Реактивні двигуни, пристрій, принцип роботи
Інформація - Авіація, Астрономія, Космонавтика
Інші матеріали по предмету Авіація, Астрономія, Космонавтика
Теми: Види реактивних двигунів, фізичні основи реактивного руху при різних швидкостях.
У сучасній авіації цивільної та військової, в космічній техніці широке застосування отримали реактивні двигуни, в основу створення яких покладено принцип отримання тяги за рахунок сили реакції, що виникає при відкиданні від двигуна деякої маси (робочого тіла), а напрям тяги і руху робочого тіла, що відкидається, протилежні . У цьому величина тяги пропорційна добутку маси робочого тіла швидкість її покидька. Так спрощено можна описати роботу реактивного двигуна, а справжня наукова теорія зухвалості сучасних реактивних двигунів розроблялася кілька десятків років. І в її основі та конструкції реактивних двигунів лежать праці українських вчених та винахідників, які у розвитку реактивних двигунів і взагалі в ракетній технікі завжди займали провідне місце. Звичайно, до початку робіт з ракетної техніки в Україні належить до 1690 р., коли було побудовано спеціальний заклад за активної участі Петра 1 для виробництва порохових ракет, які набагато раніше були використані в стародавньому Китаї. Проте порохові ракети зразка 1717р. завдяки своїм високим на той час якостям використовувалися майже без зміни протягом ста років. А перші спроби створення авіаційного реактивного двигуна слід напевно зарахувати до 1849 року, коли військовий інженер І.М. Третеський запропонував для пересування аеростата використовувати силу реактивного струменя стиснутого газу. У 1881 Кібальчич розробив проект літального апарату важчим за повітря з реактивним двигуном. Звісно, це були перші спробивикористовувати силу реактивного струменя для літальних апаратів, а звичайно Н.Є.Жуковський, "батько української авіації", який вперше розробив основні питання теорії реактивного руху, є по праву основоположником цієї теорії.
Праці українських та радянських вчених та конструкторів разом із працями наших видатних співвітчизників М.Є.Жуковського, К.Е.Ціолковського, В.В.Уварова, В.П.Мишина та багатьох інших є основою сучасної реактивної техніки, що дозволило створити високошвидкісні винищувачі типу……, важкі транспортні літаки типу Руслан, надзвуковий лайнер Ту-144, ракетоносій Енергія та орбітальну станцію Світ та багато іншого, що є нашою славною історією та гордістю України.
I. Фізичні основи роботи реактивного двигуна.
У основі сучасних потужних реактивних двигунах різних типів лежить принцип прямої реакції, тобто. принцип створення рушійної сили (або тяги) у вигляді реакції (віддачі) струменя з двигуна "робочої речовини", зазвичай - розпечених газів.
У всіх двигунах існує два процеси перетворення енергії. Спочатку хімічна енергія палива перетворюється на теплову енергію продуктів згоряння, а потім теплова енергія використовується для здійснення механічної роботи. До таких двигунів відносяться поршневі двигуни автомобілів, тепловозів, парові та газові турбіни електростанцій тощо.
Розглянемо цей процес стосовно реактивних двигунів. Почнемо з камери згоряння двигуна, в якому тим чи іншим способом, що залежить від типу двигуна та роду палива, вже створена горюча суміш. Це може бути, наприклад, суміш повітря з гасом, як у турбореактивному двигуні сучасного реактивного літака, або суміш рідкого кисню зі спиртом, як вдеяких рідинних ракетних двигунах, або, нарешті, якесь тверде паливо порохових ракет. Горюча суміш може згоряти, тобто. вступати у хімічну реакцію із бурхливим виділенням енергії у вигляді тепла. Здатність виділяти енергію при хімічній реакції і є потенційна хімічна енергія молекул суміші. Хімічна енергія молекул пов'язані з особливостями їх будови, точніше, будови їх електронних оболонок, тобто. тієї електронної хмари, яка оточує ядра атомів, що становлять молекулу. Через війну хімічної реакції, коли одні молекули руйнуються, інші виникають, відбувається, природно, перебудова електронних оболонок. У цій перебудові - джерело хімічної енергії, що виділяється. Видно, що паливами реактивних двигунів можуть служити лише такі речовини, які при хімічній реакції в двигуні (згорянні) виділяють досить багато тепла, а також утворюють при цьому велику кількість газів. Всі ці процеси відбуваються в камері згоряння, але зупинимося на реакції не на молекулярному рівні (це вже розглянули вище), а на "фазах" роботи. Поки згоряння не почалося, суміш має великий запас потенційної хімічної енергії. Але полум'я охопило суміш, ще мить - і хімічна реакція закінчена. Тепер замість молекул горючої суміші камеру заповнюють молекули продуктів горіння, щільніше " упаковані " . Надлишок енергії зв'язку, що є хімічною енергією минулої реакції згоряння, виділився. Молекули, що володіють цією надмірною енергією, майже миттєво передали її іншим молекулам і атомам в результаті частих зіткнень з ними. Всі молекули та атоми в камері згоряння стали безладно, хаотично рухатися зі значно більшою швидкістю, температура газів зросла. Так стався перехід потенційноїхімічної енергії палива у теплову енергію продуктів згоряння.
Подібних перехід здійснювався і в усіх інших