით თერმული ენერგია. როდესაც დარტყმის ტალღა გადის ნარევში, ის თბება, რაც იწვევს დეტონაციას.
ახალი ძრავის შემუშავებისას დაგეგმილია გარკვეული განვითარების გამოყენება, რომლებიც მიიღეს დეტონაციური პულსირებული ძრავის შემუშავების პროცესში. მისი მოქმედების პრინციპია, რომ წინასწარ შეკუმშული საწვავის ნარევი იკვებება წვის პალატაში, სადაც ხდება მისი ანთება და აფეთქება. წვის პროდუქტები ფართოვდება საქშენში, ახორციელებს მექანიკურ მოქმედებებს. შემდეგ მთელი ციკლი მეორდება თავიდან. მაგრამ პულსირებული ძრავების მინუსი არის ის, რომ ციკლების განმეორების სიჩქარე ძალიან დაბალია. გარდა ამისა, თავად ამ ძრავების დიზაინი უფრო რთული ხდება პულსაციის რაოდენობის გაზრდის შემთხვევაში. ეს გამოწვეულია სარქველების მუშაობის სინქრონიზაციის აუცილებლობით, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან საწვავის ნარევის მიწოდებაზე, ისევე როგორც უშუალოდ დეტონაციის ციკლებით. პულსირებადი ძრავები ასევე ძალიან ხმაურიანია, მუშაობისთვის მათ ბევრი საწვავი სჭირდებათ, მუშაობა კი შესაძლებელია მხოლოდ საწვავის მუდმივი გამრიცხველიანების ინექციით.
თუ შევადარებთ დეტონაციის მბრუნავ ძრავებს პულსირებულ ძრავებს, მაშინ მათი მუშაობის პრინციპი ოდნავ განსხვავებულია. ამრიგად, კერძოდ, ახალი ძრავები უზრუნველყოფენ საწვავის მუდმივ უწყვეტ დეტონაციას წვის პალატაში. ამ ფენომენს სპინი, ანუ მბრუნავი დეტონაცია ეწოდება. იგი პირველად 1956 წელს აღწერა საბჭოთა მეცნიერმა ბოგდან ვოიცეხოვსკიმ. და ეს ფენომენი აღმოაჩინეს ბევრად უფრო ადრე, ჯერ კიდევ 1926 წელს. პიონერები იყვნენ ბრიტანელები, რომლებმაც შენიშნეს, რომ გარკვეულ სისტემებში გამოჩნდა კაშკაშა კაშკაშა „თავი“, რომელიც ბრტყელი დეტონაციის ტალღის ნაცვლად სპირალურად მოძრაობდა.
ვოიცეხოვსკიმ, ფოტო ჩამწერის გამოყენებით, რომელიც თავად დააპროექტა, გადაიღო ტალღის ფრონტი, რომელიც მოძრაობდა წვის წვის რგოლში საწვავის ნარევში. სპინ დეტონაცია განსხვავდება თვითმფრინავის აფეთქებისგან იმით, რომ მასში წარმოიქმნება ერთი დარტყმითი განივი ტალღა, რასაც მოჰყვება გაცხელებული გაზი, რომელიც არ რეაგირებს და უკვე ამ ფენის უკან არის ქიმიური რეაქციის ზონა. და სწორედ ასეთი ტალღა ხელს უშლის თავად კამერის წვას, რომელსაც მარლენ ტოპჩიანმა "გაბრტყელებული დონატი" უწოდა.
აღსანიშნავია, რომ დეტონაციის ძრავები წარსულში უკვე გამოიყენებოდა. კერძოდ, საუბარია პულსირებულ საჰაერო რეაქტიულ ძრავაზე, რომელიც გერმანელებმა მეორე მსოფლიო ომის ბოლოს გამოიყენეს V-1 საკრუიზო რაკეტებზე. მისი წარმოება საკმაოდ მარტივი იყო, მისი გამოყენება საკმაოდ მარტივი იყო, თუმცა, ეს ძრავა არც თუ ისე საიმედო იყო მნიშვნელოვანი პრობლემების გადასაჭრელად.
გარდა ამისა, 2008 წელს აფრინდა Rutang Long-EZ, ექსპერიმენტული თვითმფრინავი, რომელიც აღჭურვილი იყო პულსირებული დეტონაციის ძრავით. ფრენა მხოლოდ ათი წამი გაგრძელდა ოცდაათი მეტრის სიმაღლეზე. ამ დროის განმავლობაში ელექტროსადგურმა განავითარა ბიძგი 890 ნიუტონის ოდენობით.
ძრავის ექსპერიმენტული პროტოტიპი, რომელიც წარმოდგენილია აშშ-ს საზღვაო ძალების ამერიკული ლაბორატორიის მიერ, არის რგოლისებრი კონუსის ფორმის წვის კამერა, რომლის დიამეტრი 14 სანტიმეტრია საწვავის მიწოდების მხარეს და 16 სანტიმეტრი საქშენის მხარეს. კამერის კედლებს შორის მანძილი 1 სანტიმეტრია, ხოლო „მილის“ სიგრძე 17,7 სანტიმეტრია.
საწვავის ნარევად გამოიყენება ჰაერისა და წყალბადის ნარევი, რომელიც 10 ატმოსფეროს წნევით მიეწოდება წვის კამერას. ნარევის ტემპერატურაა 27,9 გრადუსი. გაითვალისწინეთ, რომ ეს ნარევი აღიარებულია, როგორც ყველაზე მოსახერხებელი სპინის დეტონაციის ფენომენის შესასწავლად. მაგრამ, მეცნიერთა აზრით, ახალ ძრავებში შესაძლებელი იქნება საწვავის ნარევის გამოყენება, რომელიც შედგება არა მხოლოდ წყალბადისგან, არამედ სხვა აალებადი კომპონენტებისგან და ჰაერისგან.
მბრუნავი ძრავის ექსპერიმენტულმა კვლევებმა აჩვენა მისი უფრო დიდი ეფექტურობა და სიმძლავრე შიდა წვის ძრავებთან შედარებით. კიდევ ერთი უპირატესობა არის საწვავის მნიშვნელოვანი ეკონომია. ამავდროულად, ექსპერიმენტის დროს გამოვლინდა, რომ მბრუნავი „სატესტო“ ძრავში საწვავის ნარევის წვა არაერთგვაროვანია, ამიტომ აუცილებელია ძრავის დიზაინის ოპტიმიზაცია.
წვის პროდუქტები, რომლებიც ფართოვდება საქშენში, შეიძლება შეგროვდეს გაზის ერთ ნაკადში კონუსის გამოყენებით (ეს არის ეგრეთ წოდებული კოანდას ეფექტი), შემდეგ კი ეს ნაკადი შეიძლება გაიგზავნოს ტურბინაში. ტურბინა ბრუნავს ამ გაზების გავლენით. ამრიგად, ნაწილობრივ ტურბინის მუშაობა შეიძლება გამოყენებულ იქნას გემების ასაწევად, ნაწილობრივ კი ენერგიის გამომუშავებისთვის, რაც აუცილებელია გემის ბორტზე აღჭურვილობისა და სხვადასხვა სისტემებისთვის.
თავად ძრავების წარმოება შესაძლებელია მოძრავი ნაწილების გარეშე, რაც მნიშვნელოვნად გაამარტივებს მათ დიზაინს, რაც, თავის მხრივ, მთლიანად შეამცირებს ელექტროსადგურის ღირებულებას. მაგრამ ეს მხოლოდ პერსპექტივაშია. ახალი ძრავების სერიულ წარმოებაში გაშვებამდე აუცილებელია მრავალი რთული პრობლემის გადაჭრა, რომელთაგან ერთ-ერთია გამძლე თბოგამძლე მასალების შერჩევა.
გაითვალისწინეთ, რომ ამ დროისთვის, მბრუნავი დეტონაციის ძრავები ითვლება ერთ-ერთ ყველაზე პერსპექტიულ ძრავად. მათ ასევე ამუშავებენ არლინგტონის ტეხასის უნივერსიტეტის მეცნიერები. ელექტროსადგურს, რომელიც მათ შექმნეს, ეწოდა "უწყვეტი დეტონაციის ძრავა". ამავე უნივერსიტეტში მიმდინარეობს კვლევები რგოლოვანი კამერების სხვადასხვა დიამეტრის და სხვადასხვა საწვავის ნარევების შერჩევაზე, რომლებიც შეიცავს წყალბადს და ჰაერს ან ჟანგბადს სხვადასხვა პროპორციით.
ამ მიმართულებით განვითარება რუსეთშიც მიმდინარეობს. ასე რომ, 2011 წელს, სატურნის კვლევისა და წარმოების ასოციაციის მმართველი დირექტორის ი. ფედოროვის თქმით, ლიულკას სამეცნიერო და ტექნიკური ცენტრის მეცნიერები ავითარებენ პულსირებულ საჰაერო რეაქტიულ ძრავას. სამუშაოები T-50-ისთვის პერსპექტიული ძრავის სახელწოდებით „პროდუქტი 129“ შემუშავების პარალელურად მიმდინარეობს. გარდა ამისა, ფედოროვმა ასევე განაცხადა, რომ ასოციაცია აწარმოებს კვლევას შემდეგი ეტაპის პერსპექტიული თვითმფრინავების შექმნაზე, რომლებიც სავარაუდოდ უპილოტო იქნება.
ამასთან, უფროსს არ დაუკონკრეტებია, თუ რა სახის პულსირებულ ძრავზეა საუბარი. ამ დროისთვის ცნობილია ასეთი ძრავების სამი ტიპი - უსარქველო, სარქველი და დეტონაცია. ამავდროულად, ზოგადად მიღებულია, რომ პულსირებული ძრავები წარმოებისთვის ყველაზე მარტივი და იაფია.
დღეს, რამდენიმე მსხვილი თავდაცვის ფირმა აწარმოებს კვლევას მაღალი ხარისხის პულსირებული რეაქტიული ძრავების შესახებ. ამ ფირმებში შედის ამერიკული Pratt & Whitney and General Electric და ფრანგული SNECMA.
ამრიგად, შეიძლება გაკეთდეს გარკვეული დასკვნები: ახალი პერსპექტიული ძრავის შექმნას გარკვეული სირთულეები აქვს. ამ მომენტისთვის მთავარი პრობლემა თეორიაშია: რა ხდება ზუსტად, როდესაც დეტონაციის დარტყმის ტალღა წრეში მოძრაობს, ცნობილია მხოლოდ ზოგადი თვალსაზრისით და ეს მნიშვნელოვნად ართულებს დიზაინის ოპტიმიზაციის პროცესს. ამიტომ, ახალი ტექნოლოგია, თუმცა ძალიან მიმზიდველია, სამრეწველო წარმოების მასშტაბით ძნელად განხორციელებადია.
თუმცა, თუ მკვლევარები მოახერხებენ თეორიული კითხვების დალაგებას, შესაძლებელი იქნება რეალურ გარღვევაზე საუბარი. ყოველივე ამის შემდეგ, ტურბინები გამოიყენება არა მხოლოდ ტრანსპორტში, არამედ ენერგეტიკულ სექტორშიც, რომლებშიც ეფექტურობის ზრდას შეიძლება ჰქონდეს კიდევ უფრო ძლიერი ეფექტი.
გამოყენებული მასალები:
http://science.compulenta.ru/719064/
http://lenta.ru/articles/2012/11/08/detonation/
2012 წლის 10 დეკემბერი
სტატიების სერიის გაგრძელება (მხოლოდ იმიტომ, რომ კიდევ ერთი ესე მჭირდება, ახლა "ძრავების" თემაზე) - სტატია ძალიან პერსპექტიული და პერსპექტიული SABER ძრავის პროექტის შესახებ. ზოგადად, მის შესახებ ბევრი დაიწერა Runet-ში, მაგრამ უმეტესწილად, ძალიან ქაოტური შენიშვნები და ქება-დიდება საინფორმაციო სააგენტოების ვებსაიტებზე, მაგრამ ინგლისური ვიკიპედიის სტატია ნამდვილად მომეჩვენა, ისინი ზოგადად სასიამოვნოდ მდიდარია დეტალებით. და დეტალები - სტატიები ინგლისურ ვიკიპედიაზე.
ასე რომ, ეს პოსტი (და ჩემი მომავალი რეზიუმე) ეფუძნებოდა სტატიას, რომელიც თავდაპირველად იყო განთავსებული: http://en.wikipedia.org/wiki/SABRE_(rocket_engine), ასევე დაემატა მცირე ახსნა და ახსნა, და შეგროვდა საილუსტრაციო მასალა. ინტერნეტი
შემდეგ მოჰყვება
SABER (Synergistic Air- Breathing Rocket Engine) არის კონცეფცია, რომელიც შემუშავებულია Reaction Engines Limited-ის მიერ, ჰიპერბგერითი ჰიბრიდული ჰაერ-სუნთქვის სარაკეტო/სარაკეტო ძრავით წინასწარ გაგრილებით. ძრავა შექმნილია Skylon საჰაერო კოსმოსური სისტემისთვის ერთსაფეხურიანი ორბიტის შესაძლებლობის უზრუნველსაყოფად. SABER არის LACE და LACE მსგავსი ძრავების ევოლუციური განვითარება, რომელიც შეიქმნა ალან ბონდის მიერ 1980-იანი წლების დასაწყისში/შუაში, როგორც HOTOL პროექტის ნაწილი.
სტრუქტურულად, ეს არის ერთი ძრავა კომბინირებული სამუშაო ციკლით, რომელსაც აქვს მუშაობის ორი რეჟიმი. ჰაერის რეაქტიული რეჟიმი აერთიანებს ტურბო დამტენს და მსუბუქ თბოგამცვლელ-გამაგრილებელს, რომელიც მდებარეობს ჰაერის მიმღების კონუსის პირდაპირ. მაღალი სიჩქარით, სითბოს გადამცვლელი აგრილებს შემავალი ჰაერის მიერ შეკუმშულ ცხელ ჰაერს, რაც საშუალებას იძლევა ძრავში უჩვეულოდ მაღალი შეკუმშვის კოეფიციენტი. შეკუმშული ჰაერი შემდეგ იკვებება წვის პალატაში, როგორც ჩვეულებრივი სარაკეტო ძრავა, სადაც ის ანთებს თხევად წყალბადს. ჰაერის დაბალი ტემპერატურა საშუალებას იძლევა გამოიყენოთ მსუბუქი შენადნობები და შემცირდეს ძრავის მთლიანი წონა - რაც ძალიან მნიშვნელოვანია ორბიტაზე შესვლისთვის. ჩვენ დავამატებთ, რომ LACE კონცეფციებისგან განსხვავებით, რომლებიც წინ უძღოდა ამ ძრავას, SABER არ ასუფთავებს ჰაერს, რაც მას უფრო ეფექტურს ხდის.
სურ. 1. Skylon საჰაერო კოსმოსური თვითმფრინავი და SABER ძრავა
ჰაერის მიმღების კონუსის დახურვის შემდეგ M = 5,14 სიჩქარით და 28,5 კმ სიმაღლეზე, სისტემა აგრძელებს მუშაობას მაღალი ხარისხის სარაკეტო ძრავის დახურულ ციკლში, რომელიც მოიხმარს თხევად ჟანგბადს და თხევად წყალბადს საბორტო ავზებიდან, რაც საშუალებას აძლევს Skylon-ს მიაღწიოს ორბიტალურ სიჩქარეს ციცაბო ასვლისას ატმოსფეროს დატოვების შემდეგ.
ასევე, SABER ძრავის ბაზაზე, შემუშავდა საჰაერო თვითმფრინავი, სახელწოდებით Scimitar, პერსპექტიული ჰიპერბგერითი სამგზავრო თვითმფრინავისთვის A2, რომელიც მუშავდება ევროკავშირის მიერ დაფინანსებული LAPCAT პროგრამის ფარგლებში.
2012 წლის ნოემბერში, Reaction Engines-მა გამოაცხადა ტესტების სერიის წარმატებით დასრულება, რომელიც ადასტურებს ძრავის გაგრილების სისტემის ფუნქციონირებას, პროექტის დასრულების ერთ-ერთ მთავარ დაბრკოლებას. ევროპის კოსმოსურმა სააგენტომ (ESA) ასევე შეაფასა SABER ძრავის სითბოს გადამცვლელი-გამაგრილებელი და დაადასტურა ტექნოლოგიის ხელმისაწვდომობა, რომელიც საჭიროა ძრავის მეტალად გადაქცევისთვის.
ნახ. 2. SABER ძრავის მოდელი
ისტორია
წინასწარ გაგრილებული ძრავის იდეა პირველად რობერტ კარმაიკლს 1955 წელს გაუჩნდა. ამას მოჰყვა თხევადი ჰაერის ძრავის (LACE) იდეა, რომელიც თავდაპირველად შეისწავლეს Marquardt-მა და General Dynamics-მა 1960-იან წლებში, როგორც აშშ-ს საჰაერო ძალების Aerospaceplane პროექტის ნაწილი.
LACE სისტემა მდებარეობს უშუალოდ ზებგერითი ჰაერის მიმღების უკან - ასე რომ, შეკუმშული ჰაერი პირდაპირ შედის სითბოს გადამცვლელში, სადაც ის მყისიერად გაცივდება ბორტზე შენახული თხევადი წყალბადის გამოყენებით, როგორც საწვავი. შედეგად მიღებული თხევადი ჰაერი შემდეგ მუშავდება თხევადი ჟანგბადის მოსაპოვებლად, რომელიც შედის ძრავში. ამასთან, სითბოს გადამცვლელში გაცხელებული წყალბადის რაოდენობა გაცილებით მეტია, ვიდრე შეიძლება დაიწვას ძრავში და მისი ჭარბი უბრალოდ გამოიყოფა ზღვაში (მიუხედავად ამისა, ის ასევე იძლევა ბიძგების გარკვეულ ზრდას).
1989 წელს, როდესაც HOTOL პროექტის დაფინანსება შეწყდა, ბონდმა და სხვებმა შექმნეს Reaction Engines Limited კვლევის გასაგრძელებლად. RB545 ძრავის სითბოს გადამცვლელს (რომელიც უნდა გამოეყენებინათ HOTOL პროექტში) ჰქონდა გარკვეული პრობლემები სტრუქტურის მყიფეობასთან, ასევე თხევადი წყალბადის შედარებით მაღალ მოხმარებასთან. მისი გამოყენებაც შეუძლებელი იყო – ძრავის პატენტი Rolls Royce-ს ეკუთვნოდა და ყველაზე მნიშვნელოვანი არგუმენტი ის იყო, რომ ძრავა საიდუმლოდ გამოცხადდა. ამიტომ, ბონდმა განაგრძო ახალი SABER ძრავის შემუშავება, წინა პროექტში ასახული იდეების შემუშავებით.
2012 წლის ნოემბრის მდგომარეობით, აღჭურვილობის ტესტირება დასრულდა თემით „სითბოს გადამცვლელი ტექნოლოგია კრიტიკულია ჰაერის/თხევადი ჟანგბადით მომუშავე ჰიბრიდული სარაკეტო ძრავისთვის“. ეს იყო მნიშვნელოვანი ეტაპი SABER-ის განვითარების პროცესში და აჩვენა ტექნოლოგიის სიცოცხლისუნარიანობა პოტენციურ ინვესტორებს. ძრავა დაფუძნებულია სითბოს გადამცვლელზე, რომელსაც შეუძლია შემომავალი ჰაერის გაგრილება -150 ° C-მდე (-238 ° F). გაცივებული ჰაერი ერევა თხევად წყალბადს და იწვის, რაც უზრუნველყოფს ბიძგს ატმოსფერული ფრენისთვის, ტანკებიდან თხევად ჟანგბადზე გადასვლამდე, ატმოსფეროდან გაფრენისას. ამ კრიტიკული ტექნოლოგიის წარმატებულმა ტესტირებამ დაადასტურა, რომ სითბოს გადამცვლელს შეუძლია დააკმაყოფილოს ძრავის მოთხოვნა ატმოსფეროდან საკმარისად ჟანგბადზე დაბალ სიმაღლეზე ფრენის პირობებში მაღალი ეფექტურობით მუშაობისთვის.
2012 წლის Farnborough Airshow-ზე ამ საკითხზე სიტყვით გამოვიდა გაერთიანებული სამეფოს სახელმწიფო მდივანი უნივერსიტეტებისა და მეცნიერების საკითხებში დევიდ ვილეტსი. კერძოდ, მან თქვა, რომ Reaction Engines-ის მიერ შემუშავებულმა ამ ძრავამ შეიძლება მართლაც იმოქმედოს თამაშის პირობებზე კოსმოსურ ინდუსტრიაში. წინასწარი გაგრილების სისტემის წარმატებული ტესტირება 2010 წელს გაერთიანებული სამეფოს კოსმოსური სააგენტოს მიერ ძრავის კონცეფციის დაფასების დასტურია. მინისტრმა ასევე დასძინა, რომ თუ ერთ დღეს მოახერხებენ ამ ტექნოლოგიის გამოყენებას საკუთარი კომერციული ფრენების განსახორციელებლად, ეს უდავოდ ფანტასტიკური მიღწევა იქნება.
მინისტრმა ასევე აღნიშნა, რომ მცირეა ალბათობა იმისა, რომ ევროპის კოსმოსური სააგენტო დათანხმდება Skylon-ის დაფინანსებას, ამიტომ დიდი ბრიტანეთი მზად უნდა იყოს კოსმოსური ხომალდის ასაგებად, ძირითადად, საკუთარი სახსრებით.
სურ. 3. საჰაერო კოსმოსური თვითმფრინავი Skylon - განლაგება
SABER პროგრამის შემდეგი ეტაპი მოიცავს ძრავის მასშტაბური მოდელის მიწისზედა ტესტირებას, რომელსაც შეუძლია სრული ციკლის დემონსტრირება. ESA-მ გამოთქვა ნდობა დემონსტრატორის წარმატებულ მშენებლობაში და განაცხადა, რომ ეს იქნება "მნიშვნელოვანი ეტაპი ამ პროგრამის განვითარებაში და წინსვლა მთელ მსოფლიოში."
დიზაინი
სურ. 4. SABER ძრავის განლაგება
RB545-ის მსგავსად, SABER-ის დიზაინი უფრო ახლოსაა ტრადიციულ სარაკეტო ძრავასთან, ვიდრე საჰაერო რეაქტიულ თვითმფრინავთან. წინასწარ გაგრილებული ჰიბრიდული რეაქტიული / სარაკეტო ძრავა იყენებს თხევად წყალბადის საწვავს ოქსიდიზატორთან ერთად, რომელიც მიეწოდება აირისებრი ჰაერის სახით კომპრესორით ან თხევადი ჟანგბადით, რომელიც მიეწოდება საწვავის ავზებიდან ტურბო ტუმბოს მეშვეობით.
ძრავის წინა მხარეს არის მარტივი, ღერძულად სიმეტრიული, კონუსის ფორმის საჰაერო მიმღები, რომელიც ამუხრუჭებს ჰაერს ქვებგერითი სიჩქარით მხოლოდ ორი ასახული დარტყმის ტალღის გამოყენებით.
ჰაერის ნაწილი სითბოს გადამცვლელის მეშვეობით ძრავის ცენტრალურ ნაწილამდე გადის, დანარჩენი კი რგოლოვანი არხით მეორე წრეში გადადის, რომელიც ჩვეულებრივი რემჯეტის ძრავაა. ცენტრალური ნაწილი, რომელიც მდებარეობს სითბოს გადამცვლელის უკან, არის ტურბო დამტენი, რომელსაც მართავს ჰელიუმის გაზი, რომელიც ცირკულირებს ბრაიტონის ციკლის დახურულ არხში. კომპრესორის მიერ შეკუმშული ჰაერი მაღალი წნევით მიეწოდება კომბინირებული ციკლის სარაკეტო ძრავის ოთხ წვის კამერას.
სურ. 5. გამარტივებული SABER ძრავის ციკლი
სითბოს გადამცვლელი
სუპერ/ჰიპერბგერითი სიჩქარით ძრავში შესული ჰაერი დამუხრუჭების და ჰაერის მიმღებში შეკუმშვის შემდეგ ძალიან ცხელდება. რეაქტიულ ძრავებში მაღალი ტემპერატურა ტრადიციულად მკურნალობდა სპილენძზე ან ნიკელზე დაფუძნებული მძიმე შენადნობების გამოყენებით, კომპრესორის შეკუმშვის კოეფიციენტის შემცირებით, აგრეთვე სიჩქარის შემცირებით, რათა თავიდან იქნას აცილებული სტრუქტურის გადახურება და დნობა. ამასთან, ერთსაფეხურიანი კოსმოსური ხომალდისთვის ასეთი მძიმე მასალები გამოუყენებელია და საჭიროა მაქსიმალური ბიძგი ორბიტაზე უმოკლეს დროში შესვლისთვის, რათა მინიმუმამდე დაიყვანოს დანაკარგების სიმძიმე.
აირისებრი ჰელიუმის, როგორც სითბოს გადამზიდველის გამოყენებისას, სითბოს გადამცვლელში ჰაერი არსებითად გაცივდება 1000 ° C-დან -150 ° C-მდე, ამასთან, თავიდან აიცილებს ჰაერის გათხევადებას ან წყლის ორთქლის კონდენსაციას სითბოს გადამცვლელის კედლებზე.
სურ. 6. სითბოს გადამცვლელის ერთ-ერთი მოდულის მოდელირება
სითბოს გადამცვლელის წინა ვერსიებმა, როგორიცაა HOTOL პროექტში გამოყენებული, წყალბადის საწვავი პირდაპირ სითბოს გადამცვლელში გადადიოდა, მაგრამ ჰელიუმის გამოყენებამ, როგორც შუალედური წრედ ჰაერსა და ცივ საწვავს შორის, მოხსნა წყალბადის მყიფეობის პრობლემა სითბოს გადამცვლელის დიზაინში. . თუმცა, ჰაერის მკვეთრი გაგრილება გარკვეულ პრობლემებს გვპირდება - აუცილებელია სითბოს გადამცვლელის დაბლოკვის თავიდან აცილება გაყინული წყლის ორთქლით და სხვა ფრაქციებით. 2012 წლის ნოემბერში აჩვენეს სითბოს გადამცვლელის ნიმუში, რომელსაც შეუძლია ატმოსფერული ჰაერის გაგრილება -150 ° C-მდე 0,01 წამში.
SABER სითბოს გადამცვლელის ერთ-ერთი ინოვაციაა მილების სპირალური განლაგება მაცივართან, რაც გვპირდება მნიშვნელოვნად გაზრდის მის ეფექტურობას.
სურ. 7. SABER სითბოს გადამცვლელის პროტოტიპი
კომპრესორი
M = 5 სიჩქარით და 25 კილომეტრის სიმაღლეზე, რაც ორბიტაზე გასასვლელად საჭირო ორბიტალური სიჩქარისა და სიმაღლის 20%-ია, სითბოს გადამცვლელში გაცივებული ჰაერი შედის ძალიან ჩვეულებრივ ტურბოდამტენში, სტრუქტურულად მსგავსი ჩვეულებრივი ტურბორეაქტიულ რეაქტიულებში. ძრავები, მაგრამ უზრუნველყოფს უჩვეულოდ მაღალი შეკუმშვის კოეფიციენტს შემომავალი ჰაერის უკიდურესად დაბალი ტემპერატურის გამო. ეს საშუალებას აძლევს ჰაერს შეკუმშოს 140 ატმოსფერომდე მთავარი ძრავის წვის კამერებში შესვლამდე. ტურბორეაქტიული ძრავებისგან განსხვავებით, ტურბო დამტენი მართავს ჰელიუმის წრეში მდებარე ტურბინას და არა წვის პროდუქტების მოქმედებით, როგორც ჩვეულებრივ ტურბორეაქტიულ ძრავებში. ამრიგად, ტურბო დამტენი მუშაობს სითბოს გადამცვლელში გელის მიერ წარმოქმნილ სითბოზე.
ჰელიუმის ციკლი
სითბო ჰაერიდან ჰელიუმში გადადის. ჰელიუმ-ჰაერის სითბოს გადამცვლელიდან ცხელი ჰელიუმი გრილდება ჰელიუმ-წყალბადის სითბოს გადამცვლელში, რაც სითბოს ასხივებს თხევადი წყალბადის საწვავს. ჰელიუმის წრე მუშაობს ბრაიტონის ციკლის მიხედვით, როგორც ძრავის გასაგრილებლად კრიტიკულ წერტილებში, ასევე ენერგეტიკული ტურბინების და ძრავის მრავალი კომპონენტის მართვით. დანარჩენი თერმული ენერგია გამოიყენება წყალბადის ნაწილის აორთქლებისთვის, რომელიც იწვება გარე, პირდაპირი დინების წრედში.
მაყუჩი
ჰელიუმის გასაგრილებლად, ის ტუმბოს აზოტის ავზში. ამჟამად ტესტებისთვის გამოიყენება არა თხევადი აზოტი, არამედ წყალი, რომელიც აორთქლდება, ამცირებს ჰელიუმის ტემპერატურას და აქრობს გამონაბოლქვი აირების ხმაურს.
ძრავი
იმის გამო, რომ ჰიბრიდულ სარაკეტო ძრავას აქვს ნულოვანი სტატიკური ბიძგები, თვითმფრინავს შეუძლია აფრენა ნორმალურ, საჰაერო რეაქტიულ რეჟიმში, დახმარების გარეშე, როგორც ჩვეულებრივი ტურბორეაქტიული ძრავებით აღჭურვილი. ატმოსფერული წნევის ასვლისა და ვარდნისას უფრო და უფრო მეტი ჰაერი მიემართება კომპრესორისკენ და ჰაერის მიმღებში შეკუმშვის ეფექტურობა მხოლოდ მცირდება. ამ რეჟიმში, რეაქტიულ ძრავას შეუძლია იმუშაოს ბევრად უფრო მაღალ სიმაღლეზე, ვიდრე ეს ჩვეულებრივ იქნებოდა შესაძლებელი.
როდესაც მიიღწევა სიჩქარე M = 5,5, საჰაერო რეაქტიული ძრავა ხდება არაეფექტური და ითიშება და ახლა ბორტზე შენახული თხევადი ჟანგბადი და თხევადი წყალბადი შედის რაკეტის ძრავში, სანამ არ მიაღწევს ორბიტალურ სიჩქარეს (შედარებით M = 25). ტურბოტუმბოს ბლოკები ამოძრავებს იგივე ჰელიუმის სქემით, რომელიც ახლა სითბოს იღებს სპეციალურ „წინასწარ წვის კამერებში“.
წვის კამერის გაგრილების სისტემის უჩვეულო დიზაინის გადაწყვეტა - ოქსიდიზატორი (ჰაერი / თხევადი ჟანგბადი) გამოიყენება როგორც გამაგრილებელი თხევადი წყალბადის ნაცვლად, რათა თავიდან იქნას აცილებული წყალბადის გადაჭარბებული მოხმარება და სტექიომეტრიული თანაფარდობის დარღვევა (საწვავის თანაფარდობა ოქსიდიზატორთან). ).
მეორე მნიშვნელოვანი წერტილი არის გამანადგურებელი საქშენი. რეაქტიული საქშენის ეფექტურობა დამოკიდებულია მის გეომეტრიასა და ატმოსფერულ წნევაზე. მიუხედავად იმისა, რომ საქშენის გეომეტრია უცვლელი რჩება, წნევა მნიშვნელოვნად იცვლება სიმაღლესთან ერთად, შესაბამისად, ქვედა ატმოსფეროში მაღალი ეფექტურობის საქშენები მნიშვნელოვნად კარგავენ ეფექტურობას, როდესაც მიაღწევენ მაღალ სიმაღლეებს.
ტრადიციულ, მრავალსაფეხურიან სისტემებში ეს გადაილახება ფრენის თითოეული ეტაპისა და შესაბამისი ფაზის სხვადასხვა გეომეტრიის უბრალოდ გამოყენებით. მაგრამ ერთსაფეხურიან სისტემაში ჩვენ მუდმივად ვიყენებთ ერთსა და იმავე საქშენს.
სურ. 8. სხვადასხვა რეაქტიული საქშენების მუშაობის შედარება ატმოსფეროში და ვაკუუმში
როგორც გამოსავალი, დაგეგმილია სპეციალური გაფართოება-გადახრის (ED საქშენის) გამოყენება - STERN პროექტის ფარგლებში შემუშავებული რეგულირებადი გამანადგურებელი საქშენი, რომელიც შედგება ტრადიციული ზარისგან (თუმცა შედარებით მოკლეა, ვიდრე ჩვეულებრივი) და რეგულირებადი ცენტრალური სხეული, რომელიც არღვევს გაზის ნაკადს კედლებზე. ცენტრალური სხეულის პოზიციის შეცვლით, შესაძლებელია იმის უზრუნველყოფა, რომ გამონაბოლქვი არ დაიკავოს ქვედა ჭრილის მთელ არეალს, არამედ მხოლოდ რგოლურ მონაკვეთს, არეგულირებს მის მიერ დაკავებულ ადგილს ატმოსფერული წნევის შესაბამისად.
ასევე, მრავალკამერიან ძრავში, თქვენ შეგიძლიათ დაარეგულიროთ ბიძგების ვექტორი განივი კვეთის ფართობის შეცვლით და, შესაბამისად, თითოეული კამერის მთლიან ბიძგში წვლილის შეცვლით.
სურ. 9. გაფართოება-გადახრის ჭავლური საქშენი (ED საქშენი)
პირდაპირი დინების წრე
ჰაერის გათხევადების უარყოფამ გაზარდა ძრავის ეფექტურობა, ამცირებს გამაგრილებლის ღირებულებას ენტროპიის შემცირებით. თუმცა, ჰაერის მარტივი გაგრილებისთვისაც კი საჭიროა მეტი წყალბადი, ვიდრე შეიძლება დაიწვას ძრავის პირველად წრეში.
ჭარბი წყალბადი გამოიყოფა ბორტზე, მაგრამ არა მხოლოდ ასე, არამედ იწვება რამდენიმე წვის კამერაში, რომლებიც განლაგებულია გარე რგოლოვანი ჰაერის არხში, რომელიც ქმნის ძრავის პირდაპირ ნაკადის ნაწილს, რომელშიც ჰაერი შევიდა. შემოდის სითბოს გადამცვლელის გვერდის ავლით. მეორე, პირდაპირი ნაკადის წრე ამცირებს დანაკარგებს ჰაერის წინააღმდეგობის გამო, რომელიც არ შედის სითბოს გადამცვლელში და ასევე უზრუნველყოფს გარკვეულ ბიძგს.
დაბალ სიჩქარეზე ჰაერის ძალიან დიდი რაოდენობა გვერდს უვლის სითბოს გადამცვლელს/კომპრესორს და სიჩქარის მატებასთან ერთად, ეფექტურობის შესანარჩუნებლად, ჰაერის უმეტესი ნაწილი, პირიქით, შედის კომპრესორში.
ეს განასხვავებს სისტემას ტურბო-პირდაპირი ნაკადის ძრავისგან, სადაც ყველაფერი ზუსტად საპირისპიროა - დაბალი სიჩქარით ჰაერის დიდი მასები გადის კომპრესორში, ხოლო მაღალი სიჩქარით - მის გვერდის ავლით, პირდაპირი დინების წრეში, რაც ხდება ასე. ეფექტურია, რომ იგი იღებს წამყვან როლს.
Შესრულება
SABER-ის სავარაუდო ბიძგი-წონის თანაფარდობა არის 14 ერთეულზე მეტი, ხოლო ჩვეულებრივი რეაქტიული ძრავების ბიძგს-წონის თანაფარდობა 5-ის ფარგლებშია და მხოლოდ 2-ს ზებგერითი რეაქტიული ძრავებისთვის. ეს მაღალი შესრულება მოდის სუპერგაციებული ჰაერის გამოყენებით, რომელიც ხდება ძალიან მკვრივი და საჭიროებს ნაკლებ შეკუმშვას და რაც მთავარია, დაბალი ოპერაციული ტემპერატურა შესაძლებელს ხდის მსუბუქი შენადნობების გამოყენებას ძრავის დიზაინის უმეტესობისთვის. საერთო შესრულება გვპირდება უფრო მაღალი ვიდრე RB545 ან ზებგერითი ramjet ძრავები.
ძრავას აქვს მაღალი სპეციფიკური იმპულსი ატმოსფეროში, რომელიც აღწევს 3500 წმ. შედარებისთვის, ჩვეულებრივ სარაკეტო ძრავას აქვს სპეციფიური იმპულსი მაქსიმუმ 450, და იმედისმომცემი "თერმული" ბირთვული სარაკეტო ძრავაც კი გვპირდება, რომ მიაღწევს მხოლოდ 900 წამს.
საწვავის მაღალი ეფექტურობისა და ძრავის დაბალი მასის ერთობლიობა Skylon-ს აძლევს შესაძლებლობას მიაღწიოს ორბიტას ერთსაფეხურიან რეჟიმში, ოპერირებისას ჰაერის რეაქტიული თვითმფრინავის სახით M = 5.14 სიჩქარით და 28.5 კმ სიმაღლეზე. ამ შემთხვევაში, კოსმოსური მანქანა მიაღწევს ორბიტას დიდი ტვირთამწეობით აფრენის წონასთან შედარებით, რაც მანამდე ვერ მოხერხდა რაიმე არაბირთვული სატრანსპორტო საშუალებით.
RB545-ის მსგავსად, წინასწარი გაგრილების იდეა ზრდის სისტემის მასას და სირთულეს, რაც ჩვეულებრივ სარაკეტო სისტემების დაპროექტების საწინააღმდეგო იქნება. ასევე სითბოს გადამცვლელი არის SABER ძრავის დიზაინის ძალიან აგრესიული და რთული ნაწილი. მართალია, უნდა აღინიშნოს, რომ ამ სითბოს გადამცვლელის მასა ვარაუდობენ, რომ სიდიდის რიგით ნაკლებია, ვიდრე არსებული ნიმუშები, და ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ ამის მიღწევა შესაძლებელია. ექსპერიმენტულმა სითბოს გადამცვლელმა მიაღწია სითბოს გადაცემას თითქმის 1 გვტ/მ2, რაც მსოფლიო რეკორდად ითვლება. უკვე დამზადებულია მომავალი სითბოს გადამცვლელის მცირე მოდულები.
სისტემის დამატებითი წონიდან დანაკარგები კომპენსირდება დახურულ ციკლში (სითბომცვლელი-ტურბო დამტენი), ისევე როგორც Skylon ფრთების დამატებითი წონა ზრდის სისტემის საერთო წონას და ასევე ხელს უწყობს ეფექტურობის საერთო ზრდას. მის შესამცირებლად. ეს მეტწილად კომპენსირდება ფრენის სხვადასხვა ბილიკით. ჩვეულებრივი გამშვები მანქანები იშვებიან ვერტიკალურად, უკიდურესად დაბალი სიჩქარით (თუ ვსაუბრობთ ტანგენციალურ და არა ნორმალურ სიჩქარეზე), ეს ერთი შეხედვით არაეფექტური ნაბიჯი საშუალებას გაძლევთ სწრაფად გახვრეტით ატმოსფერო და მოიპოვოთ ტანგენციალური სიჩქარე უკვე უჰაერო გარემოში, სიჩქარის დაკარგვის გარეშე ხახუნის გამო. ჰაერი...
ამავდროულად, SABER ძრავის საწვავის მაღალი ეფექტურობა იძლევა ძალიან ნაზ აწევას (როდესაც სიჩქარის ტანგენციალური ვიდრე ნორმალური კომპონენტი იზრდება), ჰაერი უფრო მეტად უწყობს ხელს, ვიდრე ანელებს სისტემას (ოქსიდიზატორი და სამუშაო სითხე ძრავა, ამწე ფრთებისთვის), რაც იწვევს საწვავის გაცილებით ნაკლებ მოხმარებას ორბიტალური სიჩქარის მისაღწევად.
ზოგიერთი მახასიათებელი
ბათილი ბიძგი - 2940 კნ
ბიძგი ზღვის დონეზე - 1960 კნ
ბიძგებისა და წონის თანაფარდობა (ძრავა) - დაახლოებით 14 (ატმოსფეროში)
სპეციფიკური იმპულსი ვაკუუმში - 460 წმ
სპეციფიკური იმპულსი ზღვის დონეზე - 3600 წმ
უპირატესობები
ტრადიციული სარაკეტო ძრავებისგან განსხვავებით და სხვა ტიპის რეაქტიული ძრავებისგან განსხვავებით, ჰიბრიდულ რეაქტიულ ძრავას შეუძლია გამოიყენოს ჰაერი საწვავის დასაწვავად, ამცირებს საწვავის საჭირო წონას, რითაც გაზრდის ტვირთის წონას.
რეაქტიულმა და სკრამჯეტის ძრავებმა დიდი დრო უნდა გაატარონ ქვედა ატმოსფეროში, რათა მიაღწიონ ორბიტაზე საკმარის სიჩქარეს, რაც წინა პლანზე აჩენს ჰიპერბგერით ინტენსიურ გაცხელების პრობლემას, ასევე მნიშვნელოვანი წონის დაკლებას. და თერმული დაცვის სირთულე.
ჰიბრიდულ რეაქტიულ ძრავას, როგორიცაა SABER, სჭირდება მხოლოდ დაბალი ჰიპერბგერითი სიჩქარის მიღწევა (გავიხსენოთ: ჰიპერბგერა არის ყველაფერი M = 5-ის შემდეგ, ამიტომ M = 5.14 არის ჰიპერბგერითი სიჩქარის დიაპაზონის დასაწყისი) ქვედა ატმოსფეროში, დახურულ ციკლზე გადასვლამდე. და ციცაბო ასვლა სარაკეტო რეჟიმში აჩქარებით.
რამჯეტის ან სკრამჯეტის ძრავისგან განსხვავებით, SABER-ს შეუძლია უზრუნველყოს მაღალი ბიძგი ნულიდან M = 5.14-მდე, მიწიდან მაღალ სიმაღლეებამდე, მაღალი ეფექტურობით მთელ დიაპაზონში. გარდა ამისა, ნულოვანი სიჩქარით ბიძგის შექმნის შესაძლებლობა ნიშნავს, რომ ძრავის ტესტირება შესაძლებელია ადგილზე, რაც მნიშვნელოვნად ამცირებს განვითარების ხარჯებს.
თქვენს ყურადღებას ასევე გთავაზობთ რამდენიმე ბმული.
ავიაციის ისტორიას ახასიათებს მუდმივი ბრძოლა თვითმფრინავების სიჩქარის გაზრდისთვის. პირველი ოფიციალურად დაფიქსირებული მსოფლიო სიჩქარის რეკორდი, რომელიც დამყარდა 1906 წელს, იყო მხოლოდ 41,3 კილომეტრი საათში. 1910 წლისთვის საუკეთესო თვითმფრინავის სიჩქარე საათში 110 კილომეტრამდე გაიზარდა. RBVZ-16 გამანადგურებელმა თვითმფრინავმა, რომელიც აშენდა რუსეთ-ბალტიის ქარხანაში ჯერ კიდევ პირველი მსოფლიო ომის საწყის პერიოდში, ჰქონდა მაქსიმალური ფრენის სიჩქარე საათში 153 კილომეტრი. მეორე მსოფლიო ომის დასაწყისისთვის კი უკვე აღარ არსებობდა ცალკეული მანქანები - ათასობით თვითმფრინავი დაფრინავდა საათში 500 კილომეტრზე მეტი სიჩქარით.
მექანიკიდან ცნობილია, რომ თვითმფრინავის მოძრაობის უზრუნველსაყოფად საჭირო სიმძლავრე უდრის ბიძგების ძალისა და მისი სიჩქარის ნამრავლს. ამრიგად, სიმძლავრე იზრდება სიჩქარის კუბის პროპორციულად. შესაბამისად, პროპელებით მართული თვითმფრინავის ფრენის სიჩქარის გაორმაგებისთვის საჭიროა მისი ძრავების სიმძლავრე რვაჯერ გაიზარდოს. ეს იწვევს ელექტროსადგურის წონის ზრდას და საწვავის მოხმარების მნიშვნელოვან ზრდას. გამოთვლები აჩვენებს, რომ თვითმფრინავის სიჩქარის გაორმაგება, რაც გამოიწვევს მისი წონისა და ზომის ზრდას, აუცილებელია დგუშის ძრავის სიმძლავრე 15-20-ჯერ გაიზარდოს.
მაგრამ დაწყებული ფრენის სიჩქარიდან 700-800 კილომეტრი საათში და რაც უფრო უახლოვდება ხმის სიჩქარეს, ჰაერის წინააღმდეგობა კიდევ უფრო მკვეთრად იზრდება. გარდა ამისა, პროპელერის ეფექტურობა საკმაოდ მაღალია მხოლოდ ფრენის სიჩქარეზე, რომელიც არ აღემატება 700-800 კილომეტრს საათში. სიჩქარის შემდგომი მატებასთან ერთად ის მკვეთრად მცირდება. ამიტომ, თვითმფრინავის დიზაინერების მთელი ძალისხმევის მიუხედავად, დგუშიანი ძრავებით საუკეთესო გამანადგურებელ თვითმფრინავსაც კი, რომლის სიმძლავრეა 2500-3000 ცხენის ძალა, არ ჰქონდა მაქსიმალური ჰორიზონტალური ფრენის სიჩქარე, რომელიც აღემატება 800 კილომეტრს საათში.
როგორც ხედავთ, მაღალი სიმაღლეების დასაუფლებლად და სიჩქარის კიდევ უფრო გაზრდისთვის საჭირო იყო ახალი თვითმფრინავის ძრავა, რომლის ბიძგი და სიმძლავრე არ შემცირდებოდა, არამედ გაიზრდებოდა ფრენის სიჩქარის მატებასთან ერთად.
და შეიქმნა ასეთი ძრავა. ეს არის თვითმფრინავის რეაქტიული ძრავა. ის ბევრად უფრო მძლავრი და მსუბუქი იყო, ვიდრე პროპელერზე მომუშავე ნაყარი დანადგარები. ამ ძრავის გამოყენებამ საბოლოოდ მისცა ავიაციას ხმის ბარიერის გადალახვის საშუალება.
რეაქტიული ძრავების მუშაობის პრინციპი და კლასიფიკაცია
იმის გასაგებად, თუ როგორ მუშაობს რეაქტიული ძრავა, გავიხსენოთ რა ხდება ნებისმიერი ცეცხლსასროლი იარაღის გასროლისას. ვინც ისროლა იარაღიდან ან პისტოლეტით, იცის უკუცემის ეფექტი. გასროლის მომენტში ფხვნილი აირები თანაბრად იჭერს ყველა მიმართულებით უზარმაზარი ძალით. ამ ზეწოლას ექვემდებარება ლულის შიდა კედლები, ტყვიის ან ჭურვის ქვედა ნაწილი და ყდის ქვედა ნაწილი, რომელსაც უჭირავს სამაგრი.
ლულის კედლებზე ზეწოლის ძალები ურთიერთდაბალანსებულია. საწვავი აირების წნევა ტყვიაზე (ჭურჭელზე) აყრის მას თოფიდან (იარაღიდან), ხოლო ყდის ძირზე გაზების წნევა უკუცემის მიზეზია.
უკუცემის გაკეთება მარტივია და უწყვეტი მოძრაობის წყაროა. წარმოვიდგინოთ, მაგალითად, რომ მსუბუქ ეტლზე ქვეითი ტყვიამფრქვევი დავაყენეთ. შემდეგ, ტყვიამფრქვევიდან განუწყვეტელი სროლით, ის გადატრიალდება უკუცემის ზემოქმედებით ცეცხლის მიმართულების საწინააღმდეგო მიმართულებით.
რეაქტიული ძრავის მუშაობა ეფუძნება ამ პრინციპს. რეაქტიული ძრავის მოძრაობის წყაროა გაზის ჭავლის რეაქცია ან უკუქცევა.
დახურული ჭურჭელი შეიცავს შეკუმშულ გაზს. გაზის წნევა თანაბრად ნაწილდება ჭურჭლის კედლებზე, რომელიც სტაციონარული რჩება. მაგრამ თუ ჭურჭლის ერთ-ერთი ბოლო კედელი ამოღებულია, მაშინ შეკუმშული გაზი, რომელიც გაფართოებისკენ მიდრეკილია, დაიწყებს სწრაფად გადინებას ხვრელიდან.
გაზის წნევა ხვრელის მოპირდაპირე კედელზე აღარ იქნება დაბალანსებული და ჭურჭელი, თუ ის არ არის დამაგრებული, დაიწყებს მოძრაობას. მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ რაც უფრო მაღალია გაზის წნევა, მით უფრო მაღალია მისი გადინების სიჩქარე და უფრო სწრაფად მოძრაობს ხომალდი.
რეაქტიული ძრავის მუშაობისთვის საკმარისია ტანკში დენთის ან სხვა წვადი ნივთიერების დაწვა. შემდეგ ჭურჭელში ჭარბი წნევა აიძულებს გაზებს განუწყვეტლივ გამოვიდეს წვის პროდუქტების ჭავლის სახით ატმოსფეროში უფრო მაღალი სიჩქარით, რაც უფრო მაღალია წნევა თავად წყალსაცავში და მით უფრო დაბალია წნევა გარეთ. ჭურჭლიდან გაზების გადინება ხდება წნევის ძალის გავლენის ქვეშ, რომელიც ემთხვევა ხვრელში გამავალი ჭავლის მიმართულებას. შესაბამისად, აუცილებლად გაჩნდება თანაბარი სიდიდისა და საპირისპირო მიმართულების სხვა ძალა. სწორედ ის განახორციელებს ტანკის მოძრაობას.
ამ ძალას რეაქტიული ბიძგების ძალას უწოდებენ.
ყველა რეაქტიული ძრავა შეიძლება დაიყოს რამდენიმე ძირითად კლასად. განვიხილოთ რეაქტიული ძრავების დაჯგუფება მათში გამოყენებული ოქსიდიზატორის ტიპის მიხედვით.
პირველ ჯგუფში შედის რეაქტიული ძრავები საკუთარი ოქსიდიზატორით, ე.წ. ეს ჯგუფი, თავის მხრივ, შედგება ორი კლასისგან: PRD - ფხვნილის რეაქტიული ძრავები და LPRE - თხევადი რეაქტიული ძრავები.
საწვავის რეაქტიულ ძრავებში საწვავი ერთდროულად შეიცავს საწვავს და მისი წვისთვის აუცილებელ ჟანგვის აგენტს. უმარტივესი PRD არის ცნობილი ფეიერვერკის რაკეტა. ასეთ ძრავში ფხვნილი იწვის რამდენიმე წამში ან თუნდაც წამის ნაწილებში. ამ შემთხვევაში განვითარებული რეაქტიული ბიძგი საკმაოდ მნიშვნელოვანია. საწვავის მიწოდება შეზღუდულია წვის კამერის მოცულობით. 
კონსტრუქციული თვალსაზრისით, JDP ძალიან მარტივია. ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ერთეული, რომელიც მუშაობს მოკლე დროში, მაგრამ მაინც ქმნის საკმარისად დიდ წევის ძალას.
თხევადი რეაქტიული ძრავებში საწვავი შედგება წვადი სითხისგან (ჩვეულებრივ ნავთი ან ალკოჰოლი) და თხევადი ჟანგბადი ან ჟანგბადის შემცველი ნივთიერები (როგორიცაა წყალბადის ზეჟანგი ან აზოტის მჟავა). ჟანგბადს ან მის შემცვლელ ნივთიერებას, რომელიც აუცილებელია საწვავის დასაწვავად, ჩვეულებრივ უწოდებენ ჟანგვის აგენტს. თხევადი საწვავის ძრავის მუშაობის დროს საწვავი და ოქსიდიზატორი მუდმივად იკვებება წვის კამერაში; წვის პროდუქტები გამოიდევნება გარედან საქშენის მეშვეობით.
თხევადი და ფხვნილის რეაქტიული ძრავები, სხვებისგან განსხვავებით, შეუძლიათ იმუშაონ უჰაერო სივრცეში.
მეორე ჯგუფს ქმნიან საჰაერო რეაქტიული ძრავები - WFD, ჰაერიდან ოქსიდიზატორის გამოყენებით. ისინი, თავის მხრივ, იყოფა სამ კლასად: ramjet ძრავები (ramjets), pulsating VRMs (PuVRDs) და turbojet ძრავები (turbojet ძრავები).
პირდაპირი ნაკადის (ან კომპრესორის გარეშე) VRM-ში, საწვავი იწვება წვის პალატაში ატმოსფერულ ჰაერში, რომელიც შეკუმშულია საკუთარი მაღალი სიჩქარის წნევით. ჰაერის შეკუმშვა ხორციელდება ბერნულის კანონის მიხედვით. ამ კანონის თანახმად, როდესაც სითხე ან აირი მოძრაობს გაფართოებულ არხზე, ჭავლის სიჩქარე მცირდება, რაც იწვევს გაზის ან სითხის წნევის მატებას.
ამისთვის რემჯეტში გათვალისწინებულია დიფუზორი - გაფართოებული არხი, რომლის მეშვეობითაც ატმოსფერული ჰაერი შედის წვის პალატაში.
საქშენის გამოსასვლელი ფართობი ჩვეულებრივ ბევრად უფრო დიდია, ვიდრე დიფუზორის შესასვლელი. გარდა ამისა, წნევა ნაწილდება დიფუზორის ზედაპირზე განსხვავებულად და აქვს უფრო დიდი მნიშვნელობები, ვიდრე საქშენის კედლებზე. ყველა ამ ძალების მოქმედების შედეგად წარმოიქმნება რეაქტიული ბიძგი.
რეაქტიული რეაქტიული ძრავის ეფექტურობა 1000 კილომეტრი საათში ფრენის სიჩქარით არის დაახლოებით 8-9%. და ამ სიჩქარის 2-ჯერ გაზრდით, ეფექტურობა ზოგიერთ შემთხვევაში შეიძლება მიაღწიოს 30% -ს - უფრო მაღალი ვიდრე დგუშიანი თვითმფრინავის ძრავა. მაგრამ უნდა აღინიშნოს, რომ რემჯეტს აქვს მნიშვნელოვანი ნაკლი: ასეთი ძრავა არ უზრუნველყოფს ადგილზე ბიძგს და, შესაბამისად, ვერ უზრუნველყოფს თვითმფრინავის დამოუკიდებელ აფრენას.
ტურბორეაქტიული ძრავა (ტურბორეაქტიული ძრავა) უფრო რთულია. ფრენისას, შემომავალი ჰაერი გადის წინა შესასვლელიდან კომპრესორამდე და რამდენჯერმე იკუმშება. კომპრესორის მიერ შეკუმშული ჰაერი შედის წვის პალატაში, სადაც თხევადი საწვავი (ჩვეულებრივ ნავთი) შეჰყავთ; ამ ნარევის წვის დროს წარმოქმნილი აირები მიეწოდება გაზის ტურბინის პირებს.
ტურბინის დისკი დამაგრებულია იმავე ლილვზე კომპრესორის ბორბალთან ერთად, ამიტომ ტურბინაში გამავალი ცხელი აირები კომპრესორთან ერთად ბრუნავს მას. ტურბინიდან აირები შედიან საქშენში. აქ მათი წნევა ეცემა და მათი სიჩქარე იზრდება. გაზის ჭავლი, რომელიც ტოვებს ძრავას, ქმნის რეაქტიულ ბიძგს.
ramjet VRM-ისგან განსხვავებით, ტურბორეაქტიულ ძრავას შეუძლია განავითაროს ბიძგი ადგილზე მუშაობის დროსაც კი. მას შეუძლია დამოუკიდებლად უზრუნველყოს თვითმფრინავის აფრენა. ტურბორეაქტიული ძრავის დასაწყებად გამოიყენება სპეციალური სასტარტო მოწყობილობები: ელექტრო დამწყები და გაზის ტურბინის დამწყები.
ტურბორეაქტიული ძრავის ეფექტურობა ხმის ფრენის სიჩქარემდე ბევრად უფრო მაღალია, ვიდრე რამჯეტის ძრავის ეფექტურობა. და მხოლოდ ზებგერითი სიჩქარით 2000 კილომეტრი საათში, საწვავის მოხმარება ორივე ტიპის ძრავისთვის ხდება დაახლოებით იგივე.
რეაქტიული თვითმფრინავების განვითარების მოკლე ისტორია
ყველაზე ცნობილი და მარტივი რეაქტიული ძრავა არის ფხვნილის რაკეტა, რომელიც გამოიგონეს მრავალი საუკუნის წინ ძველ ჩინეთში. ბუნებრივია, ფხვნილი რაკეტა აღმოჩნდა პირველი რეაქტიული ძრავა, რომლის გამოყენებაც სცადეს თვითმფრინავის ელექტროსადგურად.
30-იანი წლების დასაწყისში სსრკ-ში დაიწყო მუშაობა თვითმფრინავისთვის რეაქტიული ძრავის შექმნაზე. ჯერ კიდევ 1920 წელს საბჭოთა ინჟინერმა F.A. Tsander-მა წამოაყენა იდეა მაღალი სიმაღლის სარაკეტო თვითმფრინავის შესახებ. მისი OR-2 ძრავა, რომელიც მუშაობდა ბენზინზე და თხევად ჟანგბადზე, განკუთვნილი იყო თვითმფრინავის პროტოტიპზე დასაყენებლად.
გერმანიაში ინჟინრების ვალიერის, სენგერის, ოპელისა და სტამერის მონაწილეობით, 1926 წლიდან სისტემატურად ტარდებოდა ექსპერიმენტები ფხვნილის რაკეტებით, რომლებიც დამონტაჟებული იყო მანქანაზე, ველოსიპედზე, სარკინიგზო ვაგონზე და ბოლოს, თვითმფრინავზე. 1928 წელს მიიღეს პირველი პრაქტიკული შედეგები: სარაკეტო მანქანამ აჩვენა სიჩქარე დაახლოებით 100 კმ / სთ, ხოლო სარკინიგზო ვაგონი - 300 კმ / სთ-მდე. იმავე წლის ივნისში განხორციელდა თვითმფრინავის პირველი ფრენა ფხვნილის რეაქტიული ძრავით. 30 მ სიმაღლეზე ამ თვითმფრინავმა გაფრინდა 1,5 კმ, ჰაერში მხოლოდ ერთი წუთი დარჩა. ერთ წელზე ცოტა მეტი ხნის შემდეგ, ფრენა განმეორდა და ფრენის სიჩქარე 150 კმ / სთ იყო მიღწეული.
ჩვენი საუკუნის 30-იანი წლების ბოლოს სხვადასხვა ქვეყანაში ჩატარდა კვლევა, დიზაინი და ექსპერიმენტული სამუშაოები რეაქტიული ძრავებით თვითმფრინავების შექმნაზე.
1939 წელს სსრკ-ში ჩატარდა რამჯეტის ძრავების (რამჯეტის ძრავების) ფრენის ტესტები I-15 თვითმფრინავზე, რომელიც შექმნილია NN Polikarpov-ის მიერ. მერკულოვის მიერ შექმნილი რამჯეტის ძრავა დამონტაჟდა თვითმფრინავის ქვედა თვითმფრინავებზე, როგორც დამატებითი ძრავა. პირველი ფრენები ჩაატარა გამოცდილმა პილოტმა P.E. Loginov-მა. მოცემულ სიმაღლეზე მან მანქანა მაქსიმალურ სიჩქარემდე ააჩქარა და რეაქტიული ძრავები ჩართო. დამატებითი ramjet ძრავების ბიძგმა გაზარდა ფრენის მაქსიმალური სიჩქარე. 1939 წელს შეიმუშავეს ძრავის საიმედო გაშვება ფრენისას და წვის პროცესის სტაბილურობა. ფრენისას პილოტს შეეძლო არაერთხელ ჩართო და გამორთო ძრავა და შეცვალოს მისი ბიძგი. 1940 წლის 25 იანვარს, ქარხნის მიერ ძრავების დამუშავების და მათი უსაფრთხოების შემოწმების შემდეგ, ჩატარდა ოფიციალური გამოცდა მრავალ ფრენაზე - თვითმფრინავის ფრენა რამჯეტის ძრავით. მოსკოვის ფრუნზეს ცენტრალური აეროდრომიდან დაწყებული, პილოტმა ლოგინოვმა დაბალ სიმაღლეზე ჩართო თავისი რეაქტიული ძრავები და რამდენიმე წრე გააკეთა აეროდრომის ტერიტორიაზე.
მფრინავი ლოგინოვის ეს ფრენები 1939 და 1940 წლებში იყო პირველი ფრენები თვითმფრინავზე დამხმარე რამჯეტი ძრავებით. მის შემდეგ, ამ ძრავის ტესტირებაში მონაწილეობა მიიღეს საცდელმა პილოტებმა N.A. Sopotsko, A.V. Davydov და A.I. ჟუკოვმა. 1940 წლის ზაფხულში ეს ძრავები დამონტაჟდა და გამოსცადა NN პოლიკარპოვის მიერ დაპროექტებულ I-153 „ჩაიკა“ გამანადგურებელზე. მათ თვითმფრინავის სიჩქარე 40-50 კმ/სთ-ით გაზარდეს.
თუმცა, ფრენის სიჩქარის დროს, რომელიც შეიძლება განვითარდეს პროპელერიანი თვითმფრინავით, დამატებითი კომპრესორების გარეშე საჰაერო რეაქტიული ძრავები მოიხმარდნენ უამრავ საწვავს. რემჯეტს აქვს კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ნაკლი: ასეთი ძრავა არ უზრუნველყოფს ბიძგს ადგილზე და, შესაბამისად, ვერ უზრუნველყოფს თვითმფრინავის დამოუკიდებელ აფრენას. ეს ნიშნავს, რომ მსგავსი ძრავის მქონე თვითმფრინავი აუცილებლად უნდა იყოს აღჭურვილი რაიმე სახის დამხმარე გამშვები ელექტროსადგურით, მაგალითად, პროპელერით, წინააღმდეგ შემთხვევაში ის არ აფრინდება.
30-იანი წლების ბოლოს - ჩვენი საუკუნის 40-იანი წლების დასაწყისში შემუშავდა და გამოცდა პირველი თვითმფრინავი სხვა ტიპის რეაქტიული ძრავებით.
ერთ-ერთი პირველი ადამიანის ფრენა თვითმფრინავზე თხევადი ძრავის რეაქტიული ძრავით (LPRE) ასევე შესრულდა სსრკ-ში. საბჭოთა პილოტმა V.P. Fedorov-მა 1940 წლის თებერვალში გამოსცადა ჰაერში რუსული წარმოების თხევადი საწვავი ძრავა. ფრენის ტესტებს წინ უძღოდა უამრავი მოსამზადებელი სამუშაო. ინჟინერ L.S. დუშკინის მიერ შემუშავებული ცვლადი ბიძგის თხევადი საწვავი ძრავა გაიარა კომპლექსური ქარხნული გამოცდები სტენდზე. შემდეგ იგი დამონტაჟდა გლაიდერზე, რომელიც შექმნილია S.P. Korolev-ის მიერ. მას შემდეგ, რაც ძრავამ წარმატებით გაიარა სახმელეთო ტესტები პლანერზე, დაიწყო ფრენის ტესტები. რეაქტიული თვითმფრინავი ჩვეულებრივი პროპელური თვითმფრინავით 2 კმ სიმაღლეზე გაიყვანეს. ამ სიმაღლეზე პილოტმა ფედოროვმა კაბელი გაშალა და ბუქსირ თვითმფრინავიდან გარკვეული მანძილის გაფრენის შემდეგ ჩართა თხევადი საწვავის ძრავა. ძრავა სტაბილურად მუშაობდა, სანამ საწვავი მთლიანად არ მოიხმარებოდა. საავტომობილო ფრენის ბოლოს პილოტმა უსაფრთხოდ შეხედა და დაეშვა აეროდრომზე.
ეს ფრენის ტესტები მნიშვნელოვანი ნაბიჯი იყო მაღალსიჩქარიანი რეაქტიული თვითმფრინავის შექმნისკენ.
მალე საბჭოთა დიზაინერმა ვ.ფ.ბოლხოვიტინოვმა დააპროექტა თვითმფრინავი, რომელზედაც ელექტროსადგურად გამოიყენებოდა L.S. დუშკინის LPRE. ომის დროს არსებული სირთულეების მიუხედავად, ძრავა უკვე აშენდა 1941 წლის დეკემბერში. პარალელურად, თვითმფრინავის შექმნა დაიწყო. მსოფლიოში პირველი თხევადი საწვავის გამანადგურებლის დიზაინი და მშენებლობა დასრულდა რეკორდულ დროში: სულ რაღაც 40 დღეში. პარალელურად, საფრენოსნო გამოცდებისთვის მზადება მიმდინარეობდა. საცდელ მფრინავ კაპიტან გ.ია.ბახჩივანჯის დაევალა პირველი ტესტების ჩატარება ახალი აპარატის ჰაერში, რომელმაც მიიღო ნიშანი „BI“.
1942 წლის 15 მაისს შედგა საბრძოლო თვითმფრინავის პირველი ფრენა LPRE-ით. ეს იყო პატარა, ბასრი ცხვირიანი მონოპლანი, ასაწევი სადესანტო და კუდის ბორბალი. ფიუზელაჟის წინა ნაწილში მოთავსებული იყო 20 მმ კალიბრის ორი იარაღი, მათთვის საბრძოლო საბრძოლო მასალა და რადიო აღჭურვილობა. გარდა ამისა, მდებარეობდა კაბინეტი, დაფარული ტილოებით და საწვავის ავზები. ძრავა მდებარეობდა კუდის განყოფილებაში. ფრენის ტესტები წარმატებული იყო.
დიდი სამამულო ომის დროს საბჭოთა თვითმფრინავების დიზაინერები მუშაობდნენ სხვა ტიპის მებრძოლებზე LPRE-ით. საპროექტო ჯგუფმა, NN პოლიკარპოვის ხელმძღვანელობით, შექმნა საბრძოლო თვითმფრინავი Malyutka. დიზაინერების კიდევ ერთმა გუნდმა, რომელსაც ხელმძღვანელობდა M.K. Tikhonravov, შეიმუშავა "302" ბრენდის გამანადგურებელი.
საბრძოლო რეაქტიული თვითმფრინავების შექმნაზე მუშაობა ფართოდ განხორციელდა საზღვარგარეთ.
1942 წლის ივნისში შედგა მესერშმიტის მიერ დაპროექტებული გერმანული გამანადგურებელი გამანადგურებელი „Me-163“-ის პირველი ფრენა. ამ თვითმფრინავის მხოლოდ მეცხრე ვერსია მასობრივ წარმოებაში შევიდა 1944 წელს.
პირველად ეს თვითმფრინავი თხევადი საწვავი ძრავით გამოიყენეს საბრძოლო ვითარებაში 1944 წლის შუა რიცხვებში მოკავშირეთა ძალების მიერ საფრანგეთში შეჭრის დროს. იგი გამიზნული იყო მტრის ბომბდამშენებთან და მებრძოლებთან გერმანიის ტერიტორიაზე. თვითმფრინავი იყო მონოპლანი ჰორიზონტალური კუდის გარეშე, რაც შესაძლებელი გახდა ფრთის დიდი დარტყმის გამო.
ფიუზელაჟი გამარტივდა. თვითმფრინავის გარე ზედაპირები ძალიან გლუვი იყო. ფიუზელაჟის ცხვირის ნაწილში იყო ქარის წისქვილი, რომელიც მართავდა თვითმფრინავის ელექტრული სისტემის გენერატორს. ფიუზელაჟის კუდის განყოფილებაში დამონტაჟდა თხევადი საწვავი ძრავა 15 კნ-მდე ბიძგით. ძრავის კორპუსსა და მანქანის კანს შორის იყო ცეცხლგამძლე შუასადებები. საწვავის ავზები განლაგებული იყო ფრთებში, ხოლო ჟანგვის ავზები განლაგებული იყო ფიუზელაჟის შიგნით. თვითმფრინავში არ იყო ჩვეულებრივი სადესანტო მოწყობილობა. აფრენა მოხდა სპეციალური გამშვები ურიკისა და კუდის ბორბლის გამოყენებით. აფრენისთანავე, ეს ურიკა ჩამოაგდეს და კუდის ბორბალი აიღეს ფიუზელაჟში. თვითმფრინავს მართავდნენ საჭის საშუალებით, ჩვეულებისამებრ დაყენებული კელის უკან და ფრთის სიბრტყეში მოთავსებული ლიფტები, რომლებიც ასევე იყო ალერონები. დაშვება განხორციელდა დაახლოებით 1,8 მეტრის სიგრძის ფოლადის სადესანტო თხილამურზე 16 სანტიმეტრი სიგანის მორბენალით. როგორც წესი, თვითმფრინავი აფრინდა მასზე დამონტაჟებული ძრავის ბიძგის გამოყენებით. თუმცა, როგორც დიზაინერმა ჩათვალა, შესაძლებელი იყო შეჩერებული გამშვები რაკეტების გამოყენება, რომლებიც ჩამოაგდეს აფრენის შემდეგ, ასევე სხვა თვითმფრინავით სასურველ სიმაღლეზე ბუქსირების შესაძლებლობა. როდესაც სარაკეტო ძრავა მუშაობდა სრული ბიძგის რეჟიმში, თვითმფრინავს შეეძლო თითქმის ვერტიკალურად ასვლა. თვითმფრინავის ფრთების სიგრძე იყო 9,3 მეტრი, სიგრძე დაახლოებით 6 მეტრი. ფრენის წონა აფრენისას იყო 4,1 ტონა, დაშვებისას - 2,1 ტონა; შესაბამისად, საავტომობილო ფრენის მთელი დროის განმავლობაში თვითმფრინავი თითქმის ორჯერ მსუბუქი გახდა - დაახლოებით 2 ტონა საწვავი მოიხმარა. აფრენა 900 მეტრზე მეტი იყო, ასვლის სიჩქარე წამში 150 მეტრამდე იყო. თვითმფრინავმა აფრენიდან 2,5 წუთის შემდეგ 6 კილომეტრის სიმაღლეს მიაღწია. მანქანის ჭერი 13,2 კილომეტრი იყო. სარაკეტო ძრავის უწყვეტი მუშაობით ფრენა 8 წუთამდე გაგრძელდა. ჩვეულებრივ, საბრძოლო სიმაღლეზე მიღწევისას ძრავა არ მუშაობდა განუწყვეტლივ, არამედ პერიოდულად და თვითმფრინავი იყო დაგეგმილი ან აჩქარებული. შედეგად, ფრენის მთლიანი ხანგრძლივობა შეიძლება გაიზარდოს 25 წუთამდე ან კიდევ უფრო მეტზე. ამ ოპერაციულ რეჟიმს ახასიათებს მნიშვნელოვანი აჩქარება: როდესაც თხევადი საწვავის ძრავა ჩართეს 240 კილომეტრ საათში სიჩქარით, თვითმფრინავმა 20 წამის შემდეგ მიაღწია 800 კილომეტრს საათში სიჩქარეს (ამ დროს მან გაფრინდა 5,6 კილომეტრი საშუალო აჩქარება 8 მეტრი წამში კვადრატში). ადგილზე ამ თვითმფრინავმა განავითარა მაქსიმალური სიჩქარე საათში 825 კილომეტრზე, ხოლო 4-12 კილომეტრის სიმაღლის დიაპაზონში მისი მაქსიმალური სიჩქარე საათში 900 კილომეტრამდე გაიზარდა.
ამავე პერიოდში რიგ ქვეყნებში ჩატარდა ინტენსიური მუშაობა სხვადასხვა ტიპის და დიზაინის საჰაერო რეაქტიული ძრავების (WFD) შესაქმნელად. საბჭოთა კავშირში, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, მოიერიშე თვითმფრინავზე დამონტაჟებული ramjet WFD გამოსცადეს.
იტალიაში 1940 წლის აგვისტოში განხორციელდა Campini-Caproni SS-2 მონოპლანიის პირველი 10 წუთიანი ფრენა. ეს თვითმფრინავი აღჭურვილი იყო ეგრეთ წოდებული საავტომობილო კომპრესორით VRM (ამ ტიპის VRM არ იყო გათვალისწინებული რეაქტიული ძრავების მიმოხილვაში, რადგან ის წამგებიანი აღმოჩნდა და არ მიიღო დისტრიბუცია). ჰაერი ფიუზელაჟის წინა ნაწილის სპეციალური ღიობიდან შედიოდა ცვლადი განყოფილების მილში, სადაც იგი შეკუმშული იყო კომპრესორის მიერ, რომელიც იღებდა ბრუნვას 440 ცხენის ძალის რადიალური დგუშის ძრავისგან, რომელიც მდებარეობს უკან.
შემდეგ შეკუმშული ჰაერის ნაკადმა ჩამოიბანა ჰაერით გაგრილებული დგუშის ძრავა და გარკვეულწილად გაათბო. წვის პალატაში შესვლამდე ჰაერი ამ ძრავიდან გამონაბოლქვი აირებით იყო შერეული. წვის პალატაში, სადაც საწვავი შეჰყავდათ, მისი წვის შედეგად ჰაერის ტემპერატურა კიდევ უფრო გაიზარდა.
ფიუზელაჟის კუდის განყოფილებაში საქშენიდან გამომავალი გაზი-ჰაერის ნარევმა შექმნა ამ ელექტროსადგურის რეაქტიული ბიძგი. რეაქტიული საქშენის გამოსასვლელი მონაკვეთის ფართობი კონტროლდებოდა კონუსის საშუალებით, რომელსაც შეეძლო გადაადგილება საქშენის ღერძის გასწვრივ. კაბინეტი მდებარეობდა ფიუზელაჟის ზედა ნაწილში ჰაერის ნაკადის მილის ზემოთ, რომელიც გადის მთელ ფიუზელაჟზე. 1941 წლის ნოემბერში ეს თვითმფრინავი მილანიდან რომში გაფრინდა (პიზაში გაჩერებით საწვავის შესავსებად), რომელიც გაგრძელდა 2,5 საათს, ხოლო ფრენის საშუალო სიჩქარე იყო 210 კილომეტრი საათში.
როგორც ხედავთ, ამ სქემის მიხედვით დამზადებული ძრავით რეაქტიული თვითმფრინავი წარუმატებელი აღმოჩნდა: მას ჩამოერთვა რეაქტიული თვითმფრინავის მთავარი ხარისხი - მაღალი სიჩქარის განვითარების უნარი. გარდა ამისა, მისი საწვავის მოხმარება ძალიან მაღალი იყო.
1941 წლის მაისში ინგლისში განხორციელდა პირველი საცდელი ფრენა Gloucester "E-28/39" ექსპერიმენტული თვითმფრინავის ტურბორეაქტიული ძრავით Whittle-ის დიზაინის ცენტრიდანული კომპრესორით.
წუთში 17 ათასი ბრუნით, ამ ძრავამ განავითარა ბიძგი დაახლოებით 3800 ნიუტონი. ექსპერიმენტული თვითმფრინავი იყო ერთადგილიანი გამანადგურებელი ერთი ტურბორეაქტიული ძრავით, რომელიც მდებარეობდა კაბინის უკან ფიუზელაჟში. თვითმფრინავს ჰქონდა სამციკლიანი სადესანტო მექანიზმი, რომელიც ფრენის დროს იშლება.
წელიწადნახევრის შემდეგ, 1942 წლის ოქტომბერში, ჩატარდა პირველი ფრენის ტესტი ამერიკული რეაქტიული გამანადგურებლის "Ercomet" R-59A-ს ორი ტურბორეაქტიული ძრავით, რომელიც შექმნილია უიტლის მიერ. ეს იყო შუა ფრთის მონოპლანი მაღალი კუდის ერთეულით.
ფიუზელაჟის ცხვირი ძლიერად იყო წინ გადაწეული. თვითმფრინავი აღჭურვილი იყო სამციკლიანი სადესანტო მექანიზმით; მანქანის ფრენის წონა იყო თითქმის 5 ტონა, ჭერი 12 კილომეტრი. ფრენის ტესტების დროს მიაღწიეს 800 კილომეტრს საათში სიჩქარეს.
ამ პერიოდის სხვა ტურბორეაქტიულ თვითმფრინავებს შორის უნდა აღინიშნოს მებრძოლი Gloucester Meteor, რომლის პირველი ფრენა შედგა 1943 წელს. ეს ერთადგილიანი მეტალის მონოპლანი იყო იმ პერიოდის ერთ-ერთი ყველაზე წარმატებული რეაქტიული მებრძოლი. დაბალ კონსოლის ფრთაზე ორი ტურბორეაქტიული ძრავა იყო დამონტაჟებული. სერიულმა საბრძოლო თვითმფრინავმა საათში 810 კილომეტრის სიჩქარე განავითარა. ფრენის ხანგრძლივობა იყო დაახლოებით 1,5 საათი, ჭერი 12 კილომეტრი. თვითმფრინავს ჰქონდა 20 მმ კალიბრის 4 ავტომატური ქვემეხი. მანქანას ჰქონდა კარგი მანევრირება და კონტროლირებადი ყველა სიჩქარით.
ეს თვითმფრინავი იყო პირველი რეაქტიული გამანადგურებელი, რომელიც გამოიყენებოდა მოკავშირეთა საჰაერო საბრძოლო ოპერაციებში გერმანული V-1 ჭურვების წინააღმდეგ 1944 წელს. 1941 წლის ნოემბერში ამ აპარატის სპეციალურ რეკორდულ ვერსიაზე დამყარდა სიჩქარის მსოფლიო რეკორდი 975 კილომეტრი საათში.
ეს იყო პირველი ოფიციალურად დაფიქსირებული რეკორდი რეაქტიულ თვითმფრინავში. ამ რეკორდული ფრენის დროს ტურბორეაქტიულმა ძრავებმა განავითარეს ბიძგი დაახლოებით 16 კილონივტონამდე, ხოლო საწვავის მოხმარება შეესაბამებოდა დაახლოებით 4,5 ათასი ლიტრი საათში მოხმარებას.
მეორე მსოფლიო ომის დროს გერმანიაში შეიქმნა და გამოსცადეს რამდენიმე ტიპის საბრძოლო თვითმფრინავი ტურბორეაქტიული ძრავებით. მივუთითოთ Me-262 ორძრავიან გამანადგურებელზე, რომელიც ავითარებდა მაქსიმალურ სიჩქარეს 850-900 კილომეტრ საათში (დამოკიდებულია ფრენის სიმაღლეზე) და ოთხძრავიანი ბომბდამშენი Arado-234.
მე-262 გამანადგურებელი იყო ყველაზე დახვეწილი და დახვეწილი დიზაინი მეორე მსოფლიო ომის დროს გერმანული რეაქტიული თვითმფრინავების მრავალ სახეობას შორის. საბრძოლო მანქანა შეიარაღებული იყო ოთხი 30 მმ-იანი ავტომატური ქვემეხით.
1945 წლის თებერვალში დიდი სამამულო ომის დასკვნით ეტაპზე, საბჭოთა კავშირის სამგზის გმირმა ი. . ამ საჰაერო დუელში გადამწყვეტი უპირატესობა მანევრირებაში იყო და არა სიჩქარეში (ლა-5 პროპელერით მართული გამანადგურებლის მაქსიმალური სიჩქარე 5 კილომეტრის სიმაღლეზე იყო 622 კილომეტრი საათში, ხოლო Me-262 რეაქტიული გამანადგურებლის იგივე სიმაღლე - დაახლოებით 850 კილომეტრი საათში).
საინტერესოა აღინიშნოს, რომ პირველი გერმანული რეაქტიული თვითმფრინავი აღჭურვილი იყო ტურბორეაქტიული ძრავით ღერძული კომპრესორით და ძრავის მაქსიმალური ბიძგი 10 კილონივტონზე ნაკლები იყო. ამავდროულად, ბრიტანული რეაქტიული მებრძოლები აღჭურვილი იყო ტურბორეაქტიული ძრავით ცენტრიდანული კომპრესორით, რომელიც ავითარებს დაახლოებით ორჯერ მეტ ბიძგს.
რეაქტიული ძრავების განვითარების საწყის პერიოდში თვითმფრინავების ყოფილმა ნაცნობმა ფორმებმა მეტ-ნაკლებად მნიშვნელოვანი ცვლილებები განიცადა. მაგალითად, ბრიტანული გამანადგურებელი „ვამპირი“ ორი სხივისგან ძალიან უჩვეულოდ გამოიყურებოდა.
თვალისთვის კიდევ უფრო უცხო იყო ექსპერიმენტული ინგლისური რეაქტიული თვითმფრინავი „Flying Wing“. ეს უძრავი და უკუდო თვითმფრინავი დამზადდა ფრთის სახით, სადაც ეკიპაჟი, საწვავი და ა.შ. სტაბილიზაციისა და კონტროლის ორგანოები ასევე დამონტაჟდა თავად ფრთაზე. ამ მიკროსქემის უპირატესობა არის მინიმალური წევა. ცნობილი სირთულეები წარმოდგენილია "მფრინავი ფრთის" სტაბილურობისა და კონტროლირებადი პრობლემის გადაწყვეტით.
ამ თვითმფრინავის შემუშავებისას, მოსალოდნელი იყო, რომ ფრთის გაწმენდა უზრუნველყოფდა დიდ სტაბილურობას ფრენისას და მნიშვნელოვნად შეამცირებდა წინააღმდეგობას. ბრიტანული საავიაციო ფირმა "De Haviland", რომელმაც ააშენა თვითმფრინავი, აპირებდა მისი გამოყენება ჰაერის შეკუმშვისა და მაღალი სიჩქარით ფრენის სტაბილურობის ფენომენების შესასწავლად. ამ მეტალის თვითმფრინავის ფრთის გაწმენდა იყო 40 გრადუსი. ელექტროსადგური შედგებოდა ერთი ტურბორეაქტიული ძრავისგან. ფრთების ბოლოებზე, სპეციალურ ფეირინგებში, იყო პროპელერის საწინააღმდეგო პარაშუტები.
1946 წლის მაისში Flying Wing თვითმფრინავი პირველად გამოსცადეს საცდელ ფრენაზე. და იმავე წლის სექტემბერში, შემდეგი საცდელი ფრენის დროს, ის ჩამოვარდა და ჩამოვარდა. პილოტი, რომელიც მას პილოტირებდა, ტრაგიკულად დაიღუპა.
ჩვენს ქვეყანაში, დიდი სამამულო ომის დროს, დაიწყო ფართო კვლევითი სამუშაოები ტურბორეაქტიული ძრავებით საბრძოლო თვითმფრინავების შექმნაზე. ომმა დაისახა დავალება - შეექმნა გამანადგურებელი თვითმფრინავი, რომელსაც აქვს არა მხოლოდ მაღალი სიჩქარე, არამედ მნიშვნელოვანი ფრენის ხანგრძლივობა: ყოველივე ამის შემდეგ, განვითარებულ რეაქტიულ მებრძოლებს თხევადი საწვავის ძრავებით ჰქონდათ ძალიან მოკლე ფრენის ხანგრძლივობა - მხოლოდ 8-15 წუთი. საბრძოლო თვითმფრინავები შემუშავდა კომბინირებული მამოძრავებელი სისტემით - პროპელერით და რეაქტიულით. მაგალითად, ლა-7 და ლა-9 გამანადგურებლები აღჭურვილი იყო რეაქტიული გამაძლიერებლებით.
ერთ-ერთ პირველ საბჭოთა რეაქტიულ თვითმფრინავზე მუშაობა ჯერ კიდევ 1943-1944 წლებში დაიწყო.
ეს საბრძოლო მანქანა შეიქმნა საპროექტო ჯგუფის მიერ, რომელსაც ხელმძღვანელობდა საავიაციო საინჟინრო სამსახურის გენერალი არტემ ივანოვიჩ მიკოიანი. ეს იყო I-250 გამანადგურებელი კომბინირებული ელექტროსადგურით, რომელიც შედგებოდა VK-107 A ტიპის თხევადი დგუშიანი თვითმფრინავის ძრავისგან პროპელერით და WFD, რომლის კომპრესორი ტრიალებდა დგუშის ძრავით. ჰაერი შევიდა პროპელერის ლილვის ქვეშ ჰაერის მიმღებში, გაიარა კაბინის ქვეშ არსებული არხი და შევიდა VRD კომპრესორში. კომპრესორის უკან დამონტაჟდა საწვავის ინჟექტორები და აალების მოწყობილობა. რეაქტიული ნაკადი გამოდიოდა უკანა ფიუზელაჟის საქშენით. I-250-მა პირველი ფრენა 1945 წლის მარტში შეასრულა. ფრენის ტესტების დროს მიღწეული იყო სიჩქარე საათში 800 კილომეტრზე მეტი.
მალე დიზაინერების იმავე ჯგუფმა შექმნა რეაქტიული გამანადგურებელი MIG-9. მასზე დამონტაჟდა „RD-20“ ტიპის ორი ტურბორეაქტიული ძრავა. თითოეული ძრავა ავითარებდა 8800 ნიუტონამდე ბიძგს 9,8 ათასი ბრუნით წუთში. RD-20 ძრავას ღერძული კომპრესორით და რეგულირებადი საქშენით ჰქონდა წვის წვის კამერა თექვსმეტი სანთურით საწვავის ინექციის საქშენების გარშემო. 1946 წლის 24 აპრილს საცდელმა პილოტმა A.N. Grinchik-მა პირველი ფრენა MIG-9 თვითმფრინავით განახორციელა. BI თვითმფრინავის მსგავსად, ეს თვითმფრინავი დიზაინით ოდნავ განსხვავდებოდა დგუშიანი თვითმფრინავებისგან. და მაინც, დგუშის ძრავის რეაქტიული ძრავით შეცვლამ სიჩქარე საათში დაახლოებით 250 კილომეტრით გაზარდა. MIG-9-ის მაქსიმალური სიჩქარე საათში 900 კილომეტრს აჭარბებდა. 1946 წლის ბოლოს ეს მანქანა მასობრივ წარმოებაში შევიდა.
1946 წლის აპრილში პირველი ფრენა განხორციელდა თვითმფრინავის გამანადგურებელზე, რომელიც შექმნილია A.S. იაკოვლევის მიერ. ტურბორეაქტიული ძრავებით ამ თვითმფრინავების წარმოებაზე გადასვლის გასაადვილებლად გამოიყენეს სერიული პროპელერიანი გამანადგურებელი "Yak-3", რომელშიც წინა ფიუზელაჟი და ფრთის შუა ნაწილი გადაკეთდა რეაქტიული ძრავისთვის. ეს გამანადგურებელი გამოიყენებოდა, როგორც თვითმფრინავის ტრენერი ჩვენი საჰაერო ძალებისთვის.
1947-1948 წლებში A.S. იაკოვლევის მიერ შექმნილი საბჭოთა რეაქტიული გამანადგურებელი "Yak-23", რომელსაც ჰქონდა უფრო მაღალი სიჩქარე, გაიარა ფრენის ტესტები.
ეს მიღწეული იქნა მასზე "RD-500" ტიპის ტურბორეაქტიული ძრავის დაყენების წყალობით, რომელმაც განავითარა ბიძგი 16 კილონივტონამდე 14,6 ათასი ბრუნი წუთში. "Yak-23" იყო ერთი მეტალის მონოპლანი შუა ფრთით.
ჩვენი დიზაინერები ახალი გამოწვევების წინაშე აღმოჩნდნენ პირველი რეაქტიული თვითმფრინავის შექმნისა და ტესტირებისას. აღმოჩნდა, რომ მხოლოდ ძრავის ბიძგის გაზრდა არ არის საკმარისი ხმის გავრცელების სიჩქარესთან მიახლოებული ფრენის განსახორციელებლად. ჰაერის შეკუმშვისა და დარტყმითი ტალღების წარმოქმნის პირობების კვლევები საბჭოთა მეცნიერებმა 1930-იანი წლებიდან აწარმოეს. ისინი განსაკუთრებით ფართოდ გავრცელდა 1942-1946 წლებში BI რეაქტიული გამანადგურებლის და ჩვენი სხვა რეაქტიული მანქანების ფრენის ტესტების შემდეგ. ამ კვლევების შედეგად, 1946 წლისთვის, დაისვა საკითხი მაღალსიჩქარიანი რეაქტიული თვითმფრინავების აეროდინამიკური დიზაინის რადიკალური ცვლილების შესახებ. ამოცანა იყო რეაქტიული თვითმფრინავის შექმნა ფრთებითა და კუდით. ამასთან, გაჩნდა დაკავშირებული ამოცანები - საჭირო იყო ახალი ფრთის მექანიზაცია, განსხვავებული მართვის სისტემა და ა.შ.
კვლევის, დიზაინისა და წარმოების გუნდების დაჟინებული შემოქმედებითი მუშაობა წარმატებით დაგვირგვინდა: ახალი შიდა რეაქტიული თვითმფრინავები არანაირად არ ჩამოუვარდებოდა იმ პერიოდის მსოფლიო საავიაციო ტექნოლოგიას. 1946-1947 წლებში სსრკ-ში შექმნილ ჩქაროსნულ რეაქტიულ თვითმფრინავებს შორის მაღალი ფრენის ტაქტიკური და ოპერატიული მახასიათებლებით გამოირჩევა AI Mikoyan-ისა და MI Gurevich-ის მიერ შექმნილი რეაქტიული გამანადგურებელი „MIG-15“, ფრთებითა და კუდით. . გაცურებული ფრთის გამოყენებამ გაზარდა ჰორიზონტალური ფრენის სიჩქარე მის სტაბილურობასა და მართვადობაში მნიშვნელოვანი ცვლილებების გარეშე. თვითმფრინავის სიჩქარის ზრდას ასევე დიდწილად შეუწყო ხელი მისი სიმძლავრის და წონის თანაფარდობის მატებამ: დამონტაჟდა ახალი ტურბორეაქტიული ძრავა RD-45 ცენტრიდანული კომპრესორით, დაახლოებით 19,5 კილონივტონის ბიძგით 12 ათასი ბრუნი წუთში. ამ აპარატის ჰორიზონტალური და ვერტიკალური სიჩქარე აჭარბებდა ყველაფერს, რაც ადრე რეაქტიულ თვითმფრინავებზე იყო მიღწეული.
თვითმფრინავის ტესტებსა და დახვეწაში მონაწილეობა მიიღეს საბჭოთა კავშირის გმირებმა ი.ტ. ივაშჩენკომ და ს.ნ. ანოხინმა. თვითმფრინავს ჰქონდა კარგი საფრენოსნო და ტაქტიკური მონაცემები და იყო მარტივი სამართავი. განსაკუთრებული გამძლეობის, მოვლის სიმარტივისა და კონტროლის სიმარტივის გამო, მან მიიღო მეტსახელი "ჯარისკაცის თვითმფრინავი".
საპროექტო ბიურომ, რომელიც მუშაობდა S.A. Lavochkin-ის ხელმძღვანელობით, MIG-15-ის გამოშვების პარალელურად, შექმნა ახალი რეაქტიული გამანადგურებელი La-15. მას ჰქონდა გაწმენდილი ფრთა, რომელიც მდებარეობს ფიუზელაჟის ზემოთ. მას ჰქონდა ძლიერი საბორტო იარაღი. ყველა ფრთიანი მებრძოლებიდან, რომლებიც იმ დროს არსებობდა, La-15-ს ჰქონდა ყველაზე მცირე ფრენის წონა. ამის წყალობით ლა-15 თვითმფრინავს RD-500 ძრავით, რომელსაც MIG-15-ზე დაყენებულ RD-45 ძრავზე ნაკლები ბიძგი ჰქონდა, დაახლოებით იგივე ფრენის და ტაქტიკური მონაცემები ჰქონდა, რაც MIG-15”.
რეაქტიული თვითმფრინავის ფრთების და კუდის სპეციალური პროფილის დახვეწა და სპეციალური პროფილი მკვეთრად ამცირებს ჰაერის წინააღმდეგობას ხმის გავრცელების სიჩქარით ფრენისას. ახლა, ტალღის კრიზისის დროს, წინააღმდეგობა გაიზარდა არა 8-12-ჯერ, არამედ მხოლოდ 2-3-ჯერ. ეს ასევე დადასტურდა საბჭოთა რეაქტიული თვითმფრინავების პირველი ზებგერითი ფრენებით.
რეაქტიული ტექნოლოგიის გამოყენება სამოქალაქო ავიაციაში
მალევე დაიწყო რეაქტიული ძრავების დაყენება სამოქალაქო თვითმფრინავებზე.
1955 წელს საზღვარგარეთ დაიწყო მრავალადგილიანი სამგზავრო თვითმფრინავი „კომეტა-1“. ოთხი ტურბორეაქტიული ძრავით ამ სამგზავრო მანქანას 12 კილომეტრის სიმაღლეზე დაახლოებით 800 კილომეტრი საათში ჰქონდა სიჩქარე. თვითმფრინავს შეეძლო 48 მგზავრის გადაყვანა.
ფრენის დიაპაზონი დაახლოებით 4 ათასი კილომეტრი იყო. მგზავრებთან ერთად წონა და საწვავის სრული მარაგი იყო 48 ტონა. ფრთების სიგრძე, რომელსაც აქვს მცირე დახრილობა და შედარებით თხელი პროფილი, 35 მეტრია. ფრთის ფართობი 187 კვადრატული მეტრია, თვითმფრინავის სიგრძე 28 მეტრი. თუმცა, ხმელთაშუა ზღვაში ამ თვითმფრინავის დიდი ავარიის შემდეგ, მისი ექსპლუატაცია შეწყდა. მალევე დაიწყო ამ თვითმფრინავის კონსტრუქციული ვერსიის - "კომეტა-3" გამოყენება.
საინტერესოა ამერიკული სამგზავრო თვითმფრინავის მონაცემები Lockheed Electra-ს ოთხი ტურბოპროპური ძრავით, რომელიც განკუთვნილია 69 ადამიანზე (მათ შორის ეკიპაჟის ორი პილოტი და ფრენის ინჟინერი). სამგზავრო ადგილების რაოდენობა შეიძლება გაიზარდოს 91-მდე. სალონში არის წნევით, შესასვლელი კარი ორმაგი. ამ მანქანის საკრუიზო სიჩქარე საათში 660 კილომეტრია. თვითმფრინავის ცარიელი წონაა 24,5 ტონა, ფრენის წონა 50 ტონაა, მათ შორის ფრენისთვის 12,8 ტონა საწვავი და 3,2 ტონა სათადარიგო საწვავი. შუალედურ აეროდრომებზე თვითმფრინავის საწვავის შევსება და მომსახურება 12 წუთი დასჭირდა. თვითმფრინავი ამოქმედდა 1957 წელს.
1954 წლიდან ამერიკული ფირმა Boeing აწარმოებს Boeing-707 თვითმფრინავის ტესტირებას ოთხი ტურბორეაქტიული ძრავით. თვითმფრინავის სიჩქარე საათში 800 კილომეტრია, ფრენის სიმაღლე 12 კილომეტრია, ხოლო დიაპაზონი 4800 კილომეტრია. ეს თვითმფრინავი გამიზნული იყო სამხედრო ავიაციაში გამოსაყენებლად, როგორც "საჰაერო ტანკერი" - საბრძოლო თვითმფრინავების ჰაერში საწვავით შესავსებად, მაგრამ შეიძლება გადაკეთდეს სამოქალაქო სატრანსპორტო ავიაციაში გამოსაყენებლად. ამ უკანასკნელ შემთხვევაში მანქანაზე 100 მგზავრის ადგილის დაყენება შეიძლებოდა.
1959 წელს დაიწყო ფრანგული სამგზავრო თვითმფრინავი „კარაველის“ ექსპლუატაცია. თვითმფრინავს ჰქონდა 3,2 მეტრი დიამეტრის წრიული ფიუზელაჟი, რომელიც აღჭურვილი იყო ზეწოლის ქვეშ მყოფი განყოფილებით 25,4 მეტრი სიგრძით. ამ კუპეში განთავსებული იყო სამგზავრო სალონი 70 ადგილით. თვითმფრინავს 20 გრადუსიანი კუთხით უკან დახრილი ფრთა ჰქონდა დახრილი. თვითმფრინავის ასაფრენი წონა 40 ტონაა. ელექტროსადგური შედგებოდა ორი ტურბორეაქტიული ძრავისგან, თითოეული 40 კილონიუტონიანი ბიძგით. თვითმფრინავის სიჩქარე საათში დაახლოებით 800 კილომეტრს შეადგენდა.
სსრკ-ში, უკვე 1954 წელს, ერთ-ერთ საჰაერო მარშრუტზე, გადაუდებელი ტვირთისა და ფოსტის მიწოდება განხორციელდა ჩქაროსნული რეაქტიული თვითმფრინავით „ილ-20“.
1955 წლის გაზაფხულზე, ილ-20 რეაქტიული საფოსტო სატვირთო თვითმფრინავმა დაიწყო ფრენა მოსკოვი-ნოვოსიბირსკის საჰაერო მარშრუტზე. თვითმფრინავების ბორტზე - დედაქალაქის გაზეთების მატრიცები. ამ თვითმფრინავების გამოყენების წყალობით, ნოვოსიბირსკის მაცხოვრებლებმა მოსკოვის გაზეთები მიიღეს იმავე დღეს, როგორც მოსკოველები.
1955 წლის 3 ივლისს საავიაციო ფესტივალზე, მოსკოვის მახლობლად მდებარე თუშინოს აეროდრომზე, პირველად აჩვენეს A.N. ტუპოლევის მიერ შექმნილი ახალი რეაქტიული სამგზავრო თვითმფრინავი "TU-104".
ამ თვითმფრინავს ორი ტურბორეაქტიული ძრავით 80 კილონივტონის ბიძგით თითოეულს ჰქონდა შესანიშნავი აეროდინამიკური ფორმები. მას შეეძლო 50 მგზავრის გადაყვანა, ტურისტულ ვერსიაში კი - 70. ფრენის სიმაღლე 10 კილომეტრს აჭარბებდა, ფრენის წონა იყო 70 ტონა. თვითმფრინავს ჰქონდა შესანიშნავი ხმის და თბოიზოლაცია. მანქანა დალუქული იყო, სალონში ჰაერი ტურბორეაქტიული ძრავების კომპრესორებიდან იყო ამოღებული. ერთი ტურბორეაქტიული ძრავის გაუმართაობის შემთხვევაში, თვითმფრინავს შეუძლია მეორეზე ფრენა გააგრძელოს. უწყვეტი ფრენის დიაპაზონი იყო 3000-3200 კილომეტრი. ფრენის სიჩქარე საათში 1000 კილომეტრს აღწევს.
1956 წლის 15 სექტემბერს ტუ-104 თვითმფრინავმა პირველი რეგულარული ფრენა მგზავრებთან ერთად მოსკოვი-ირკუტსკის მარშრუტზე შეასრულა. ფრენის დროის 7 საათის და 10 წუთის შემდეგ, ომსკში დაშვებით 4570 კილომეტრის გადალახვის შემდეგ, თვითმფრინავი ირკუტსკში დაეშვა. დგუშიანი თვითმფრინავით ფრენასთან შედარებით მგზავრობის დრო თითქმის სამჯერ შემცირდა. 1958 წლის 13 თებერვალს, Tu-104 თვითმფრინავი აფრინდა პირველი (ტექნიკური) ფრენით მოსკოვი-ვლადივოსტკის ავიახაზზე, ერთ-ერთი ყველაზე გრძელი ჩვენს ქვეყანაში.
„TU-104“-მა დიდი მოწონება დაიმსახურა როგორც ჩვენს ქვეყანაში, ასევე მის ფარგლებს გარეთ. უცხოელმა ექსპერტებმა, ბეჭდურ ფორმაში გამოსვლისას, განაცხადეს, რომ რეაქტიული თვითმფრინავით "TU-104" რეგულარული სამგზავრო გადაზიდვის დაწყების შემდეგ საბჭოთა კავშირმა ორი წლით უსწრებდა შეერთებულ შტატებს, ინგლისს და სხვა დასავლეთის ქვეყნებს სამგზავრო ტურბორეაქტიული თვითმფრინავების მასობრივ ექსპლუატაციაში: ამერიკული რეაქტიული თვითმფრინავი "Boeing-707 "და ბრიტანული" Comet-IV "გავიდა საჰაერო ხაზებზე მხოლოდ 1958 წლის ბოლოს, ხოლო ფრანგული" Caravel" - 1959 წელს.
სამოქალაქო ავიაციაში ასევე გამოიყენებოდა თვითმფრინავები ტურბოპროპის ძრავებით (TVD). ეს ელექტროსადგური სტრუქტურაში ტურბორეაქტიული ძრავის მსგავსია, მაგრამ მას აქვს საჰაერო პროპელერი იმავე ლილვზე ტურბინასთან და კომპრესორთან ერთად ძრავის წინა მხრიდან. ტურბინა მოწყობილია ისე, რომ წვის კამერებიდან ტურბინაში შემომავალი ცხელი აირები მას ენერგიის უმეტეს ნაწილს აძლევს. კომპრესორი მოიხმარს გაცილებით ნაკლებ ენერგიას, ვიდრე გაზის ტურბინა, ხოლო ტურბინის ჭარბი სიმძლავრე გადადის პროპელერის ლილვზე.
TVD არის შუალედური ტიპის საჰაერო ხომალდის ელექტროსადგური. მიუხედავად იმისა, რომ ტურბინიდან გამომავალი აირები გამოიყოფა საქშენით და მათი რეაქცია წარმოქმნის გარკვეულ ბიძგს, ძირითადი ბიძგი წარმოიქმნება მუშა პროპელერით, როგორც ჩვეულებრივი პროპელებით მართულ თვითმფრინავში.
ოპერაციების თეატრი არ გახდა ფართოდ გავრცელებული საბრძოლო ავიაციაში, რადგან მას არ შეუძლია უზრუნველყოს მოძრაობის ისეთი სიჩქარე, როგორც წმინდა რეაქტიული ძრავები. ის ასევე შეუფერებელია სამოქალაქო ავიაციის ექსპრეს ხაზებზე, სადაც სიჩქარე გადამწყვეტი ფაქტორია, ხოლო ეკონომიკისა და ფრენის ღირებულების საკითხები უკანა პლანზე გადადის. ამასთან, მიზანშეწონილია გამოიყენოთ ტურბოპროპური თვითმფრინავი სხვადასხვა სიგრძის მარშრუტებზე, რომლებზეც ფრენები შესრულებულია საათში 600-800 კილომეტრის სიჩქარით. გასათვალისწინებელია, რომ, როგორც გამოცდილებამ აჩვენა, მათზე მგზავრების გადაყვანა 1000 კილომეტრის მანძილზე 30%-ით იაფია, ვიდრე დგუშიანი თვითმფრინავების პროპელური ძრავით.
1956-1960 წლებში სსრკ-ში გამოჩნდა მრავალი ახალი თვითმფრინავი ოპერაციული თეატრით. მათ შორისაა TU-114 (220 მგზავრი), An-10 (100 მგზავრი), An-24 (48 მგზავრი), Il-18 (89 მგზავრი).