Načelo delovanja reaktivnega motorja. Opis in naprava

Reaktivno gibanje je proces, pri katerem je eden od njegovih delov ločen od določenega telesa z določeno hitrostjo. Sila, ki nastane v tem primeru, deluje sama, brez najmanjšega stika z zunanjimi telesi. Močni pogon je bila spodbuda za ustvarjanje reaktivni motor. Načelo njegovega delovanja temelji na tej moči. Kako deluje tak motor? Poskusimo ugotoviti.

Zgodovinska dejstva

Zamisel o uporabi reaktivnega pogona, ki bi omogočil premagovanje sile gravitacije Zemlje, je leta 1903 razvil fenomen ruske znanosti - Tsiolkovsky. Na to temo je objavil celo študijo, ki pa ni bil resno obravnavan. Konstantin Eduardovič, ki je šel skozi spremembo političnega sistema, je več let delal, da bi vsem dokazal svoj primer.

Danes obstaja veliko govoric, da je bil revolucionarni Kibalchich prvi v tej številki. Toda volja tega človeka v času objave del Tsiolkovsky je pokopan skupaj s Kibalchich. Poleg tega ni bilo polnopravno delo, ampak le skice in skice - revolucionar ne more priti do zanesljive osnove v teoretičnih izračunih v svojih delih.

Kako deluje jalova moč?

Da bi razumeli, kako deluje reaktivni motor, morate razumeti, kako deluje ta sila.

Predstavljajte si strel iz katerega koli strelnega orožja. To je jasen primer delovanja jalove moči. Curek vročega plina, ki je nastal med izgorevanjem naboja v vložku, potiska orožje nazaj. Čim močnejša bo dajatev, tem močnejša bo vrnitev.

Zdaj pa si predstavljamo proces vžiga gorljive mešanice: prehaja postopoma in neprekinjeno. Tako izgleda načelo ramjet motorja. Raketa s trdim pogonskim reaktivnim motorjem deluje na podoben način - to je najpreprostejša različica. Tudi začetniki rakete so seznanjeni z njo.

Sprva je bil črni prah uporabljen kot gorivo za reaktivne motorje. Reaktivni motorji, katerih princip je bil že popolnejši, so zahtevali gorivo z bazo nitroceluloze, ki je bila raztopljena v nitroglicerinu. V velikih enotah, ki izstrelijo rakete in izstrelijo kroge v orbito, danes kot oksidant uporabljajo posebno mešanico polimernega goriva z amonijevim perkloratom.

Načelo delovanja RD

Zdaj je potrebno razumeti načelo reaktivnega motorja. Če želite to narediti, razmislite o klasiki - fluidni motorji, ki se od časa Tsiolkovskega niso veliko spremenili. V teh enotah uporabljamo gorivo in oksidant.

Kot slednje se uporablja tekoči kisik ali dušikove kisline. Kerozin se uporablja kot gorivo. Sodobni tekoči kriogeni motorji uporabljajo tekoči vodik. Ko se oksidira s kisikom, poveča specifični impulz (za kar 30 odstotkov). Ideja, da se lahko uporablja vodik, se je rodila tudi v glavi Tsiolkovskega. Vendar pa je bilo takrat zaradi skrajne nevarnosti eksplozije treba najti drugo gorivo.

Načelo delovanja je naslednje. Komponente vstopajo v zgorevalno komoro iz dveh ločenih posod. Po mešanju se spremenijo v maso, ki med izgorevanjem oddaja veliko količino toplote in desetine tisoč atmosfer pritiska. Oksidator se dovaja v zgorevalno komoro. Mešanica goriva med prehodom med dvojnimi stenami komore in šobo ohlaja te elemente. Poleg tega bo gorivo, ki ga ogrevajo stene, prešlo skozi veliko število injektorjev v območje vžiga. Curek, ki ga oblikuje šoba, izbruhne. Zaradi tega je zagotovljen trenutek potiskanja.

Na kratko lahko primerjamo načelo delovanja reaktivnega motorja žepka. Vendar pa je slednje veliko preprostejše. V shemi njegovega dela ni različnih pomožnih sistemov motorja. In to so kompresorji, potrebni za ustvarjanje tlaka vbrizgavanja, turbin, ventilov in drugih elementov, brez katerih je reaktivni motor preprosto nemogoč.

Kljub temu, da tekoči motorji porabijo veliko goriva (poraba goriva je okoli 1000 gramov na 200 kilogramov tovora), se še vedno uporabljajo kot križarske rakete za lansirna vozila in ranžiranje za orbitalne postaje, pa tudi za druga vesoljska vozila.

Naprava

Tipičen reaktivni motor uredimo na naslednji način. Njegova glavna vozlišča so:

- kompresor;

- komora za zgorevanje;

- turbine;

- izpušni sistem.

Razmislite o teh elementih bolj podrobno. Kompresor je sestavljen iz več turbin. Njihova naloga je sesati in stisniti zrak, ko gre skozi rezila. V procesu stiskanja poveča temperaturo in zračni tlak. Nekateri od teh stisnjenega zraka se dovajajo v zgorevalno komoro. Zmeša zrak z gorivom in se vname. Ta proces še poveča toplotno energijo.

Mešanica zapusti zgorevalno komoro pri visoki hitrosti in se nato razširi. Potem sledi druga turbina, katere lopatice se vrtijo zaradi učinkov plinov. Ta turbina, ki se povezuje s kompresorjem, se nahaja pred enoto in jo sproži. Zrak segreje do visokih temperatur skozi izpušni sistem. Temperatura, ki je že precej visoka, še naprej narašča zaradi učinka dušenja. Potem zrak popolnoma izstopi.

Letalski motor

Letala uporabljajo tudi te motorje. Na primer, v velikih potniških oblogah so nameščene turboreaktivne enote. Razlikujejo se od običajne prisotnosti dveh posod. V enem je gorivo, v drugem pa oksidant. Hkrati pa turboreaktivni motor prenaša samo gorivo, zrak, ki se vbrizga iz ozračja, pa se uporablja kot oksidant.

Turboreaktivni motor

Načelo delovanja reaktivnega motorja zrakoplova temelji na isti reaktivni sili in enakih fizikalnih zakonih. Najpomembnejši del so turbinske lopatice. Končna moč je odvisna od velikosti rezila.

To je zahvaljujoč turbini proizvaja potiska, ki je potrebna za pospešitev letala. Vsako rezilo je desetkrat močnejše od navadnega avtomobilskega motorja. Turbine so nameščene po zgorevalni komori, kjer je najvišji pritisk. In temperatura tukaj lahko doseže eno in pol tisoč stopinj.

Dvojna steza

Te enote imajo veliko prednosti pred turboreaktivnimi motorji. Na primer, znatno manjša poraba goriva pri enaki moči.

Toda sam motor ima bolj zapleteno strukturo in večjo težo.

Načelo delovanja dvocevnega reaktivnega motorja je nekoliko drugačno. Zrak, ki ga ujame turbina, je delno stisnjen in napajan v prvi krog v kompresor in v drugi do fiksnih nožev. Turbina deluje kot nizkotlačni kompresor. V prvem krogu motorja se zrak stisne in segreje, nato pa se skozi visokotlačni kompresor dovaja v zgorevalno komoro. Tukaj je mešanica z gorivom in vžigom. Nastajajo plini, ki se napajajo v visokotlačni turbini, zaradi katere se lopatice turbin vrtijo, kar pa se hrani. rotacijsko gibanje na visokotlačnem kompresorju. Nato plini preidejo skozi nizkotlačno turbino. Slednji poganjajo ventilator in končno izstopajo, kar ustvarja hrepenenje.

Sinhroni RD

To so elektromotorji. Princip delovanja sinhronega reaktivnega motorja je podoben delovanju koračne enote. Izmenični tok se napaja v stator in ustvarja magnetno polje okoli rotorja. Slednji se vrti zaradi dejstva, da skuša zmanjšati magnetni upor. Ti motorji niso povezani z raziskovanjem vesolja in zagonom avtobusov.