Wat is een straalmotor? Turbojet-vliegtuigen (uitvindingsgeschiedenis).

de site en Rostec herinneren zich de mensen die de raketten lieten vliegen.

oorsprong

"De raket zal niet vanzelf vliegen" - deze uitdrukking wordt toegeschreven aan veel beroemde wetenschappers. En Sergei Korolev, en Wernher von Braun, en Konstantin Tsiolkovsky. Er wordt aangenomen dat het idee van een raketvlucht bijna door Archimedes zelf is geformuleerd, maar zelfs hij kon zich niet voorstellen hoe hij het moest laten vliegen.

Konstantin Tsiolkovsky

Tot op heden zijn er veel soorten raketmotoren. Chemisch, nucleair, elektrisch, zelfs plasma. Raketten verschenen echter lang voordat de mens de eerste motor uitvond. De woorden "kernfusie" of " chemische reactie’ zei nauwelijks iets tegen de inwoners van het oude China. Maar daar verschenen de raketten. De exacte datum het is moeilijk te benoemen, maar vermoedelijk gebeurde dit tijdens het bewind van de Han-dynastie (III-II eeuw voor Christus). De eerste vermelding van buskruit behoort ook tot die tijd. De raket, die opsteeg door de kracht die werd opgewekt door de explosie van buskruit, werd in die tijd uitsluitend gebruikt voor vreedzame doeleinden - voor vuurwerk. Deze raketten, die kenmerkend zijn, hadden hun eigen brandstofvoorraad, in dit geval buskruit.

Konrad Haas wordt beschouwd als de maker van de eerste gevechtsraket

De volgende stap werd pas in 1556 gezet door de Duitse uitvinder Konrad Haas, die een vuurwapenspecialist was in het leger van Ferdinand I - de Heilige Roomse keizer. Haas wordt beschouwd als de maker van de eerste gevechtsraket. Hoewel de uitvinder het strikt genomen niet heeft gemaakt, maar alleen heeft gelegd theoretische basis. Het was Haas die op het idee kwam van een meertrapsraket.

Meertrapsraket zoals voorgesteld door Konrad Haas

De wetenschapper beschreef in detail het mechanisme voor het maken van een vliegtuig uit twee raketten die tijdens de vlucht zouden worden gescheiden. "Zo'n apparaat", verzekerde hij, "kan een enorme snelheid ontwikkelen." De ideeën van Haas werden al snel ontwikkeld door de Poolse generaal Kazimir Semenovich.

Titelpagina boek waarin Kazimir Semenovich raketten beschreef

In 1650 stelde hij een project voor om een ​​drietrapsraket te maken. Dit idee werd echter nooit in de praktijk gebracht. Dat was het natuurlijk, maar alleen in de twintigste eeuw, enkele eeuwen na de dood van Semenovich.

Raketten in het leger

Het leger zal natuurlijk nooit de kans missen om te adopteren de nieuwe soort vernietigend wapen. In de 19e eeuw kregen ze de kans om een ​​raket te gebruiken in de strijd. In 1805 demonstreerde de Britse officier William Congreve bij de Royal Arsenal buskruitraketten met ongekende kracht voor die tijd. Er is een veronderstelling dat de Congreve de meeste ideeën heeft "gestolen" van de Ierse nationalist Robert Emmet, die tijdens de opstand van 1803 een soort raket gebruikte. Je kunt eeuwig over dit onderwerp discussiëren, maar desalniettemin wordt de raket die de Britse troepen hebben aangenomen de Congrever-raket genoemd, niet de Emmett-raket.

Het leger begon aan het begin van de 19e eeuw raketten te gebruiken

Lancering van de Congreve's Rocket, 1890

Het wapen werd herhaaldelijk gebruikt tijdens de Napoleontische oorlogen. In Rusland wordt luitenant-generaal Alexander Zasyadko beschouwd als een pionier op het gebied van raketwetenschap.

Alexander Zasyadko

Hij verbeterde niet alleen de Congreve-raket, maar dacht ook na over het feit dat de energie van dit destructieve wapen voor vreedzame doeleinden kon worden gebruikt. Zasyadko was bijvoorbeeld de eerste die het idee uitdrukte dat het mogelijk zou zijn om met behulp van een raket de ruimte in te vliegen. De ingenieur berekende zelfs precies hoeveel buskruit er nodig zou zijn om de raket naar de maan te krijgen.

Zasyadko was de eerste die het gebruik van raketten voor ruimtevluchten voorstelde

Op een raket naar de ruimte

Zasyadko's ideeën vormden de basis van veel werken van Konstantin Tsiolkovsky. Deze beroemde wetenschapper en uitvinder onderbouwde theoretisch de mogelijkheid van ruimtevluchten met behulp van rakettechnologie. Toegegeven, hij stelde voor om geen buskruit als brandstof te gebruiken, maar een mengsel van vloeibare zuurstof met vloeibare waterstof. Soortgelijke ideeën werden uitgedrukt door Tsiolkovsky's jongere tijdgenoot Herman Oberth.

Hermann Oberth

Hij ontwikkelde ook het idee van interplanetaire vluchten. Oberth was zich terdege bewust van de complexiteit van de taak, maar zijn werk was helemaal niet fantastisch. Vooral de wetenschapper kwam op het idee van een raketmotor. Hij voerde zelfs experimentele tests van dergelijke apparaten uit. In 1928 ontmoette Oberth een jonge student, Wernher von Braun. Deze jonge fysicus uit Berlijn zou al snel een doorbraak maken in de raketwetenschap en veel van Oberths ideeën tot leven brengen. Maar daarover later meer, want twee jaar voor de ontmoeting van deze twee wetenschappers werd de eerste vloeibare brandstofraket in de geschiedenis gelanceerd.

raket tijdperk

Deze belangrijke gebeurtenis vond plaats op 16 maart 1926. En de hoofdpersoon was de Amerikaanse natuurkundige en ingenieur Robert Goddard. In 1914 patenteerde hij een meertrapsraket. Al snel kon hij het idee realiseren dat bijna vierhonderd jaar eerder door Haas was voorgesteld. Goddard stelde voor om benzine en lachgas als brandstof te gebruiken. Na een reeks mislukte lanceringen, slaagde hij. Op 16 maart 1926 lanceerde Goddard op de boerderij van zijn tante een raket ter grootte van een menselijke hand de lucht in. In iets meer dan twee seconden vloog ze 12 meter de lucht in. Het is merkwaardig dat Bazooka later zal worden gemaakt op basis van de werken van Goddard.

Robert Goddard en zijn raket

De ontdekkingen van Goddard, Oberth en Tsiolkovsky hadden een grote weerklank. In de VS, Duitsland en de Sovjet-Unie begonnen spontaan genootschappen van raketwetenschappers te ontstaan. In de USSR werd al in 1933 het Jet Institute opgericht. In hetzelfde jaar verscheen een fundamenteel nieuw type wapen - raketten. De installatie voor hun lancering ging de geschiedenis in onder de naam "Katyusha".

Volley "Katyusha"

In Duitsland was de voor ons al bekende Wernher von Braun bezig met de ontwikkeling van Oberths ideeën. Hij maakte raketten voor het Duitse leger en verliet deze bezetting niet nadat de nazi's aan de macht kwamen. Bovendien ontving Brown fantastische financiering van hen en onbeperkte mogelijkheden voor het werk.

Wernher von Braun met een V-2-model in zijn handen

Bij het maken van nieuwe raketten werd slavenarbeid gebruikt. Het is bekend dat Brown probeerde hiertegen te protesteren, maar als reactie daarop werd gedreigd dat hij mogelijk zelf in de plaats zou komen van dwangarbeiders. Zo werd een ballistische raket gemaakt, waarvan het uiterlijk werd voorspeld door Tsiolkovsky. De eerste tests vonden plaats in 1942. In 1944 werd de V-2 langeafstandsraket geadopteerd door de Wehrmacht. Met zijn hulp schoten ze voornamelijk op het grondgebied van Groot-Brittannië (de raket vloog in 6 minuten vanuit Duitsland naar Londen). "V-2" bracht verschrikkelijke vernietiging met zich mee en zorgde voor angst in de harten van mensen. Minstens 2700 burgers van Foggy Albion werden het slachtoffer. In de Britse pers werd de V-2 de "winged horror" genoemd.

De nazi's gebruikten slavenarbeid om raketten te bouwen

Na de oorlog

Sinds 1944 "jagen" het Amerikaanse en Sovjetleger op Brown. Beide landen waren geïnteresseerd in zijn ideeën en ontwikkelingen. De wetenschapper speelde zelf een sleutelrol bij het oplossen van dit probleem. In het voorjaar van 1945 verzamelde hij zijn team voor een raad, die besliste over de vraag wie zich aan het einde van de oorlog beter zou kunnen overgeven. Wetenschappers zijn tot de conclusie gekomen dat het beter is dat de Amerikanen zich overgeven. Brown zelf werd bijna per ongeluk gevangen genomen. Zijn broer Magnus, die een Amerikaanse soldaat zag, rende naar hem toe en zei: "Mijn naam is Magnus von Braun, mijn broer heeft de V-2 uitgevonden, we willen ons overgeven."

R-7 Koroleva - de eerste raket die de ruimte in vloog

In de VS bleef Wernher von Braun werken aan raketten. Nu werkte hij echter vooral voor vreedzame doeleinden. Hij was het die een enorme impuls gaf aan de ontwikkeling van de Amerikaanse ruimtevaartindustrie door de eerste lanceervoertuigen voor de Verenigde Staten te ontwerpen (natuurlijk creëerde Brown ook ballistische gevechtsraketten). Zijn team lanceerde in februari 1958 de eerste Amerikaanse kunstmatige satelliet Aarde. De Sovjet-Unie liep met de lancering van de satelliet bijna een half jaar voor op de Verenigde Staten. Op 4 oktober 1957 werd de eerste kunstmatige satelliet in een baan om de aarde gelanceerd. Toen het werd gelanceerd, werd de Sovjet R-7-raket gebruikt, gemaakt door Sergei Korolev.

Sergei Korolev

De R-7 was 's werelds eerste intercontinentale ballistische raket, evenals de eerste raket die werd gebruikt voor ruimtevluchten.

Raketmotoren in Rusland

In 1912 werd in Moskou een fabriek voor de productie van vliegtuigmotoren geopend. Het bedrijf maakte deel uit van de Franse vereniging "Gnome". Hier werden onder andere motoren voor vliegtuigen gemaakt. Russische Rijk tijdens de Eerste Wereldoorlog. De fabriek overleefde de revolutie met succes, kreeg een nieuwe naam "Icarus" en bleef werken onder het Sovjetregime.

De fabriek voor de productie van vliegtuigmotoren verscheen in 1912 in Rusland

Zowel in de jaren '30 als in de jaren '40, de oorlogsjaren, werden hier vliegtuigmotoren gemaakt. De motoren die bij Icarus werden geproduceerd, werden geïnstalleerd op geavanceerde Sovjet-vliegtuigen. En al in de jaren vijftig begon de onderneming turbojetmotoren te produceren, waaronder die voor de ruimtevaartindustrie. Nu is de fabriek eigendom van OJSC Kuznetsov, dat zijn naam kreeg ter ere van de uitstekende Sovjet-vliegtuigontwerper Nikolai Dmitrievich Kuznetsov. De onderneming maakt deel uit van het staatsbedrijf Rostec.

Huidige toestand

Rostec blijft raketmotoren produceren, ook voor de raketindustrie. V afgelopen jaren productievolumes groeien. Vorig jaar verscheen informatie dat Kuznetsov al 20 jaar van tevoren orders ontving voor de productie van motoren. Motoren worden niet alleen gemaakt voor de ruimtevaartindustrie, maar ook voor luchtvaart, energie en goederenvervoer per spoor.

In 2012 testte Rostec een maanmotor

In 2012 voerde Rostec tests uit met de maanmotor. Specialisten slaagden erin de technologieën die voor de Sovjet-Unie waren gemaakt nieuw leven in te blazen maan programma. Het programma zelf werd, zoals we weten, uiteindelijk ingekort. Maar vergeten, zo lijkt het, ontwikkelingen hebben zich nu gevonden nieuw leven. De verwachting is dat de maanmotor op grote schaal zal worden gebruikt in het Russische ruimteprogramma.

ESSAY

OVER DIT ONDERWERP:

Jet motoren .

SCHRIFTELIJK: Kiselev A.V.

KALININGRAD

Invoering

Straalmotor, een motor die de trekkracht creëert die nodig is voor beweging door de initiële energie om te zetten in de kinetische energie van de straalstroom van de werkvloeistof; als gevolg van het verstrijken van de werkvloeistof uit het mondstuk van de motor, wordt een reactieve kracht gevormd in de vorm van een reactie (terugslag) van de straal, die de motor en het structureel daarmee verbonden apparaat in de tegenovergestelde richting beweegt naar de uitstroom van de jet. Verschillende soorten energie (chemisch, nucleair, elektrisch, zonne-energie) kunnen worden omgezet in de kinetische (snelheid) energie van een straalstroom in een raketmotor. Een directe reactiemotor (directe reactiemotor) combineert de motor zelf met een beweger, dat wil zeggen, hij zorgt voor zijn eigen beweging zonder tussenkomst van tussenliggende mechanismen.

Om een ​​jetstuwkracht te creëren die door R. d. wordt gebruikt, heb je nodig:

de bron van de initiële (primaire) energie, die wordt omgezet in de kinetische energie van de straal;

de werkvloeistof, die in de vorm van een straalstroom uit de R. d. wordt uitgestoten;

R.D. is zelf een energieomzetter.

De initiële energie wordt opgeslagen aan boord van een vliegtuig of ander apparaat uitgerust met RD (chemische brandstof, nucleaire brandstof), of kan (in principe) van buiten komen (zonne-energie). Om een ​​werkvloeistof in R.d. te verkrijgen, kan een stof uit de omgeving (bijvoorbeeld lucht of water) worden gebruikt;

de stof die zich in tanks van het apparaat of direct in de R.'s kamer van d. bevindt; een mengsel van stoffen afkomstig uit de omgeving en opgeslagen aan boord van het apparaat.

In moderne R. d. wordt chemisch het vaakst gebruikt als de primaire

Tests voor het afvuren van raketten

motor Ruimteschip

Turbostraalmotoren AL-31F vliegtuigen Su-30MK. behoren tot de klas Jet motoren

energie. In dit geval is de werkvloeistof gloeiende gassen - verbrandingsproducten van chemische brandstof. Tijdens de werking van R. d. wordt de chemische energie van de brandende stoffen omgezet in de thermische energie van de verbrandingsproducten, en thermische energie hete gassen worden omgezet in mechanische energie van de translatiebeweging van de straalstroom en bijgevolg van het apparaat waarop de motor is geïnstalleerd. Het belangrijkste onderdeel van elke R. d. is de verbrandingskamer waarin de werkvloeistof wordt gegenereerd. Het eindgedeelte van de kamer, dat dient om de werkvloeistof te versnellen en een straalstroom te verkrijgen, wordt een straalmondstuk genoemd.

Afhankelijk van of de omgeving al dan niet wordt gebruikt tijdens de werking van raketmotoren, zijn ze onderverdeeld in 2 hoofdklassen - luchtstraalmotoren (WRD) en raketmotoren (RD). Alle KRW's zijn warmtemotoren, waarvan de werkvloeistof wordt gevormd door de oxidatiereactie van een brandbare stof met zuurstof uit de lucht. De lucht die uit de atmosfeer komt, vormt het grootste deel van de werkvloeistof van de KRW. Zo heeft een apparaat met een KRW een energiebron (brandstof) aan boord en haalt het meeste werkvloeistof uit de omgeving. In tegenstelling tot de KRW bevinden alle componenten van de werkvloeistof van het KB zich aan boord van het apparaat dat is uitgerust met het KB. De afwezigheid van een propeller die in wisselwerking staat met: omgeving, en de aanwezigheid van alle componenten van de werkvloeistof aan boord van het apparaat maken de RD de enige die geschikt is voor werk in de ruimte. Er zijn ook gecombineerde raketmotoren, die als het ware een combinatie zijn van beide hoofdtypen.

Geschiedenis van straalmotoren

Het principe van straalaandrijving is al heel lang bekend. Reigersbal kan worden beschouwd als de voorouder van R. d. Solide raketmotoren - poederraketten verschenen in China in de 10e eeuw. N. e. Honderden jaren lang werden dergelijke raketten eerst in het oosten en vervolgens in Europa gebruikt als vuurwerk, signaal, gevecht. In 1903 was KE Tsiolkovsky, in zijn werk "Investigation of World Spaces with Reactive Instruments", de eerste ter wereld die de belangrijkste bepalingen van de theorie van raketmotoren met vloeibare stuwstof naar voren bracht en de belangrijkste elementen van een vloeibare stuwstof voorstelde raket motor. De eerste Sovjet vloeibare raketmotoren - ORM, ORM-1, ORM-2 werden ontworpen door V. P. Glushko en gemaakt onder zijn leiding in 1930-31 in het Gas Dynamics Laboratory (GDL). In 1926 lanceerde R. Goddard een raket met vloeibare brandstof. Voor de eerste keer werd een elektrothermische RD gemaakt en getest door Glushko bij de GDL in 1929-33.

In 1939 werden raketten met straalmotoren ontworpen door I.A. Merkulov getest in de USSR. Het eerste diagram van een turbostraalmotor? werd in 1909 voorgesteld door de Russische ingenieur N. Gerasimov.

In 1939 begon de bouw van turbojetmotoren, ontworpen door A. M. Lyulka, in de Kirov-fabriek in Leningrad. De tests van de gemaakte motor werden verhinderd door de Grote Patriottische Oorlog van 1941-45. In 1941 werd een turbojetmotor ontworpen door F. Whittle (Groot-Brittannië) voor het eerst in een vliegtuig geïnstalleerd en getest. De theoretische werken van de Russische wetenschappers S.S. Nezhdanovsky, I.V. Meshchersky en N.E. Zhukovsky, de werken van de Franse wetenschapper R. Enot-Peltri, en de Duitse wetenschapper G. Oberth waren van groot belang voor de oprichting van R.D.. Een belangrijke bijdrage aan de oprichting van de VRD was het werk van de Sovjetwetenschapper B. S. Stechkin "Theory of an air-breathing engine", gepubliceerd in 1929.

R. d. hebben een ander doel en de reikwijdte van hun toepassing wordt voortdurend uitgebreid.

R. d. worden het meest gebruikt op verschillende soorten vliegtuigen.

Turbojet-motoren en bypass-turbojetmotoren zijn uitgerust met de meeste militaire en civiele vliegtuigen over de hele wereld, ze worden gebruikt in helikopters. Deze raketmotoren zijn geschikt voor vluchten met zowel subsonische als supersonische snelheden; ze zijn ook geïnstalleerd op projectielvliegtuigen; supersonische turbojetmotoren kunnen worden gebruikt in de eerste fasen van ruimtevaartvliegtuigen. Ramjet-motoren zijn geïnstalleerd op luchtafweergeleide raketten, kruisraketten, supersonische jager-onderscheppers. Subsonische straalmotormotoren worden gebruikt in helikopters (geïnstalleerd aan de uiteinden van de hoofdrotorbladen). Pulserende straalmotoren hebben weinig stuwkracht en zijn alleen bedoeld voor vliegtuigen met subsonische snelheden. Tijdens de 2e Wereldoorlog van 1939-45 waren deze motoren uitgerust met V-1-projectielen.

RD wordt in de meeste gevallen gebruikt op hogesnelheidsvliegtuigen.

Vloeibare stuwstofraketmotoren worden gebruikt op lanceervoertuigen van ruimtevaartuigen en ruimtevaartuigen als mars-, rem- en controlemotoren, evenals op geleide ballistische raketten. Raketmotoren met vaste stuwstof worden gebruikt in ballistische, luchtafweer-, antitank- en andere raketten voor militaire doeleinden, maar ook in lanceervoertuigen en ruimtevaartuigen. Kleine motoren voor vaste stuwstof worden gebruikt als boosters voor het opstijgen van vliegtuigen. Elektrische raketmotoren en nucleaire raketmotoren kunnen worden gebruikt in ruimtevaartuigen.

Deze machtige stam, het principe van directe reactie, gaf echter leven aan een enorme kroon van de "stamboom" van de familie van straalmotoren. Om kennis te maken met de hoofdtakken van zijn kroon, de bekroning van de "stam" van de directe reactie. Al snel, zoals te zien is in de figuur (zie hieronder), wordt deze stam in twee delen verdeeld, alsof hij door een blikseminslag is gespleten. Beide nieuwe stammen zijn gelijkelijk versierd met machtige kronen. Deze verdeling vond plaats vanwege het feit dat alle "chemische" straalmotoren zijn onderverdeeld in twee klassen, afhankelijk van of ze omgevingslucht gebruiken voor hun werk of niet.

Een van de nieuw gevormde stammen is de klasse van luchtademende motoren (VRD). Zoals de naam al doet vermoeden, kunnen ze niet buiten de atmosfeer opereren. Daarom vormen deze motoren de ruggengraat van de moderne luchtvaart, zowel bemand als onbemand. KRW's gebruiken atmosferische zuurstof om brandstof te verbranden; zonder dit zal de verbrandingsreactie in de motor niet doorgaan. Maar toch worden turbojetmotoren momenteel het meest gebruikt.

(TRD), zonder uitzondering op bijna alle moderne vliegtuigen geïnstalleerd. Zoals alle motoren die atmosferische lucht gebruiken, hebben turbojetmotoren een speciaal apparaat nodig om de lucht samen te drukken voordat deze de verbrandingskamer binnenkomt. Immers, als de druk in de verbrandingskamer de atmosferische druk niet significant overschrijdt, zullen de gassen niet met een hogere snelheid uit de motor stromen - het is de druk die ze naar buiten duwt. Maar bij een lage uitlaatsnelheid zal de stuwkracht van de motor klein zijn en zal de motor veel brandstof verbruiken, een dergelijke motor zal geen toepassing vinden. In een turbostraalmotor wordt een compressor gebruikt om de lucht te comprimeren, en het ontwerp van de motor hangt grotendeels af van het type compressor. Er zijn motoren met axiale en centrifugaalcompressoren, axiale compressoren kunnen minder of minder worden bedankt voor het gebruik van ons systeem. meer compressiestadia, een-tweetraps zijn, enz. Om de compressor aan te drijven, heeft de turbojetmotor een gasturbine, die de naam aan de motor gaf. Door de compressor en turbine is het ontwerp van de motor zeer complex.

Luchtstraalmotoren zonder compressoren zijn veel eenvoudiger van ontwerp, waarbij de noodzakelijke drukverhoging op andere manieren met namen wordt uitgevoerd: pulserende en straalmotoren.

In een pulserende motor wordt dit meestal gedaan door een kleprooster dat bij de motorinlaat is geïnstalleerd, wanneer een nieuw deel van het brandstof-luchtmengsel de verbrandingskamer vult en er een flits optreedt, sluiten de kleppen, waardoor de verbrandingskamer wordt geïsoleerd van de motor inlaat. Hierdoor stijgt de druk in de kamer en stromen de gassen door de straalpijp naar buiten, waarna het hele proces zich herhaalt.

Bij een compressorloze motor van een ander type, een straalmotor, is zelfs dit kleppenrooster niet aanwezig en stijgt de druk in de verbrandingskamer als gevolg van dynamische druk, d.w.z. vertraging van de tegemoetkomende luchtstroom die tijdens de vlucht de motor binnenkomt. Het is duidelijk dat een dergelijke motor alleen kan werken als het vliegtuig al met een voldoende hoge snelheid vliegt, het zal geen stuwkracht ontwikkelen op de parkeerplaats. Maar aan de andere kant, bij een zeer hoge snelheid, 4-5 keer de snelheid van het geluid, ontwikkelt een straalmotor een zeer hoge stuwkracht en verbruikt hij minder brandstof dan elke andere "chemische" straalmotor onder deze omstandigheden. Daarom straalmotoren.

De eigenaardigheid van het aerodynamische schema van supersonische vliegtuigen met straalmotormotoren (ramjet) is te wijten aan de aanwezigheid van speciale acceleratiemotoren die de snelheid leveren die nodig is om een ​​stabiele werking van de straalmotor te starten. Dit maakt het staartgedeelte van de constructie zwaarder en vereist de installatie van stabilisatoren om de nodige stabiliteit te garanderen.

Het werkingsprincipe van een straalmotor.

De kern van moderne krachtige straalmotoren van verschillende typen is het principe van directe reactie, d.w.z. het principe van het creëren van een drijvende kracht (of stuwkracht) in de vorm van een reactie (terugslag) van een straal "werksubstantie" die uit de motor stroomt, meestal hete gassen.

In alle motoren zijn er twee processen van energieomzetting. Eerst wordt de chemische energie van de brandstof omgezet in thermische energie van de verbrandingsproducten en vervolgens wordt de thermische energie gebruikt om mechanisch werk uit te voeren. Dergelijke motoren omvatten zuigermotoren van auto's, diesellocomotieven, stoom- en gasturbines van elektriciteitscentrales, enz.

Beschouw dit proces in relatie tot straalmotoren. Laten we beginnen met de verbrandingskamer van de motor, waarin al op de een of andere manier een brandbaar mengsel is ontstaan, afhankelijk van het type motor en het type brandstof. Dit kan bijvoorbeeld een mengsel zijn van lucht en kerosine, zoals in een turbostraalmotor van een modern straalvliegtuig, of een mengsel van vloeibare zuurstof en alcohol, zoals in sommige vloeibare raketmotoren, of, ten slotte, een soort vaste stuwstof voor poederraketten. Het brandbare mengsel kan verbranden, d.w.z. een chemische reactie aangaan met een snelle afgifte van energie in de vorm van warmte. Het vermogen om energie vrij te maken tijdens een chemische reactie is de potentiële chemische energie van de moleculen van het mengsel. De chemische energie van moleculen is gerelateerd aan de kenmerken van hun structuur, meer bepaald de structuur van hun elektronenschillen, d.w.z. de elektronenwolk die de kernen van de atomen omringt waaruit het molecuul bestaat. Als gevolg van een chemische reactie, waarbij sommige moleculen worden vernietigd, terwijl andere worden gevormd, treedt van nature een herschikking van de elektronenschillen op. Bij deze herstructurering is het de bron van vrijgekomen chemische energie. Te zien is dat alleen stoffen die bij een chemische reactie in de motor (verbranding) voldoende warmte afgeven, en ook een grote hoeveelheid gassen vormen, als brandstof voor straalmotoren kunnen dienen. Al deze processen vinden plaats in de verbrandingskamer, maar laten we stilstaan ​​​​bij de reactie, niet op moleculair niveau (dit is hierboven al besproken), maar in de "fasen" van het werk. Totdat de verbranding is begonnen, heeft het mengsel een grote voorraad potentiële chemische energie. Maar toen verzwolg de vlam het mengsel, nog een moment - en de chemische reactie was voorbij. Nu, in plaats van de moleculen van het brandbare mengsel, is de kamer gevuld met moleculen van verbrandingsproducten, dichter "opeengepakt". De overtollige bindingsenergie, de chemische energie van de verbrandingsreactie die heeft plaatsgevonden, is vrijgekomen. Moleculen die deze overtollige energie bezitten, brachten het bijna onmiddellijk over op andere moleculen en atomen als gevolg van frequente botsingen met hen. Alle moleculen en atomen in de verbrandingskamer begonnen willekeurig, chaotisch met een veel hogere snelheid te bewegen, de temperatuur van de gassen nam toe. Er was dus een overgang van de potentiële chemische energie van de brandstof naar de thermische energie van de verbrandingsproducten.

Een vergelijkbare overgang werd uitgevoerd in alle andere warmtemotoren, maar straalmotoren verschillen fundamenteel van hen met betrekking tot het verdere lot van hete verbrandingsproducten.

Nadat zich in de verbrandingsmotor hete gassen hebben gevormd, die grote thermische energie bevatten, moet deze energie worden omgezet in mechanische energie. Motoren dienen immers om mechanisch werk, om iets te "verplaatsen", om het in actie te brengen, het maakt niet uit of het een dynamo is, voeg tekeningen toe van een elektriciteitscentrale, een diesellocomotief, een auto of een vliegtuig.

Om ervoor te zorgen dat de thermische energie van gassen wordt omgezet in mechanische energie, moet hun volume toenemen. Bij een dergelijke uitzetting doen de gassen het werk waarvoor hun interne en thermische energie wordt verbruikt.

In het geval van een zuigermotor drukken uitzettende gassen op een zuiger die in de cilinder beweegt, de zuiger duwt de drijfstang, die al de krukas van de motor draait. De as is verbonden met de rotor van een dynamo, de aandrijfassen van een diesellocomotief of auto, of de propeller van een vliegtuig - de motor verricht nuttig werk. In een stoommachine of een gasturbine dwingen gassen, die uitzetten, het wiel dat is verbonden met de turbine-as om te draaien - er is geen kruk-en-stang-transmissiemechanisme nodig, wat een van de grote voordelen van de turbine is

Gassen zetten natuurlijk uit in een straalmotor, want zonder werken ze niet. Maar het expansiewerk wordt dan niet besteed aan het draaien van de as. Geassocieerd met het aandrijfmechanisme, zoals bij andere warmtemotoren. Het doel van een straalmotor is anders - om straalstuwkracht te creëren, en hiervoor is het nodig dat een straal gassen - verbrandingsproducten met hoge snelheid uit de motor stromen: de reactiekracht van deze straal is de stuwkracht van de motor . Dientengevolge moet het werk van het expanderen van de gasvormige producten van brandstofverbranding in de motor worden besteed aan het versnellen van de gassen zelf. Dit betekent dat de thermische energie van gassen in een straalmotor moet worden omgezet in hun kinetische energie - de willekeurige chaotische thermische beweging van moleculen moet worden vervangen door hun georganiseerde stroming in één richting die voor iedereen geldt.

Hiervoor dient een van de belangrijkste onderdelen van de motor, de zogenaamde straalpijp. Het maakt niet uit tot welk type een bepaalde straalmotor behoort, deze is noodzakelijkerwijs uitgerust met een mondstuk waardoor hete gassen met hoge snelheid uit de motor stromen - de verbrandingsproducten van brandstof in de motor. Bij sommige motoren komen gassen direct na de verbrandingskamer in het mondstuk, bijvoorbeeld in raket- of straalmotormotoren. In andere, turbojets, gaan de gassen eerst door een turbine, waaraan ze een deel van hun thermische energie afstaan. Het verbruikt in dit geval om de compressor aan te drijven, die dient om de lucht voor de verbrandingskamer te comprimeren. Maar hoe dan ook, het mondstuk is het laatste deel van de motor - gassen stromen er doorheen voordat ze de motor verlaten.

De straalpijp kan verschillende vormen hebben en bovendien een ander ontwerp, afhankelijk van het type motor. Het belangrijkste is de snelheid waarmee de gassen uit de motor stromen. Als deze uitstroomsnelheid niet groter is dan de snelheid waarmee geluidsgolven zich in de uitstromende gassen voortplanten, dan is het mondstuk een eenvoudig cilindrisch of vernauwend pijpstuk. Moet de uitstroomsnelheid groter zijn dan de geluidssnelheid, dan krijgt de straalpijp de vorm van een uitzettende pijp of eerst vernauwen en dan uitzetten (Love's nozzle). Alleen in een buis met een dergelijke vorm, zoals theorie en ervaring laten zien, is het mogelijk om het gas tot supersonische snelheden te verspreiden, om over de "sonische barrière" te stappen.

Straalmotor diagram

De turbofanmotor is de meest gebruikte straalmotor in de burgerluchtvaart.

De brandstof die de motor (1) binnenkomt, wordt gemengd met perslucht en verbrand in de verbrandingskamer (2). De uitzettende gassen draaien hogesnelheids- (3) en lage-snelheidsturbines, die op hun beurt de compressor (5) aandrijven, waardoor lucht in de verbrandingskamer wordt geduwd, en ventilatoren (6), die lucht door deze kamer drijven en deze richten naar de uitlaatpijp. Door lucht te verplaatsen, zorgen ventilatoren voor extra stuwkracht. Een motor van dit type kan stuwkracht tot 13.600 kg ontwikkelen.

Gevolgtrekking

De straalmotor heeft veel opmerkelijke eigenschappen, maar de belangrijkste is als volgt. Een raket heeft geen land, water of lucht nodig om te bewegen, omdat hij beweegt als gevolg van interactie met gassen die worden gevormd tijdens de verbranding van brandstof. Daarom kan de raket bewegen in een luchtloze ruimte.

K.E. Tsiolkovsky - de grondlegger van de theorie ruimtevluchten. Wetenschappelijk bewijs van de mogelijkheid om een ​​raket te gebruiken voor vluchten naar de ruimte, voorbij de atmosfeer van de aarde en naar andere planeten van het zonnestelsel werd voor het eerst geleverd door de Russische wetenschapper en uitvinder Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky

Bibliografie

Encyclopedisch woordenboek van de jonge technicus.

Thermische verschijnselen in technologie.

Materialen van de site http://goldref.ru/;

1. Jet beweging (2)

   Samenvatting >> Natuurkunde

   Welke is in de vorm reactief jet wordt uitgeworpen reactief motor; mezelf reactief motor- een energieomzetter ... waarmee reactief motor beïnvloedt een apparaat dat hiermee is uitgerust reactief motor. stoot reactief motor hangt af van...

2. Jet beweging in de natuur en technologie

   Samenvatting >> Natuurkunde

   Salp naar voren. Van het grootste belang is reactief motor inktvis. De inktvis is de meest ... d.w.z. apparaat met reactief motor met behulp van brandstof en oxidatiemiddel op het apparaat zelf. reactief motor- het motor transformeren...

3. reactief meervoudige lancering raketsysteem BM-13 Katyusha

   Samenvatting >> Historische figuren

   hoofd en buskruit reactief motor. Het kopgedeelte op zijn eigen manier ... een zekering en een extra ontsteker. reactief motor heeft een verbrandingskamer, in ... een sterke toename van het vuurvermogen reactief

Uitvinder: Frank Whittle (motor)
Het land: Engeland
Tijd van uitvinding: 1928

Turbojet-luchtvaart is ontstaan ​​tijdens de Tweede Wereldoorlog, toen de limiet van perfectie van de vorige propellervliegtuigen uitgerust met .

Elk jaar werd de race om snelheid moeilijker, omdat zelfs een kleine snelheidsverhoging honderden extra pk's aan motorvermogen vereiste en automatisch leidde tot het gewicht van het vliegtuig. Gemiddeld een vermogenstoename van 1 pk. leidde tot een toename van de massa van het voortstuwingssysteem (de motor zelf, propeller en hulpapparatuur) met gemiddeld 1 kg. eenvoudige berekeningen toonde aan dat het praktisch onmogelijk is om een ​​propeller-aangedreven jachtvliegtuig te maken met een snelheid in de orde van grootte van 1000 km/u.

Het vereiste motorvermogen van 12.000 pk kon alleen worden bereikt met een motorgewicht van ongeveer 6.000 kg. In de toekomst bleek dat een verdere snelheidsverhoging zou leiden tot de degeneratie van gevechtsvliegtuigen, waardoor ze in voertuigen zouden veranderen die alleen zichzelf konden vervoeren.

Er was geen ruimte meer voor wapens, radioapparatuur, bepantsering en brandstof aan boord. Maar zelfs zulke tegen de prijs was het onmogelijk om een ​​grote snelheidsverhoging te krijgen. De zwaardere motor is toegenomen totale gewicht, waardoor het vleugeloppervlak moest worden vergroot, leidde dit tot een toename van hun aerodynamische weerstand, om te overwinnen waarvoor het nodig was om het motorvermogen te vergroten.

Zo was de cirkel rond en bleek de snelheid in de orde van grootte van 850 km/u voor een vliegtuig met . Er kon maar één uitweg uit deze vicieuze situatie zijn - het was noodzakelijk om een ​​fundamenteel nieuw ontwerp van een vliegtuigmotor te creëren, wat werd gedaan toen turbojetvliegtuigen zuigervliegtuigen vervingen.

Het werkingsprincipe van een eenvoudige straalmotor kan worden begrepen als we kijken naar de werking van een brandslang. Water onder druk wordt via een slang aan de slang toegevoerd en stroomt eruit. Het inwendige gedeelte van de slangtip loopt taps toe naar het uiteinde toe, waardoor de straal van uitstromend water een hogere snelheid heeft dan bij een slang.

De kracht van de tegendruk (reactie) is in dit geval zo groot dat de brandweerman vaak moet span al uw kracht om de slang in de gewenste richting te houden. Hetzelfde principe kan worden toegepast op een vliegtuigmotor. De eenvoudigste straalmotor is een straalmotor.

Stel je een pijp voor met open uiteinden die op een bewegend vliegtuig is gemonteerd. Het voorste deel van de pijp, waarin lucht binnenkomt als gevolg van de beweging van het vliegtuig, heeft een uitzettende interne dwarsdoorsnede. Door de uitzetting van de buis neemt de snelheid van de lucht die erin komt af en neemt de druk dienovereenkomstig toe.

Laten we aannemen dat in het uitzettende deel brandstof wordt geïnjecteerd en in de luchtstroom wordt verbrand. Dit deel van de pijp kan een verbrandingskamer worden genoemd. Sterk verhitte gassen zetten snel uit en ontsnappen door een vernauwende straalpijp met een snelheid die vele malen groter is dan die van de luchtstroom bij de ingang. Deze snelheidstoename creëert een stuwkracht die het vliegtuig naar voren duwt.

Het is gemakkelijk in te zien dat zo'n motor alleen kan werken als hij in de lucht beweegt met aanzienlijke snelheid, maar het kan niet worden bediend wanneer het niet beweegt. Een vliegtuig met een dergelijke motor moet ofwel vanuit een ander vliegtuig worden gelanceerd of worden versneld met behulp van een speciale startmotor. Dit nadeel wordt overwonnen in een meer complexe turbostraalmotor.

Het meest kritische element van deze motor is de gasturbine, die aandrijft luchtcompressor met haar op dezelfde schacht zitten. De lucht die de motor binnenkomt, wordt eerst gecomprimeerd in de inlaatdiffusor, vervolgens in de axiale compressor en komt vervolgens de verbrandingskamer binnen.

De brandstof is meestal kerosine, die via een mondstuk in de verbrandingskamer wordt gespoten. Vanuit de kamer komen de verbrandingsproducten, die uitzetten, in de eerste plaats op de gasbladen, waardoor deze roteren, en vervolgens in het mondstuk, waarin ze versnellen tot zeer hoge snelheden.

De gasturbine gebruikt slechts een klein deel van de energie van de lucht-gasstraal. De rest van de gassen gaan een reactieve stuwkracht creëren, die optreedt als gevolg van de uitstroom van een straal met hoge snelheid verbrandingsproducten uit het mondstuk. De stuwkracht van een turbojetmotor kan op verschillende manieren worden opgevoerd, dat wil zeggen voor een korte periode worden verhoogd.

Dit kan bijvoorbeeld met behulp van de zogenaamde naverbranding (in dit geval wordt brandstof extra in de gasstroom achter de turbine geïnjecteerd, die verbrandt door zuurstof die niet wordt gebruikt in de verbrandingskamers). Naverbranding kan bovendien de stuwkracht van de motor in korte tijd met 25-30% verhogen bij lage snelheden en tot 70% bij hoge snelheden.

Gasturbinemotoren hebben sinds 1940 een ware revolutie teweeggebracht in luchtvaarttechnologie, maar de eerste ontwikkelingen om ze te creëren verschenen tien jaar eerder. vader van de turbojetmotor De Engelse uitvinder Frank Whittle wordt terecht beschouwd. In 1928, als student aan de Cranwell Aviation School, stelde Whittle het eerste ontwerp voor van een straalmotor uitgerust met een gasturbine.

In 1930 kreeg hij er patent op. De staat was op dat moment niet geïnteresseerd in zijn ontwikkelingen. Maar Whittle kreeg hulp van enkele particuliere bedrijven en in 1937 bouwde de Brit Thomson-Houston volgens zijn ontwerp de eerste turbojetmotor in de geschiedenis, die de aanduiding "U" kreeg. Pas daarna besteedde het Air Ministry aandacht aan Whittle's uitvinding. Om de motoren van het ontwerp verder te verbeteren, werd het Power-bedrijf opgericht, dat steun kreeg van de staat.

Tegelijkertijd bevruchtten Whittle's ideeën de designgedachte van Duitsland. In 1936 ontwikkelde en patenteerde de Duitse uitvinder Ohain, toen een student aan de Universiteit van Göttingen, zijn turbojet motor. Het ontwerp was bijna niet anders dan dat van Whittle. In 1938 ontwikkelde de firma Heinkel, die Ohain inhuurde, onder zijn leiding de HeS-3B-turbostraalmotor, die in het He-178-vliegtuig werd geïnstalleerd. Op 27 augustus 1939 maakte dit vliegtuig zijn eerste succesvolle vlucht.

Het ontwerp van de He-178 liep grotendeels vooruit op het ontwerp van toekomstige straalvliegtuigen. De luchtinlaat bevond zich in de voorste romp. De lucht, vertakkend, omzeilde de cockpit en kwam in een directe stroom de motor binnen. Hete gassen stroomden door een mondstuk in het staartgedeelte. De vleugels van dit vliegtuig waren nog van hout, maar de romp was gemaakt van duraluminium.

De motor, gemonteerd achter de cockpit, liep op benzine en ontwikkelde een stuwkracht van 500 kg. maximaal de snelheid van het vliegtuig bereikte 700 km / u. Begin 1941 ontwikkelde Hans Ohain een meer geavanceerde HeS-8-motor met een stuwkracht van 600 kg. Twee van deze motoren werden geïnstalleerd in het volgende He-280V-vliegtuig.

De tests begonnen in april van hetzelfde jaar en lieten goede resultaten zien - het vliegtuig bereikte snelheden tot 925 km / u. De serieproductie van deze jager is echter nooit begonnen (er zijn in totaal 8 stuks gemaakt) vanwege het feit dat de motor nog steeds onbetrouwbaar bleek.

Ondertussen produceerde de Brit Thomson Houston de W1.X-motor, speciaal ontworpen voor het eerste Britse turbojet-vliegtuig, de Gloucester G40, dat zijn eerste vlucht maakte in mei 1941 (het vliegtuig was toen uitgerust met een verbeterde Whittle W.1-motor) . De Engelse eerstgeborene was verre van de Duitser. De maximale snelheid was 480 km/u. In 1943 werd de tweede Gloucester G40 gebouwd met een krachtigere motor, die snelheden tot 500 km/u bereikte.

In zijn ontwerp deed de Gloucester verrassend denken aan de Duitse Heinkel. G40 had volledig metalen structuur met een luchtinlaat in de voorste romp. Het inlaatluchtkanaal was verdeeld en liep aan beide zijden om de cockpit heen. De uitstroom van gassen vond plaats via een mondstuk in de staart van de romp.

Hoewel de parameters van de G40 niet alleen die van hop dat moment niet overtroffen, maar ook merkbaar inferieur waren, bleken de vooruitzichten voor het gebruik van straalmotoren zo veelbelovend dat de British Air Het ministerie besloot om te beginnen met de serieproductie van onderscheppingsjagers met turbojets. Firma "Gloucester" kreeg de opdracht om zo'n vliegtuig te ontwikkelen.

In de daaropvolgende jaren begonnen verschillende Engelse bedrijven tegelijkertijd verschillende modificaties van de Whittle-turbojetmotor te produceren. Rover, gebaseerd op de W.1-motor, ontwikkelde motoren W2B/23 en W2B/26. Vervolgens werden deze motoren gekocht door Rolls-Royce, die op basis daarvan zijn eigen modellen creëerde - Welland en Derwent.

Het eerste seriële turbojetvliegtuig in de geschiedenis was echter niet de Engelse Gloucester, maar de Duitse Messerschmitt Me-262. In totaal werden ongeveer 1300 van dergelijke vliegtuigen met verschillende modificaties vervaardigd, uitgerust met de Junkers Yumo-004B-motor. Het eerste vliegtuig van deze serie werd in 1942 getest. Het had twee motoren met een stuwkracht van 900 kg en een topsnelheid van 845 km/u.

Het Engelse productievliegtuig "Gloucester G41 Meteor" verscheen in 1943. Uitgerust met twee Derwent-motoren met elk een stuwkracht van 900 kg, ontwikkelde de Meteor een snelheid tot 760 km / u en had een vlieghoogte tot 9000 m. Later werden krachtigere Dervents met een stuwkracht van ongeveer 1600 kg in het vliegtuig geïnstalleerd, waardoor de snelheid kon worden verhoogd tot 935 km / u. Dit vliegtuig bleek uitstekend te zijn, dus de productie van verschillende modificaties van de G41 ging door tot het einde van de jaren '40.

De Verenigde Staten bleven in de ontwikkeling van de straalvliegtuigen aanvankelijk ver achter Europese landen. Tot de Tweede Wereldoorlog waren er helemaal geen pogingen om een ​​straalvliegtuig te maken. Pas in 1941, toen monsters en tekeningen van Whittle-motoren uit Engeland werden ontvangen, begonnen deze werken op volle toeren.

General Electric, gebaseerd op het Whittle-model, ontwikkelde de IA-turbostraalmotor, die werd geïnstalleerd op het eerste Amerikaanse straalvliegtuig P-59A "Erkomet". De Amerikaanse eerstgeborene ging in oktober 1942 voor het eerst de lucht in. Het had twee motoren, die onder de vleugels dicht bij de romp waren geplaatst. Het was nog steeds een onvolmaakt ontwerp.

Volgens Amerikaanse piloten die het toestel testten, was de P-59 goed te vliegen, maar de vliegprestaties bleven onbelangrijk. De motor bleek te weinig vermogen te hebben, waardoor het meer een zweefvliegtuig was dan een echt gevechtsvliegtuig. In totaal werden 33 van dergelijke machines gebouwd. Hun maximale snelheid was 660 km / u en de vlieghoogte was maximaal 14.000 m.

De eerste seriële turbostraaljager in de Verenigde Staten was de Lockheed F-80 Shooting Star met een motor firma "General Electric" I-40 (modificatie I-A). Tot het einde van de jaren 40 werden ongeveer 2500 van deze jagers geproduceerd verschillende modellen. Hun gemiddelde snelheid was ongeveer 900 km / u. Op 19 juni 1947 bereikte een van de aanpassingen van dit XF-80B-vliegtuig echter voor het eerst in de geschiedenis een snelheid van 1000 km / u.

Aan het einde van de oorlog Jet vliegtuig in veel opzichten waren ze nog steeds inferieur aan beproefde modellen van propellervliegtuigen en hadden ze veel van hun eigen specifieke tekortkomingen. Over het algemeen ondervonden ontwerpers in alle landen tijdens de bouw van het eerste turbojet-vliegtuig aanzienlijke problemen. Zo nu en dan brandden de verbrandingskamers uit, de bladen en compressoren braken en, gescheiden van de rotor, veranderden ze in granaten die de motorbehuizing, de romp en de vleugel verpletterden.

Maar desondanks hadden straalvliegtuigen een enorm voordeel ten opzichte van propellervliegtuigen - de toename van de snelheid met een toename van het vermogen van een turbojetmotor en het gewicht ervan vond veel sneller plaats dan die van een zuigermotor. Het besloot verder lot hogesnelheidsluchtvaart - het wordt overal jet.

De snelheidsverhoging leidde al snel tot een complete verandering verschijning vliegtuigen. Bij transsone snelheden bleek de oude vorm en het profiel van de vleugel het vliegtuig niet te kunnen dragen - het begon met zijn neus te "pikken" en ging in een oncontroleerbare duik. De resultaten van aerodynamische tests en de analyse van vliegongevallen leidden de ontwerpers geleidelijk aan tot een nieuw type vleugel - een dunne, geveegde.

Voor het eerst verscheen deze vorm van vleugels op Sovjetjagers. Ondanks het feit dat de USSR later is dan de westerse, staten begonnen turbojet-vliegtuigen te maken, Sovjet-ontwerpers slaagden er zeer snel in om eersteklas gevechtsvoertuigen te maken. De eerste Sovjet-straaljager die in productie werd genomen, was de Yak-15.

Het verscheen eind 1945 en was een omgebouwde Yak-3 (een bekende jager met een zuigermotor tijdens de oorlog), waarop een RD-10 turbojetmotor was geïnstalleerd - een kopie van de buitgemaakte Duitse Yumo-004B met een stuwkracht van 900 kg. Hij ontwikkelde een snelheid van ongeveer 830 km/u.

In 1946 kwam de MiG-9 in dienst bij het Sovjetleger, uitgerust met twee Yumo-004B turbojetmotoren (officiële aanduiding RD-20), en in 1947 verscheen de MiG-15 - de eerste in swept-wing gevechtsstraalvliegtuigen uitgerust met een RD-45-motor (dit was de naam van de Rolls-Royce Nin-motor, gekocht onder licentie en gemoderniseerd door Sovjet-vliegtuigontwerpers) met een stuwkracht van 2200 kg.

De MiG-15 was opvallend anders dan zijn voorgangers en verraste gevechtspiloten met ongebruikelijke, naar achteren hellende vleugels, een enorme kiel met daarop dezelfde geveegde stabilisator en een sigaarvormige romp. Het vliegtuig had ook andere nieuwigheden: een schietstoel en hydraulische stuurbekrachtiging.

Het was bewapend met een snelvuur en twee (in latere aanpassingen - drie geweren). Met een snelheid van 1100 km/u en een plafond van 15000 m bleef deze jager jarenlang het beste gevechtsvliegtuig ter wereld en wekte grote belangstelling. (Later had het ontwerp van de MiG-15 een aanzienlijke invloed op het ontwerp van jagers in westerse landen.)

In korte tijd werd de MiG-15 de meest voorkomende jager in de USSR en werd hij ook geadopteerd door de legers van zijn bondgenoten. Dit toestel bewees zich goed tijdens de Koreaanse Oorlog. In veel opzichten was hij superieur aan de American Sabres.

Met de komst van de MiG-15 eindigde de kindertijd van de turbojetluchtvaart en de nieuwe fase in haar geschiedenis. Tegen die tijd hadden straalvliegtuigen alle subsonische snelheden onder de knie en kwamen dicht bij de geluidsbarrière.

In de wetenschap straalaandrijving wordt de beweging van een lichaam genoemd die optreedt wanneer een deel ervan ervan wordt gescheiden. Wat betekent dit?

Er kunnen eenvoudige voorbeelden worden gegeven. Stel je voor dat je in een boot midden op een meer zit. De boot ligt stil. Maar hier pakt u een zware steen van de bodem van de boot en gooit deze met geweld in het water. Wat zal er dan gebeuren? De boot komt langzaam in beweging. Een ander voorbeeld. We blazen de rubberen bal op en laten de lucht er vrijelijk uit ontsnappen. De leeglopende ballon zal vliegen in de richting tegengesteld aan die waarin de luchtstroom stroomt. De actiekracht is gelijk aan de reactiekracht. Je gooide de steen met kracht, maar dezelfde kracht zorgde ervoor dat de boot in de tegenovergestelde richting ging.

Een straalmotor is gebouwd op deze natuurkundige wet. De brandstof verbrandt in de hittebestendige kamer. Het tijdens de verbranding gevormde gloeiende expanderende gas ontsnapt met kracht uit het mondstuk. Maar dezelfde kracht duwt de motor zelf (samen met de raket of het vliegtuig in de tegenovergestelde richting). Deze kracht wordt stuwkracht genoemd.

Het principe van straalaandrijving is al lang bekend bij de mensheid. - eenvoudige raketten werden gemaakt door de oude Chinezen. Maar om moderne vliegtuigen en raketten de lucht in te laten vliegen, moesten ingenieurs veel technische problemen oplossen, en de huidige straalmotoren zijn behoorlijk complexe apparaten.

Laten we eens kijken in de straalmotoren die in de luchtvaart worden gebruikt. Laten we het een andere keer hebben over ruimteraketmotoren.

Dus vandaag straalvliegtuigen vliegen op drie soorten motoren:

Turbojet-motor;

Turbofan-motor;

Turboprop.

Hoe zijn ze gerangschikt en hoe verschillen ze van elkaar? Laten we beginnen met de eenvoudigste - turbojet . De naam van dit apparaat vertelt ons het sleutelwoord - "turbine". Een turbine is een as waarrond metalen bladen zijn bevestigd. "bloemblaadjes" in een hoek gedraaid. Als een stroom lucht (of water bijvoorbeeld) langs de as naar de turbine wordt geleid, begint deze te draaien. Als daarentegen de turbine-as begint te draaien, zullen zijn bladen een stroom lucht of water langs de as drijven.

Verbranding is de combinatie van brandstof met zuurstof, een gas dat niet veel voorkomt in normale lucht. Om precies te zijn, het is voor ons voldoende om het in te ademen. Maar voor "adem" straalmotor verbrandingskamers zuurstof is te veel opgelost in de lucht.

Wat moet er gebeuren om een ​​dode brand weer aan te wakkeren? Rechts! Blaas erop of zwaai erover, bijvoorbeeld met een plaat triplex. Door lucht te forceren, "voer" sintels worden geoxygeneerd en de vlam ontsteekt weer. De turbine doet hetzelfde in een turbostraalmotor.

Terwijl het vliegtuig naar voren beweegt, komt er een luchtstraal de motor binnen. Hier ontmoet de lucht de compressorturbines die met hoge snelheid draaien. Woord "compressor" kan in het Russisch vertaald worden als "compressor". Compressorturbinebladen comprimeren lucht ongeveer 30 keer en "doorzetten" het in de verbrandingskamer. Het gloeiende gas dat ontstaat bij de verbranding van de brandstof stroomt verder naar het mondstuk. Maar onderweg is er nog een turbine. Als ze op haar messen komt, zorgt een gasstraal ervoor dat haar schacht draait. Maar de compressorturbines zijn op dezelfde as bevestigd. Het blijkt zo eigenaardig te zijn "duwen trekken". De compressor pompt lucht in de motor, het mengsel van perslucht en brandstof verbrandt, waardoor heet gas vrijkomt, en het gas op weg naar het mondstuk laat de compressorturbines draaien.

Een interessante vraag rijst: hoe start je zo'n motor? Immers, totdat de perslucht de verbrandingskamer binnenkomt, zal de brandstof niet gaan branden. Dit betekent dat er geen heet gas zal zijn dat de compressorturbine doet draaien. Maar totdat de compressorturbine draait, is er geen perslucht.

Blijkt, de motor wordt gestart door een elektromotor die is verbonden met de turbine-as. De elektromotor laat de compressor draaien en zodra de nodige luchtdruk in de verbrandingskamer verschijnt, komt daar brandstof binnen en wordt de ontsteking geactiveerd. De straalmotor werkt!

Turbojet motor apparaat.

Turbojetmotoren zijn zeer krachtig en wegen relatief weinig. Daarom worden ze meestal geïnstalleerd op supersonische militaire vliegtuigen, maar ook op supersonische passagiersschepen. Maar zulke motoren hebben ernstige tekortkomingen Ze maken veel lawaai en verbruiken te veel brandstof.

Daarom is op vliegtuigen die vliegen met subsonische snelheden (minder dan 1200 kilometer per uur), de zogenaamde.

Turbofan-motorapparaat.

Verschillen ze zijn van een turbostraalmotor omdat vooraan, naar de compressor, een andere turbine met grote bladen op de as is bevestigd - een ventilator. Zij is het die het eerst de stroom tegemoetkomende lucht ontmoet en deze met kracht terugdrijft. Een deel van deze lucht, zoals in een turbostraalmotor, komt de compressor binnen en verder in de verbrandingskamer, en het andere deel "omwikkelen" camera en wordt ook naar achteren gegooid, waardoor extra tractie ontstaat. Meer precies, voor turbofan motor de stuwkracht van de hoofdstraal (ongeveer 3/4) wordt gecreëerd door precies deze luchtstroom die de ventilator aandrijft. En slechts 1/4 van de stuwkracht wordt geleverd door hete gassen die uit het mondstuk ontsnappen.

Zo'n motor maakt veel minder lawaai en verbruikt veel minder brandstof, wat erg belangrijk is voor vliegtuigen die worden gebruikt om passagiers te vervoeren.

Turboprop motor apparaat.

De rotatie van de turbine-as wordt overgebracht op een propeller - een propeller die het vliegtuig naar voren duwt. Een propeller met enorme bladen kan niet met dezelfde waanzinnige snelheid draaien als een turbine-as. Daarom is de propeller met de as verbonden door een tandwielkast die de rotatiesnelheid vermindert. En hoewel de turbopropmotor "eet" er is weinig brandstof, wat betekent dat het de kosten van de vlucht goedkoper maakt, het kan het vliegtuig niet op hoge snelheid versnellen. Daarom worden dergelijke motoren tegenwoordig voornamelijk gebruikt in de transportluchtvaart en op kleine passagiersvliegtuigen die lokale vluchten maken.

Voor ervaring heb je nodig:

1. sterkere draad;

2. breed rietje voor een cocktail;

3. ballon langwerpige vorm;

4. streng plakband;

5. wasknijper.

Trek aan de draad (deze kan schuin zijn) en haal deze vooraf door het rietje. Blaas de ballon op en knijp hem samen met een wasknijper, zodat hij niet leegloopt, zoals weergegeven in de afbeelding links. Plak nu de bal aan het rietje. De straalmotor is klaar!

Op uw plaatsen! Maak de wasknijper los. Er zal een luchtstroom uit de bal ontsnappen en hij zal samen met het rietje langs de draad naar voren glijden.

© In geval van gedeeltelijk of volledig gebruik van dit artikel - een actieve hyperlink naar de site is VERPLICHT

Straalbeweging is een proces waarbij een van zijn onderdelen met een bepaalde snelheid van een bepaald lichaam wordt gescheiden. De kracht die in dit geval ontstaat, werkt vanzelf, zonder het minste contact met externe lichamen. Straalaandrijving was de aanzet voor de creatie van een straalmotor. Het principe van zijn werking is precies gebaseerd op deze kracht. Hoe werkt zo'n motor? Laten we proberen het uit te zoeken.

Historische feiten

Het idee om straalaandrijving te gebruiken, die het mogelijk zou maken om de zwaartekracht van de aarde te overwinnen, werd in 1903 naar voren gebracht door het fenomeen Russische wetenschap- Tsiolkovsky. Hij publiceerde een studie over dit onderwerp maar het werd niet serieus genomen. Konstantin Eduardovich, die de verandering in het politieke systeem had overleefd, heeft jarenlang gewerkt om iedereen te bewijzen dat hij gelijk had.

Tegenwoordig gaan er veel geruchten dat de revolutionaire Kibalchich de eerste was in deze kwestie. Maar de wil van deze man werd tegen de tijd van de publicatie van de werken van Tsiolkovsky samen met Kibalchich begraven. Bovendien was het geen volwaardig werk, maar alleen schetsen en schetsen - de revolutionair kon geen betrouwbare basis voor theoretische berekeningen in zijn werken brengen.

Hoe werkt reactieve kracht?

Om te begrijpen hoe een straalmotor werkt, moet je begrijpen hoe deze kracht werkt.

Stel je dus een schot voor van een willekeurig vuurwapen. Deze goed voorbeeld reactieve kracht. Een straal heet gas, gevormd tijdens de verbranding van de lading in de patroon, duwt het wapen terug. Hoe krachtiger de lading, hoe sterker het rendement zal zijn.

En stel je nu het proces van ontsteking van een brandbaar mengsel voor: het vindt geleidelijk en continu plaats. Dit is precies hoe het werkingsprincipe van een straalmotor eruit ziet. Een raket met een straalmotor met vaste stuwstof werkt op een vergelijkbare manier - dit is de eenvoudigste van zijn varianten. Zelfs beginnende raketmodelbouwers zijn ermee bekend.

Als brandstof voor straalmotoren werd eerst zwart buskruit gebruikt. Straalmotoren, waarvan het principe al geavanceerder was, vereisten brandstof op basis van nitrocellulose, dat was opgelost in nitroglycerine. In grote eenheden die raketten lanceren die shuttles in een baan om de aarde brengen, gebruiken ze tegenwoordig een speciaal mengsel van polymeerbrandstof met ammoniumperchloraat als oxidatiemiddel.

Het werkingsprincipe van de RD

Nu is het de moeite waard om het werkingsprincipe van een straalmotor te begrijpen. Om dit te doen, kunt u de klassiekers overwegen - vloeistofmotoren, die sinds de tijd van Tsiolkovsky niet veel zijn veranderd. Deze eenheden gebruiken brandstof en een oxidatiemiddel.

Als laatste wordt vloeibare zuurstof of salpeterzuur gebruikt. Als brandstof wordt kerosine gebruikt. Moderne vloeistofmotoren van het cryogene type verbruiken vloeibare waterstof. Wanneer het wordt geoxideerd met zuurstof, verhoogt het de specifieke impuls (met maar liefst 30 procent). In het hoofd van Tsiolkovsky ontstond ook het idee dat waterstof gebruikt zou kunnen worden. Vanwege de extreme explosiviteit was het op dat moment echter noodzakelijk om op zoek te gaan naar een andere brandstof.

Het werkingsprincipe is als volgt. De componenten komen de verbrandingskamer binnen vanuit twee afzonderlijke tanks. Na het mengen veranderen ze in een massa, die bij verbranding een enorme hoeveelheid warmte en tienduizenden atmosfeerdruk afgeeft. Het oxidatiemiddel wordt toegevoerd aan de verbrandingskamer. Het brandstofmengsel, terwijl het tussen de dubbele wanden van de kamer en het mondstuk passeert, koelt deze elementen. Verder zal de brandstof, verwarmd door de wanden, de ontstekingszone binnenkomen via een groot aantal sproeiers. De straal, die is gevormd met een mondstuk, breekt uit. Hierdoor is er een duwmoment voorzien.

In het kort kan het werkingsprincipe van een straalmotor worden vergeleken met een steekvlam. Dat laatste is echter veel eenvoudiger. Er zijn geen verschillende hulpmotorsystemen in het schema van zijn werking. En dit zijn compressoren die nodig zijn om injectiedruk, turbines, kleppen en andere elementen te creëren, zonder welke een straalmotor simpelweg onmogelijk is.

Ondanks het feit dat vloeibare motoren veel brandstof verbruiken (brandstofverbruik is ongeveer 1000 gram per 200 kilogram vracht), worden ze nog steeds gebruikt als marcheereenheden voor draagraketten en rangeereenheden voor orbitale stations, evenals andere ruimtevoertuigen.

Apparaat

Een typische straalmotor is als volgt opgesteld. De belangrijkste knooppunten zijn:

Compressor;

verbrandingskamer;

Turbines;

Uitlaatsysteem.

Laten we deze elementen in meer detail bekijken. De compressor bestaat uit meerdere turbines. Het is hun taak om lucht aan te zuigen en samen te persen terwijl deze door de bladen gaat. Het compressieproces verhoogt de temperatuur en druk van de lucht. Een deel van deze perslucht wordt in de verbrandingskamer geleid. Daarin wordt lucht gemengd met brandstof en vindt ontsteking plaats. Dit proces verhoogt de thermische energie verder.

Het mengsel verlaat de verbrandingskamer hoge snelheid en breidt zich dan uit. Daarna volgt een andere turbine, waarvan de bladen draaien door de werking van gassen. Deze turbine, aangesloten op de compressor die zich voor de unit bevindt, zet hem in beweging. Lucht verwarmd tot hoge temperaturen gaat via het uitlaatsysteem naar buiten. De temperatuur, die al hoog genoeg is, blijft stijgen door het smoren effect. Dan komt de lucht er helemaal uit.

vliegtuigmotor

Ook vliegtuigen gebruiken deze motoren. Zo worden bijvoorbeeld turbojet-eenheden geïnstalleerd in enorme passagiersschepen. Ze verschillen van de gebruikelijke in de aanwezigheid van twee tanks. De ene bevat de brandstof en de andere de oxidator. Terwijl een turbostraalmotor alleen brandstof vervoert, wordt lucht die uit de atmosfeer wordt geblazen als oxidatiemiddel gebruikt.

Turbostraalmotor

Het werkingsprincipe van een vliegtuigstraalmotor is gebaseerd op dezelfde reactieve kracht en dezelfde natuurkundige wetten. Het belangrijkste onderdeel zijn de turbinebladen. Het uiteindelijke vermogen is afhankelijk van de grootte van het mes.

Het is dankzij de turbines dat de stuwkracht wordt gegenereerd die nodig is om het vliegtuig te versnellen. Elk van de bladen is tien keer krachtiger dan een gewone verbrandingsmotor van een auto. Turbines worden geïnstalleerd na de verbrandingskamer waar de druk het hoogst is. En de temperatuur kan hier anderhalfduizend graden bereiken.

Dubbel circuit RD

Deze units hebben veel voordelen ten opzichte van turbojets. Bijvoorbeeld een aanzienlijk lager brandstofverbruik bij hetzelfde vermogen.

Maar de motor zelf heeft meer complexe structuur en meer gewicht.

Ja, en het werkingsprincipe van een bypass-straalmotor is iets anders. De lucht die door de turbine wordt opgevangen, wordt gedeeltelijk gecomprimeerd en aan het eerste circuit toegevoerd aan de compressor en aan het tweede circuit aan de vaste schoepen. De turbine werkt als een compressor. lage druk. In het primaire circuit van de motor wordt de lucht gecomprimeerd en verwarmd, en vervolgens, door middel van een hogedrukcompressor, aan de verbrandingskamer toegevoerd. Dit is waar de brandstof zich vermengt en ontbrandt. Er worden gassen gevormd die naar de hogedrukturbine worden gevoerd, waardoor de turbinebladen draaien, die op hun beurt de rotatiebeweging aan de hogedrukcompressor leveren. De gassen gaan vervolgens door een lagedrukturbine. Deze laatste drijft de ventilator aan en ten slotte komen de gassen naar buiten, waardoor tractie ontstaat.

Synchrone taxibanen

Dit zijn elektromotoren. Het werkingsprincipe van een synchrone reluctantiemotor is vergelijkbaar met de werking van een stappeneenheid. Wisselstroom toegepast op de stator en creëert een magnetisch veld rond de rotor. De laatste roteert vanwege het feit dat hij de magnetische weerstand probeert te minimaliseren. Deze motoren hebben niets te maken met ruimteverkenning en lanceringen van shuttles.