Istoria creației și principiul de funcționare a unui motor turborreactor. Cum funcționează un motor cu reacție? Motor cu reacție abstract

Motoarele cu reacție în a doua jumătate a secolului al XX-lea au deschis noi oportunități în aviație: zborurile cu viteze care depășesc viteza sunetului, crearea de aeronave cu o sarcină utilă mare, au făcut posibilă călătoria pe distanțe mari la scară largă. Motorul turboreactor este considerat pe drept unul dintre cele mai importante mecanisme ale secolului trecut, în ciuda principiului simplu de funcționare.

Istorie

Primul avion al fraților Wright, desprins independent de Pământ în 1903, era alimentat de un motor cu combustie internă cu piston. Și timp de patruzeci de ani, acest tip de motor a rămas principalul în construcția de avioane. Dar în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, a devenit clar că aeronava tradițională cu piston-rotor s-a apropiat de limita sa tehnologică - atât în ​​ceea ce privește puterea, cât și viteza. Una dintre alternative a fost motorul cu reacție.

Ideea de a folosi propulsia cu jet pentru a depăși gravitația a fost adusă pentru prima dată în practică de Konstantin Tsiolkovsky. În 1903, când frații Wright își lansa primul avion, Flyer-1, omul de știință rus și-a publicat studiul World Spaces by Jet Devices, în care a dezvoltat bazele teoriei propulsiei cu reacție. Articolul publicat în „Scientific Review” i-a confirmat reputația de visător și nu a fost luat în serios. Lui Tsiolkovsky i-au trebuit ani de muncă și o schimbare în sistemul politic pentru a-și dovedi cazul.

Avion cu reacție Su-11 cu motoare TR-1, dezvoltat de Lyulka Design Bureau

Cu toate acestea, locul de naștere al motorului turborreactor în serie a fost destinat să devină o țară complet diferită - Germania. Crearea unui turboreactor la sfârșitul anilor 1930 a fost un fel de hobby pentru companiile germane. În acest domeniu au fost remarcate aproape toate mărcile cunoscute în prezent: Heinkel, BMW, Daimler-Benz și chiar Porsche. Principalii lauri i-au revenit lui Junkers și 109-004, primul motor turborreactor în serie din lume, instalat pe primul turborreactor Me 262 din lume.

În ciuda începutului incredibil de succes al avioanelor cu reacție de prima generație, soluțiile germane nu au fost dezvoltate în continuare nicăieri în lume, inclusiv în Uniunea Sovietică.

În URSS, legendarul designer de avioane Arkhip Lyulka a fost implicat cu cel mai mare succes în dezvoltarea motoarelor cu turboreacție. În aprilie 1940, el a patentat propria sa schemă a unui motor turborreactor bypass, care a primit ulterior recunoaștere mondială. Arkhip Lyulka nu a găsit sprijin din partea conducerii țării. Odată cu izbucnirea războiului, i s-a cerut în general să treacă la motoarele de tancuri. Și numai atunci când germanii aveau avioane cu motoare cu turboreacție, Lyulka a primit ordin să reia de urgență lucrările la motorul turboreactor intern TR-1.

Deja în februarie 1947, motorul a trecut de primele teste, iar pe 28 mai, aeronava cu reacție Su-11 cu primele motoare interne TR-1, dezvoltate de A.M. Design Bureau, și-a făcut zborul inaugural. Lyulka, acum o ramură a software-ului de construcție a motoarelor Ufa, care face parte din United Engine Corporation (UEC).

Principiul de funcționare

Un motor cu turboreacție (TJE) funcționează pe principiul unui motor termic convențional. Fără să aprofundăm în legile termodinamicii, un motor termic poate fi definit ca o mașină pentru transformarea energiei în lucru mecanic. Această energie este deținută de așa-numitul fluid de lucru - gazul sau aburul folosit în interiorul mașinii. Când este comprimat într-o mașină, fluidul de lucru primește energie și, odată cu expansiunea sa ulterioară, avem un lucru mecanic util.

În același timp, este clar că munca cheltuită la comprimarea gazului trebuie să fie întotdeauna mai mică decât munca pe care gazul o poate efectua în timpul expansiunii. În caz contrar, nu va exista niciun „produs” util. Prin urmare, gazul trebuie de asemenea încălzit înainte sau în timpul expansiunii și răcit înainte de comprimare. Ca urmare, din cauza preîncălzirii, energia de dilatare va crește semnificativ și va apărea surplusul acesteia, care poate fi folosit pentru a obține munca mecanică de care avem nevoie. Acesta este principiul întregului motor cu turboreacție.

Astfel, orice motor termic trebuie să aibă un dispozitiv de compresie, un încălzitor, un dispozitiv de expansiune și un dispozitiv de răcire. Motorul turboreactor are toate acestea, respectiv: un compresor, o cameră de ardere, o turbină, iar atmosfera acționează ca un frigider.

Apoi aerul intră în camera de ardere, unde se încălzește și se amestecă cu produsele de ardere (kerosen). Camera de ardere înconjoară rotorul motorului după compresor într-un inel solid, sau sub formă de tuburi separate, care se numesc tuburi de flacără. Kerosenul de aviație este alimentat în tuburile de flacără prin duze speciale.

Din camera de ardere, fluidul de lucru încălzit intră în turbină. Este asemănător cu un compresor, dar funcționează, ca să spunem așa, în direcția opusă. Este rotit cu gaz fierbinte pe același principiu ca și elicea de jucărie pentru copii. Turbina are câteva trepte, de obicei de la unu la trei sau patru. Aceasta este cea mai încărcată unitate din motor. Motorul turboreactor are o viteză de rotație foarte mare - până la 30 de mii de rotații pe minut. Lanterna din camera de ardere atinge temperaturi cuprinse intre 1100 si 1500 de grade Celsius. Aerul de aici se extinde, conducând turbina și oferindu-i o parte din energia sa.

După turbină, există o duză cu jet, în care fluidul de lucru este accelerat și curge cu o viteză mai mare decât viteza fluxului care se apropie, ceea ce creează o forță de jet.

Generații de motoare cu turboreacție

În ciuda faptului că, în principiu, nu există o clasificare exactă a generațiilor de motoare cu turboreacție, este posibil să se descrie în termeni generali principalele tipuri în diferite etape ale dezvoltării construcției motoarelor.

Motoarele primei generații includ motoarele germane și britanice ale celui de-al Doilea Război Mondial, precum și sovieticul VK-1, care a fost instalat pe celebrul avion de luptă MIG-15, precum și pe aeronavele IL-28 și TU-14. .

Luptător MIG-15

Motoarele cu turboreacție din a doua generație se disting prin posibila prezență a unui compresor axial, a unui post-ardere și a unei admisii de aer reglabile. Printre exemplele sovietice se numără motorul R-11F2S-300 pentru aeronava MiG-21.

Motoarele din a treia generație se caracterizează printr-un raport de compresie crescut, care a fost realizat prin creșterea treptelor compresorului și turbinelor și apariția bypass-ului. Din punct de vedere tehnic, acestea sunt cele mai complexe motoare.

Apariția noilor materiale care pot crește semnificativ temperaturile de funcționare a dus la crearea motoarelor de a patra generație. Printre aceste motoare se numără AL-31 autohton dezvoltat de UEC pentru avionul de luptă Su-27.

Astăzi, fabrica UEC din Ufa începe producția de motoare de a cincea generație de avioane. Noile unități vor fi instalate pe avionul de luptă T-50 (PAK FA), care îl înlocuiește pe Su-27. Noua centrală electrică de pe T-50 cu putere crescută va face aeronava și mai manevrabilă și, cel mai important, va deschide o nouă eră în industria aeronautică autohtonă.

Mișcarea reactivă este înțeleasă ca mișcare în care una dintre părțile sale este separată de corp la o anumită viteză. Forța care apare ca urmare a unui astfel de proces acționează de la sine. Cu alte cuvinte, îi lipsește chiar și cel mai mic contact cu corpurile externe.

în natură

În timpul unei vacanțe de vară în sud, aproape fiecare dintre noi, înotând în mare, ne-am întâlnit cu meduze. Dar puțini oameni au crezut că aceste animale se mișcă în același mod ca un motor cu reacție. Principiul de funcționare a unui astfel de agregat în natură poate fi observat la mutarea unor specii de plancton marin și larve de libelule. Mai mult, eficiența acestor nevertebrate este adesea mai mare decât cea a mijloacelor tehnice.

Cine altcineva poate demonstra clar ce are principiul de funcționare al unui motor cu reacție? Calamar, caracatiță și sepie. Multe alte moluște marine fac o mișcare similară. Luați sepia, de exemplu. Ea atrage apa în cavitatea branhială și o aruncă cu putere printr-o pâlnie, pe care o îndreaptă în spate sau în lateral. În acest caz, molusca este capabilă să facă mișcări în direcția corectă.

Principiul de funcționare al unui motor cu reacție poate fi respectat și la mutarea sărurilor. Acest animal marin ia apa într-o cavitate largă. După aceea, mușchii corpului său se contractă, împingând lichidul prin orificiul din spate. Reacția fluxului rezultat permite spermatozoizilor să avanseze.

Rachete navale

Dar cea mai mare perfecțiune în navigația cu jet a fost încă atinsă de calmari. Chiar și forma rachetei pare a fi copiată din această viață marina specială. Când se deplasează cu viteză mică, calmarul își îndoaie periodic aripioarele în formă de diamant. Dar pentru o aruncare rapidă, el trebuie să-și folosească propriul „motor cu reacție”. În același timp, principiul funcționării tuturor mușchilor și corpului său ar trebui să fie luat în considerare mai detaliat.

Calamarii au un fel de manta. Acesta este țesutul muscular care îi înconjoară corpul din toate părțile. În timpul mișcării, animalul aspiră un volum mare de apă în această manta, aruncând brusc un curent printr-o duză specială îngustă. Astfel de acțiuni permit calmarului să se miște înapoi în smucituri la viteze de până la șaptezeci de kilometri pe oră. animalul adună toate cele zece tentacule într-un mănunchi, ceea ce conferă corpului o formă aerodinamică. Există o supapă specială în duză. Animalul îl rotește cu ajutorul contracției musculare. Acest lucru permite vieții marine să își schimbe direcția. Rolul cârmei în timpul mișcărilor calmarului îl joacă și tentaculele acestuia. Îi direcționează spre stânga sau spre dreapta, în jos sau în sus, evitând cu ușurință coliziunile cu diverse obstacole.

Există o specie de calmar (stenoteutis), care deține titlul de cel mai bun pilot dintre crustacee. Descrieți principiul de funcționare al unui motor cu reacție - și veți înțelege de ce, în urmărirea peștilor, acest animal sare uneori din apă, cadend chiar pe punțile navelor care navighează pe ocean. Cum se întâmplă asta? Calamarul pilot, aflându-se în elementul de apă, dezvoltă pentru acesta tracțiune maximă de jet. Acest lucru îi permite să zboare peste valuri la o distanță de până la cincizeci de metri.

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

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

Alte exemple de propulsie cu reacție

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

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

Călătorie fantastică

Omenirea visează de mult timp la zboruri spațiale. Acest lucru este dovedit de lucrările scriitorilor de science fiction, care au oferit o varietate de mijloace pentru a atinge acest obiectiv. De exemplu, eroul poveștii scriitorului francez Hercule Savignen, Cyrano de Bergerac, a ajuns pe lună pe o căruță de fier, peste care a fost aruncat constant un magnet puternic. Celebrul Munchausen a ajuns pe aceeași planetă. O tulpină uriașă de fasole l-a ajutat să facă călătoria.

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

Istoria creării RD

Abia în secolul al XIX-lea. visul omenirii despre spațiu a început să dobândească trăsături specifice. Într-adevăr, în acest secol, revoluționarul rus N.I.Kibalchich a creat primul proiect din lume cu un motor cu reacție. Toate actele au fost întocmite de un Narodnaya Volya în închisoare, unde a ajuns după atentatul la viața lui Alexandru. Dar, din păcate, la 03.04.1881 Kibalcich a fost executat, iar ideea sa nu a fost pusă în aplicare în practică.

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

Tsiolkovsky a inventat, de asemenea, o rachetă cu mai multe etape și a propus ideea de a crea orașe spațiale reale pe orbită apropiată de Pământ. Ciolkovski a demonstrat în mod convingător că singurul mijloc pentru zborurile spațiale este o rachetă. Adică un aparat echipat cu un motor cu reacție, alimentat cu combustibil și un oxidant. Doar o astfel de rachetă este capabilă să învingă forța gravitațională și să zboare în afara atmosferei Pământului.

Explorarea spațiului

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

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

Motor cu reacție cu combustibil lichid

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

În ceea ce privește racheta, în ea procesul în care amestecul este aprins este treptat și continuu. Acesta este cel mai simplu motor cu combustibil solid. El este bine cunoscut tuturor modelatorilor de rachete.

Într-un motor cu reacție lichidă (LRE), un amestec format dintr-un combustibil și un oxidant este utilizat pentru a crea un fluid de lucru sau un jet de împingere. Acesta din urmă, de regulă, este acidul azotic sau kerosenul servește drept combustibil în motorul cu propulsie lichidă.

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

Care este principiul de funcționare al unui motor cu reacție? Combustibilul și oxidantul intră în camera de lucru din rezervoare separate. În plus, componentele sunt transformate într-un amestec. Se ard, în timp ce eliberează o cantitate colosală de căldură sub presiune de zeci de atmosfere.

Componentele intră în camera de lucru a unui motor cu reacție în moduri diferite. Agentul oxidant este introdus direct aici. Dar combustibilul parcurge o cale mai lungă între pereții camerei și duză. Aici se încălzește și, având deja o temperatură ridicată, este aruncat în zona de ardere prin numeroase duze. În plus, jetul format de duză izbucnește și oferă un moment de împingere aeronavei. Așa puteți spune ce un motor cu reacție are un principiu de funcționare (pe scurt). În această descriere nu sunt menționate multe componente, fără de care funcționarea LPRE ar fi imposibilă. Printre acestea se numără compresoarele necesare pentru a crea presiunea necesară injectării, supapele care alimentează turbinele etc.

Utilizare modernă

În ciuda faptului că funcționarea unui motor cu reacție necesită o cantitate mare de combustibil, motoarele cu rachete continuă să servească oamenilor și astăzi. Ele sunt utilizate ca motoare principale de propulsie în vehiculele de lansare, precum și ca motoare de manevră pentru diverse nave spațiale și stații orbitale. În aviație, se folosesc alte tipuri de căi de rulare, care au caracteristici de performanță și design ușor diferite.

Dezvoltarea aviației

De la începutul secolului al XX-lea, până în perioada în care a izbucnit al Doilea Război Mondial, oamenii au zburat doar cu avioane cu elice. Aceste aparate erau echipate cu motoare cu ardere internă. Cu toate acestea, progresul nu a rămas pe loc. Odată cu dezvoltarea sa, a fost nevoie de a crea avioane mai puternice și mai rapide. Cu toate acestea, aici designerii de aeronave s-au confruntat cu o problemă aparent insolubilă. Cert este că, chiar și cu o ușoară creștere, masa aeronavei a crescut semnificativ. Cu toate acestea, o cale de ieșire din această situație a fost găsită de englezul Frank Will. El a creat un motor fundamental nou numit motor cu reacție. Această invenție a dat un impuls puternic dezvoltării aviației.

Principiul de funcționare al unui motor cu reacție de avion este similar cu acțiunile unui furtun de incendiu. Furtunul său are un capăt conic. Pe măsură ce apa curge prin deschiderea îngustă, viteza acesteia crește foarte mult. Contrapresiunea generată de aceasta este atât de puternică încât pompierul are dificultăți să țină furtunul în mâini. Acest comportament al apei poate explica și principiul de funcționare al unui motor cu reacție de avion.

Căile de rulare cu flux direct

Acest tip de motor cu reacție este cel mai simplu. Gândiți-vă la ea ca la o țeavă cu capete deschise montată pe un plan în mișcare. În partea din față, secțiunea sa transversală se extinde. Datorită acestui design, aerul care intra își scade viteza și presiunea crește. Cel mai larg punct al unei astfel de conducte este camera de ardere. Aici se injectează și arde combustibilul. Acest proces favorizează încălzirea gazelor rezultate și extinderea lor puternică. Acest lucru creează o forță a motorului cu reacție. Este produs de aceleași gaze atunci când sunt forțate să iasă din capătul îngust al conductei. Această împingere este cea care face ca avionul să zboare.

Probleme de utilizare

Motoarele cu reacție cu flux direct au unele dezavantaje. Sunt capabili să lucreze numai pe aeronava care se află în mișcare. O aeronavă în repaus nu poate fi activată de căile de rulare cu flux direct. Pentru a ridica o astfel de aeronavă în aer este nevoie de orice alt motor de pornire.

Soluţie

Principiul de funcționare a unui motor cu reacție al unei aeronave cu turboreacție, care este lipsit de deficiențele unui motor ramjet, a permis designerilor de aeronave să creeze cele mai avansate aeronave. Cum funcționează această invenție?

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

Creșterea puterii

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

Elicea care se învârte trage avionul înainte. Dar motorul cu reacție aruncă gazele de eșapament fierbinți înapoi la viteză mare și astfel creează o forță de împingere înainte.

Tipuri de motoare cu reacție

Există patru tipuri de motoare cu reacție sau cu turbină cu gaz:

Turboreactor;

Turboventilator- precum cele utilizate pe avioanele de pasageri Boeing-747;

Turboprop unde se folosesc elice acționate de turbină;

și Turboax care sunt urcate pe elicoptere.

Motor turboventilator este format din trei părți principale: un compresor, o cameră de ardere și o turbină care furnizează energie. Mai întâi, aerul intră în motor și este comprimat de un ventilator. Apoi, în camera de ardere, aerul comprimat se amestecă cu combustibilul și arde pentru a forma un gaz la temperatură ridicată și presiune înaltă. Acest gaz trece prin turbină, determinând-o să se rotească cu o viteză extraordinară și este aruncat înapoi, creând astfel o reacție de împingere înainte.

Imaginea se poate face clic

Odată ajuns într-un motor cu turbină, aerul trece prin mai multe etape de compresie. Presiunea și volumul gazului cresc mai ales puternic după trecerea prin camera de ardere. Forța generată de gazele de eșapament permite aeronavelor cu reacție să se deplaseze la altitudini și viteze mult peste cele disponibile pentru aeronavele cu rotație alternativă.

Într-un motor cu turboreacție, aerul este aspirat din față, comprimat și ars împreună cu combustibilul. Gazele de eșapament rezultate din ardere creează o forță de împingere reactivă.

Motoarele cu turbopropulsor conectează tracțiunea gazelor de eșapament la tracțiunea față generată de rotația elicei.

Motoarele cu reacție sunt acum utilizate pe scară largă în legătură cu explorarea spațiului cosmic. De asemenea, sunt folosite pentru rachete meteorologice și militare de diferite game. În plus, toate aeronavele moderne de mare viteză sunt echipate cu motoare cu reacție.

Este imposibil să utilizați alte motoare în afară de motoare cu reacție în spațiul cosmic: nu există suport (solid lichid sau gazos), împingere de la care nava spațială ar putea obține accelerație. Utilizarea motoarelor cu reacție pentru aeronave și rachete care nu părăsesc atmosfera este asociată cucă sunt motoarele cu reacție care pot oferi viteza maximă de zbor.

- Turboprop.

Aceste motoare permit aeronavelor mari să zboare la viteze acceptabile și să utilizeze mai puțin combustibil.

Motor turbopropulsor cu două pale

- Motor cu reacție cu turboventilator.

Acest tip de motor este o rudă mai economică a tipului clasic. principala diferență este că ventilator mai mare, La care furnizează aer nu numai turbinei, ci șicreează un flux suficient de puternic în afara acestuia... Astfel, eficiența crescută se obține prin îmbunătățirea eficienței.

Mișcarea reactivă este un proces în care una dintre părțile sale este separată de un anumit corp la o anumită viteză. Forța care ia naștere în acest caz funcționează de la sine, fără cel mai mic contact cu corpurile exterioare. Propulsia cu reacție a fost impulsul pentru crearea unui motor cu reacție. Principiul său de funcționare se bazează tocmai pe această forță. Cum functioneaza un astfel de motor? Să încercăm să ne dăm seama.

Fapte istorice

Ideea utilizării jetului de propulsie, care ar face posibilă depășirea forței gravitaționale a Pământului, a fost propusă în 1903 de fenomenul științei ruse - Ciolkovsky. A publicat un întreg studiu pe acest subiect, dar nu a fost luat în serios. Konstantin Eduardovich, care a supraviețuit schimbării sistemului politic, a petrecut ani de muncă pentru a demonstra tuturor că are dreptate.

Astăzi există o mulțime de zvonuri că primul în această chestiune a fost revoluționarul Kibalchich. Dar voința acestui om până la data publicării lucrărilor lui Ciolkovsky a fost îngropată împreună cu Kibalcici. În plus, nu a fost o lucrare cu drepturi depline, ci doar schițe și schițe - revoluționarul nu putea oferi o bază de încredere pentru calculele teoretice în lucrările sale.

Cum funcționează forța reactivă?

Pentru a înțelege cum funcționează un motor cu reacție, trebuie să înțelegeți cum funcționează această forță.

Deci, să ne imaginăm o lovitură de la orice armă de foc. Acesta este un exemplu clar al acțiunii forței reactive. Un jet de gaz fierbinte, care s-a format în timpul arderii încărcăturii din cartuș, împinge arma înapoi. Cu cât încărcarea este mai puternică, cu atât recul va fi mai puternic.

Acum imaginați-vă procesul de aprindere a unui amestec combustibil: are loc treptat și continuu. Așa arată principiul de funcționare al unui motor ramjet. O rachetă cu un motor cu reacție cu propulsie solidă funcționează într-un mod similar - aceasta este cea mai simplă dintre variantele sale. Chiar și modelatorii de rachete începători sunt familiarizați cu el.

La început, pulberea neagră a fost folosită ca combustibil pentru motoarele cu reacție. Motoarele cu reacție, al căror principiu era deja mai avansat, necesitau combustibil cu o bază de nitroceluloză, care era dizolvată în nitroglicerină. În unitățile mari care lansează rachete care pun navete pe orbită, astăzi folosesc un amestec special de combustibil polimer cu perclorat de amoniu ca agent oxidant.

Principiul de funcționare a căii de rulare

Acum merită să înțelegeți principiul funcționării unui motor cu reacție. Pentru a face acest lucru, puteți lua în considerare clasicele - motoarele lichide, care practic nu s-au schimbat de pe vremea lui Tsiolkovsky. Aceste unități folosesc combustibil și un oxidant.

Ca acesta din urmă, se utilizează oxigen lichid sau acid azotic. Kerosenul este folosit drept combustibil. Motoarele moderne de lichid criogenic consumă hidrogen lichid. Când este oxidat cu oxigen, crește impulsul specific (cu până la 30 la sută). Ideea că hidrogenul ar putea fi folosit s-a născut și în capul lui Ciolkovski. Totuși, la acel moment, din cauza explozivității extreme, a fost necesar să se caute un alt combustibil.

Principiul de funcționare este următorul. Componentele intră în camera de ardere din două rezervoare separate. După amestecare, se transformă într-o masă, care, atunci când este arsă, eliberează o cantitate imensă de căldură și zeci de mii de atmosfere de presiune. Oxidantul este introdus în camera de ardere. Amestecul de combustibil răcește aceste elemente pe măsură ce trece între pereții dubli ai camerei și duză. În plus, combustibilul, încălzit de pereți, va intra în zona de aprindere printr-un număr mare de duze. Jetul, care este format de duză, iese în exterior. Din acest motiv, se asigură momentul de împingere.

Pe scurt, principiul de funcționare al unui motor cu reacție poate fi comparat cu o pistoletă. Cu toate acestea, acesta din urmă este mult mai simplu. Nu există diferite sisteme de motor auxiliare în schema de funcționare a acestuia. Și acestea sunt compresoarele necesare pentru a crea presiune de injecție, turbine, supape și alte elemente, fără de care un motor cu reacție este pur și simplu imposibil.

În ciuda faptului că motoarele cu propulsie lichidă consumă mult combustibil (consumul de combustibil este de aproximativ 1000 de grame la 200 de kilograme de marfă), acestea sunt încă folosite ca unități de propulsie pentru vehiculele de lansare și unități de manevră pentru stațiile orbitale, precum și alte vehicule spațiale. .

Dispozitiv

Un motor cu reacție tipic este aranjat după cum urmează. Nodurile sale principale sunt:

Compresor;

Camera de ardere;

Turbine;

Sistem de evacuare.

Să luăm în considerare aceste elemente mai detaliat. Compresorul este format din mai multe turbine. Sarcina lor este să aspire și să comprima aerul pe măsură ce trece prin lame. Procesul de compresie crește temperatura și presiunea aerului. O parte din acest aer comprimat este introdus în camera de ardere. Se amestecă aerul cu combustibilul și se aprinde. Acest proces crește și mai mult energia termică.

Amestecul iese din camera de ardere cu viteză mare și apoi se extinde. Apoi urmează printr-o altă turbină ale cărei pale se rotesc datorită acțiunii gazelor. Această turbină se conectează la compresorul din partea din față a unității și o pune în mișcare. Aerul încălzit la temperaturi ridicate iese prin sistemul de evacuare. Temperatura, deja suficient de ridicată, continuă să crească din cauza efectului de throttling. Apoi aerul iese complet.

Motor de avion

Avioanele folosesc și ele aceste motoare. Deci, de exemplu, unitățile turboreactor sunt instalate în navele uriașe de pasageri. Se deosebesc de cele obișnuite prin prezența a două rezervoare. Unul conține combustibil, iar celălalt conține un oxidant. În timp ce motorul turboreactor transportă doar combustibil, iar aerul este folosit ca oxidant, forțat din atmosferă.

Motor turboreactor

Principiul de funcționare al unui motor cu reacție de avion se bazează pe aceeași forță a reacției și pe aceleași legi ale fizicii. Cea mai importantă parte sunt paletele turbinei. Puterea finală depinde de mărimea lamei.

Datorită turbinelor, este generată tracțiunea, care este necesară pentru a accelera aeronava. Fiecare dintre lame este de zece ori mai puternică decât un motor cu ardere internă convențională a unei mașini. Turbinele sunt instalate după camera de ardere unde presiunea este cea mai mare. Iar temperatura aici poate ajunge la o mie și jumătate de grade.

Cale de rulare cu dublu circuit

Aceste unități au multe avantaje față de turboreactoare. De exemplu, un consum de combustibil semnificativ mai mic pentru aceeași putere.

Dar motorul în sine este mai complex și mai greu.

Și principiul de funcționare al unui motor cu reacție cu două circuite este ușor diferit. Aerul antrenat de turbină este parțial comprimat și alimentat către primul circuit pentru compresor și pe al doilea circuit - către paletele fixe. Turbina funcționează ca un compresor de joasă presiune. În primul circuit al motorului, aerul este comprimat și încălzit, iar apoi, prin intermediul unui compresor de înaltă presiune, este alimentat în camera de ardere. Aici are loc amestecul cu combustibil și aprindere. Se formează gaze care sunt alimentate la turbina de înaltă presiune, datorită cărora palele turbinei se rotesc, care, la rândul lor, furnizează mișcare de rotație compresorului de înaltă presiune. Gazele trec apoi printr-o turbină de joasă presiune. Acesta din urmă antrenează ventilatorul și, în cele din urmă, gazele intră în exterior, creând forță.

Căi de rulare sincrone

Acestea sunt motoare electrice. Principiul de funcționare al unui motor cu reluctanță sincronă este similar cu cel al unei unități pas cu pas. Un curent alternativ este aplicat statorului și creează un câmp magnetic în jurul rotorului. Acesta din urmă se rotește datorită faptului că încearcă să minimizeze rezistența magnetică. Aceste motoare nu au legătură cu explorarea spațiului și lansarea navetelor.