Turbojetvliegtuigen (geschiedenis van de uitvinding). Het eerste straalvliegtuig

Straalmotor is uitgevonden Hans von Ohain, een uitstekende Duitse ontwerpingenieur en Sir Frank Whittle. Het eerste patent voor een werkende gasturbinemotor werd in 1930 verkregen door Frank Whittle. Echter, de eerste werkend model Het was Ohain die het verzamelde.

Op 2 augustus 1939 ging het eerste straalvliegtuig, de He 178 (Heinkel 178), aangedreven door de door Ohain ontwikkelde HeS 3-motor, de lucht in.

Heel eenvoudig en tegelijkertijd uiterst moeilijk. Simpelweg gebaseerd op het werkingsprincipe: buitenlucht (in raketmotoren - vloeibare zuurstof) wordt in de turbine gezogen, daar wordt het gemengd met brandstof en verbrand, aan het einde van de turbine vormt het de zogenaamde. “werkvloeistof” (jetstream), die de auto beweegt.

Het is zo simpel, maar in werkelijkheid is het een heel wetenschapsgebied, omdat bij dergelijke motoren de bedrijfstemperatuur duizenden graden Celsius bereikt. Een van de belangrijkste problemen bij de constructie van turbostraalmotoren is het creëren van niet-smeltende onderdelen uit smeltende metalen. Maar om de problemen van ontwerpers en uitvinders te begrijpen, moet je eerst de fundamentele structuur van de motor in meer detail bestuderen.

Ontwerp van straalmotoren

hoofdonderdelen van straalmotoren

Aan het begin van de turbine is er altijd fan, die lucht uit de externe omgeving in de turbines zuigt. De ventilator heeft groot gebied en een groot aantal speciaal gevormde messen gemaakt van titanium. Er zijn twee hoofdtaken: primaire luchtinlaat en koeling van de gehele motor als geheel, door lucht tussen de buitenmantel van de motor en de interne onderdelen te pompen. Hierdoor worden de meng- en verbrandingskamers gekoeld en wordt voorkomen dat ze instorten.

Direct achter de ventilator zit een krachtige compressor, waardoor de lucht onder druk komt te staan hoge druk in de verbrandingskamer.

De verbrandingskamer Het fungeert ook als een carburateur en mengt brandstof met lucht. Nadat het brandstof-luchtmengsel is gevormd, wordt het ontstoken. Tijdens het verbrandingsproces vindt aanzienlijke verwarming van het mengsel en de omliggende delen plaats, evenals volumetrische uitzetting. In feite gebruikt een straalmotor een gecontroleerde explosie om zichzelf voort te stuwen.

De verbrandingskamer van een straalmotor is een van de heetste onderdelen ervan; deze vereist constante intensieve koeling. Maar dit is niet genoeg. De temperatuur daarin bereikt 2700 graden, dus het is vaak gemaakt van keramiek.

Na de verbrandingskamer wordt het brandende brandstof-luchtmengsel rechtstreeks naar de turbine gestuurd.

Turbine bestaat uit honderden bladen waarop de straalstroom drukt, waardoor de turbine gaat draaien. De turbine roteert op zijn beurt de as waarop de ventilator en de compressor "zitten". Het systeem is dus gesloten en heeft voor zijn werking slechts een toevoer van brandstof en lucht nodig.

Na de turbine wordt de stroom naar het mondstuk geleid. Het mondstuk van de straalmotor is het laatste maar niet het minste onderdeel van een straalmotor. Het vormt direct de jetstream. Het mondstuk is gericht koude lucht, gepompt door de ventilator om de interne delen van de motor af te koelen. Deze stroom beperkt de mondstukkraag van de superhete straalstroom en zorgt ervoor dat deze smelt.

Afbuigbare stuwkrachtvector

Straalmotorsproeiers zijn er in verschillende typen. Hij beschouwt als de meest geavanceerde een beweegbaar mondstuk dat is gemonteerd op motoren met een afbuigbare stuwkrachtvector. Het kan worden samengedrukt en uitgezet, en kan ook onder aanzienlijke hoeken afbuigen, waarbij het direct kan worden aangepast en gericht straalstroom. Dit maakt vliegtuigen met stuwkrachtvectormotoren zeer manoeuvreerbaar, omdat manoeuvreren gebeurt niet alleen dankzij de vleugelmechanismen, maar ook rechtstreeks door de motor.

Soorten straalmotoren

Er zijn verschillende hoofdtypen straalmotoren.

Klassieke F-15 straalmotor

Klassieke straalmotor– waarvan we de fundamentele structuur hierboven hebben beschreven. Voornamelijk gebruikt op gevechtsvliegtuigen in verschillende modificaties.

Turboprop. Bij dit type motor wordt het turbinevermogen via een reductiekast geleid om een ​​klassieke propeller te laten draaien. Dergelijke motoren zullen het mogelijk maken dat grote vliegtuigen met aanvaardbare snelheden kunnen vliegen en minder brandstof verbruiken. De normale kruissnelheid van een turbopropvliegtuig wordt geschat op 600-800 km/u.

Dit type motor is zijn zuinigere neef klassiek type. het belangrijkste verschil is dat bij de inlaat een ventilator met een grotere diameter is geïnstalleerd, die niet alleen lucht aan de turbine levert, maar ook een vrij krachtige stroom daarbuiten creëert. Op deze manier wordt verhoogde efficiëntie bereikt door de efficiëntie te verbeteren.

Gebruikt op vliegtuigen en grote vliegtuigen.

Ramjet-motor

Werkt zonder bewegende delen. Lucht wordt op natuurlijke wijze in de verbrandingskamer geperst, doordat de stroom tegen de inlaatkuip wordt afgeremd.

Gebruikt op treinen, vliegtuigen, UAV's en militaire raketten, maar ook op fietsen en scooters.

En tot slot een video van een straalmotor in actie:

Foto's genomen van verschillende bronnen. Russificatie van afbeeldingen – Laboratorium 37.

En wat is de betekenis ervan voor de moderne luchtvaart. Vanaf zijn verschijning op aarde richtte de mens zijn blik naar de hemel. Met wat een ongelooflijk gemak vliegen vogels in opwaartse luchtstromen warme lucht! En niet alleen kleine exemplaren, maar zelfs zulke grote als pelikanen, kraanvogels en vele anderen. Pogingen om ze te imiteren, met behulp van primitieve, gebaseerd op de spierkracht van de piloot zelf, zelfs als ze tot een soort 'vlucht' leidden, was er nog steeds geen sprake van massale implementatie van de ontwikkeling - de ontwerpen waren zeer onbetrouwbaar, te veel Er werden beperkingen opgelegd aan de persoon die ze gebruikte.

Toen kwamen verbrandingsmotoren en propellermotoren. Ze bleken zo succesvol dat de moderne straalmotor en de propellermotor nog steeds naast elkaar bestaan. Natuurlijk, na een aantal wijzigingen te hebben ondergaan.

Hoe is de straalmotor ontstaan?

De meeste technische oplossingen, waarvan de uitvinding aan de mens wordt toegeschreven, zijn feitelijk aan de natuur ontleend. De creatie van een deltavlieger werd bijvoorbeeld voorafgegaan door observatie van de vlucht van vogels die in de lucht zweefden. Ook de gestroomlijnde vormen van vissen en vogels werden briljant beargumenteerd, maar wel binnen de kaders technische middelen. Een soortgelijk verhaal ging niet om de straalmotor heen. Dit principe bewegingen worden door veel mariene bewoners gebruikt - octopussen, inktvissen, kwallen, enz. Tsiolkovsky sprak over een soortgelijke motor. Sterker nog, hij onderbouwde theoretisch de mogelijkheid om een ​​luchtschip te creëren voor vluchten in de interplanetaire ruimte.

Onderliggende A-raketten waren al bekend in het oude China. We kunnen zeggen dat het idee om een ​​straalmotor te maken ‘in de lucht hing’; het enige dat nodig was, was het zien en vertalen in technologie.

Motorstructuur en werkingsprincipe

Het hart van elke straalmotor is een kamer met een uitlaat die eindigt in een klokvormige buis. Een brandstofmengsel wordt in de kamer aangevoerd en ontbrandt daar en verandert in een gas met hoge temperatuur. Omdat de druk zich gelijkmatig in alle richtingen verspreidt en op de wanden drukt, kan het gas de kamer alleen verlaten via een mof die in de tegenovergestelde richting van de gewenste bewegingsrichting is gericht. Hierdoor ontstaat Wat er gezegd is, is gemakkelijker te begrijpen met een voorbeeld: een man staat op het ijs met een zware koevoet in zijn handen. Maar zodra hij de koevoet opzij gooit, krijgt hij een versnellingsimpuls en glijdt hij over het ijs in de tegenovergestelde richting van de worp. Het verschil in het vliegbereik van de koevoet en de verplaatsing van een persoon wordt alleen verklaard door hun massa; de krachten zelf zijn gelijk en de vectoren zijn tegengesteld. Een analogie trekken met een straalmotor: een persoon is een vliegtuig en het schroot is oververhit gas uit de bel van de kamer.

Ondanks zijn eenvoud heeft dit schema verschillende belangrijke nadelen: een hoog brandstofverbruik en een enorme druk op de kamerwanden. Om het verbruik te verminderen, worden verschillende oplossingen gebruikt: een oxidatiemiddel wordt ook als brandstof gebruikt, wat, door hun aggregatietoestand te veranderen, meer de voorkeur verdient dan vloeibare brandstof; een andere optie is een oxideerbaar poeder in plaats van een vloeistof.

Maar de beste oplossing is een straalmotor. Het is een doorgangskamer, met een inlaat en een uitlaat (relatief gezien een cilinder met een bel). Wanneer het apparaat beweegt, komt lucht uit de externe omgeving onder druk de kamer binnen, warmt op en wordt gecomprimeerd. Het toegevoerde brandstofmengsel ontbrandt en zorgt voor extra temperatuur. Vervolgens breekt het door de socket en creëert een impuls, zoals bij een conventionele straalmotor. In dit schema is de brandstof dat wel hulpelement, waardoor de kosten aanzienlijk lager zijn. Dit is het type motor dat in vliegtuigen wordt gebruikt, waarbij je kunt zien hoe de turbinebladen lucht in de kamer pompen.

Jet motion is een proces waarbij een van de onderdelen met een bepaalde snelheid van een bepaald lichaam wordt gescheiden. De kracht die in dit geval ontstaat, werkt op zichzelf, zonder het minste contact met externe lichamen. Straalaandrijving werd de aanzet voor de creatie van de straalmotor. Het werkingsprincipe is precies op deze kracht gebaseerd. Hoe werkt zo’n motor? Laten we proberen het uit te zoeken.

Historische feiten

Het idee om straalaandrijving te gebruiken, die de zwaartekracht van de aarde zou overwinnen, werd in 1903 naar voren gebracht door het fenomeen Russische wetenschap- Tsiolkovsky. Hij publiceerde er een hele studie over dit onderwerp, maar het werd niet serieus genomen. Konstantin Eduardovich, die een verandering in het politieke systeem had meegemaakt, 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 tegen de tijd dat de werken van Tsiolkovsky werden gepubliceerd, werd het testament van deze man samen met Kibalchich begraven. Bovendien was dit geen volwaardig werk, maar alleen schetsen en schetsen - de revolutionair kon geen betrouwbare basis bieden voor de theoretische berekeningen in zijn werken.

Hoe werkt reactieve kracht?

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

Stel je dus een schot van een vuurwapen voor. Dit duidelijk voorbeeld actie van reactieve kracht. Een stroom heet gas, die wordt gevormd tijdens de verbranding van de lading in de patroon, duwt het wapen terug. Hoe krachtiger de lading, hoe sterker de terugslag zal zijn.

Laten we ons nu het proces van het ontsteken van het brandbare mengsel voorstellen: het gebeurt geleidelijk en continu. Dit is precies hoe het werkingsprincipe van een straalmotor eruit ziet. Een raket met een straalmotor op vaste brandstof werkt op een vergelijkbare manier - dit is de eenvoudigste van zijn varianten. Zelfs beginnende raketmodelbouwers zijn er bekend mee.

Zwartkruit werd aanvankelijk gebruikt als brandstof voor straalmotoren. Straalmotoren, waarvan het werkingsprincipe al geavanceerder was, hadden brandstof nodig op basis van nitrocellulose, 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.

Werkingsprincipe van RD

Nu is het de moeite waard om het werkingsprincipe van een straalmotor te begrijpen. Om dit te doen, kunt u de klassiekers overwegen: vloeibare motoren, die sinds de tijd van Tsiolkovsky vrijwel onveranderd zijn gebleven. Deze eenheden gebruiken brandstof en oxidatiemiddel.

Deze laatste maakt gebruik van vloeibare zuurstof of salpeterzuur. Kerosine wordt gebruikt als brandstof. Moderne vloeibare cryogene motoren verbruiken vloeibare waterstof. Wanneer het wordt geoxideerd met zuurstof, verhoogt het de specifieke impuls (met maar liefst 30 procent). Het idee dat waterstof gebruikt zou kunnen worden, ontstond ook in het hoofd van Tsiolkovsky. Vanwege het extreme explosiegevaar was het destijds echter noodzakelijk om op zoek te gaan naar een andere brandstof.

Het werkingsprincipe is als volgt. De componenten komen vanuit twee afzonderlijke tanks de verbrandingskamer binnen. Na het mengen veranderen ze in een massa, die bij verbranding een enorme hoeveelheid warmte en tienduizenden atmosfeer druk vrijgeeft. Het oxidatiemiddel wordt naar de verbrandingskamer gevoerd. Het brandstofmengsel koelt deze elementen af ​​terwijl het tussen de dubbele wanden van de kamer en het mondstuk passeert. Vervolgens zal de brandstof, verwarmd door de wanden, door een groot aantal sproeiers in de ontstekingszone stromen. De straal, die wordt gevormd met behulp van het mondstuk, barst uit. Hierdoor is het duwmoment verzekerd.

In het kort kan het werkingsprincipe van een straalmotor worden vergeleken met een steekvlam. Dit laatste is echter veel eenvoudiger. Het werkingsschema omvat niet verschillende hulpmotorsystemen. En dit zijn compressoren die nodig zijn om injectiedruk te creëren, turbines, kleppen en andere elementen zonder welke een straalmotor eenvoudigweg onmogelijk is.

Ondanks het feit dat vloeistofmotoren veel brandstof verbruiken (het brandstofverbruik is ongeveer 1000 gram per 200 kilogram vracht), worden ze nog steeds gebruikt als voortstuwingseenheden voor lanceervoertuigen en manoeuvreereenheden voor orbitale stations en andere ruimtevaartuigen.

Apparaat

Een typische straalmotor is als volgt opgebouwd. De belangrijkste componenten zijn:

Compressor;

Verbrandingskamer;

Turbines;

Uitlaatsysteem.

Laten we deze elementen in meer detail bekijken. De compressor bestaat uit verschillende turbines. Hun taak is om lucht aan te zuigen en te comprimeren terwijl deze door de bladen gaat. Tijdens het compressieproces nemen de temperatuur en de druk van de lucht toe. Een deel van deze perslucht wordt naar de verbrandingskamer gevoerd. Daarin vermengt lucht zich met brandstof en ontstaat er ontsteking. Dit proces verhoogt de thermische energie verder.

Het mengsel verlaat de verbrandingskamer bij hoge snelheid en breidt zich vervolgens uit. Dan volgt nog een turbine, waarvan de bladen draaien onder invloed van gassen. Deze turbine, die is aangesloten op de compressor aan de voorkant van de unit, zet deze in beweging. Lucht die tot hoge temperaturen wordt verwarmd, verlaat het uitlaatsysteem. De temperatuur, die toch al behoorlijk hoog is, blijft stijgen als gevolg van het smerende effect. Dan komt de lucht er helemaal uit.

Vliegtuigmotor

Vliegtuigen gebruiken deze motoren ook. In grote passagiersvliegtuigen worden bijvoorbeeld turbostraaleenheden geïnstalleerd. Ze verschillen van conventionele door de aanwezigheid van twee tanks. De ene bevat brandstof en de andere bevat oxidatiemiddel. Terwijl een turbostraalmotor alleen brandstof vervoert, wordt lucht uit de atmosfeer gebruikt als oxidatiemiddel.

Turbostraalmotor

Het werkingsprincipe van een vliegtuigstraalmotor is gebaseerd op dezelfde reactiekracht en dezelfde natuurwetten. Het belangrijkste onderdeel zijn de turbinebladen. Het uiteindelijke vermogen is afhankelijk van de grootte van het mes.

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

Taxibaan met dubbel circuit

Deze eenheden hebben veel voordelen ten opzichte van turbojet-eenheden. Bijvoorbeeld een aanzienlijk lager brandstofverbruik bij hetzelfde vermogen.

Maar de motor zelf heeft meer complex ontwerp en meer gewicht.

En het werkingsprincipe van een straalmotor met dubbel circuit is iets anders. De door de turbine opgevangen lucht wordt gedeeltelijk gecomprimeerd en geleverd aan de compressor in het eerste circuit en aan de stationaire bladen in het tweede circuit. De turbine fungeert als compressor lage druk. In het eerste circuit van de motor wordt de lucht gecomprimeerd en verwarmd, en vervolgens door de compressor hoge druk aan de verbrandingskamer geleverd. Hier vindt het mengsel met brandstof en ontsteking plaats. Er worden gassen gevormd die naar de hogedrukturbine worden gevoerd, waardoor de turbinebladen roteren, wat op zijn beurt een roterende beweging aan de hogedrukcompressor levert. De gassen passeren vervolgens een lagedrukturbine. Deze laatste activeert de ventilator en uiteindelijk stromen de gassen naar buiten, waardoor er tocht ontstaat.

Synchrone taxibanen

Dit zijn elektromotoren. Het werkingsprincipe van een synchrone reluctantiemotor is vergelijkbaar met dat van een stappenmotor. Wisselstroom wordt aan de stator geleverd en creëert een magnetisch veld rond de rotor. Deze laatste roteert vanwege het feit dat hij de magnetische weerstand probeert te minimaliseren. Deze motoren hebben niets te maken met ruimteverkenning en shuttle-lanceringen.

ABSTRACT

OVER DIT ONDERWERP:

Jet motoren .

GESCHREVEN DOOR: 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 resultaat van de uitstroom van de werkvloeistof uit het mondstuk van de motor, wordt een reactieve kracht gegenereerd in de vorm van een reactie (terugslag) van de straal, waardoor de motor en het apparaat dat er structureel mee verbonden is in de ruimte beweegt in de richting tegengesteld aan de uitstroom van de jet. Verschillende soorten energie (chemisch, nucleair, elektrisch, zonne-energie) kunnen worden omgezet in de kinetische (snelheids)energie van een straalstroom in een raketstraalvliegtuig. Een directe reactiemotor (directe reactiemotor) combineert de motor zelf met een voortstuwingsapparaat, d.w.z. hij zorgt voor zijn eigen beweging zonder de deelname van tussenliggende mechanismen.

Om de straalkracht te creëren die door R.D. wordt gebruikt, is het noodzakelijk:

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

de werkvloeistof, die in de vorm van een straalstroom uit de straal wordt uitgestoten;

De R.D. zelf is een energieomzetter.

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

een stof die zich in de tanks van het apparaat of rechtstreeks in de R.D.-kamer bevindt; een mengsel van stoffen afkomstig uit de omgeving en opgeslagen aan boord van het voertuig.

In de moderne R.D. wordt chemische stof meestal als primair middel gebruikt

Raketvuurtesten

motor Ruimteschip

Turbostraalmotoren AL-31F vliegtuig Su-30MK. Behoort tot de klasse luchtademende motoren

energie. In dit geval bestaat de werkvloeistof uit hete gassen - verbrandingsproducten van chemische brandstoffen. Tijdens de werking van een verbrandingsmotor wordt de chemische energie van verbrandingsstoffen omgezet in thermische energie van 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 verbrandingsmotor is de verbrandingskamer waarin de werkvloeistof wordt gegenereerd. Het laatste deel van de kamer, dat dient om de werkvloeistof te versnellen en een straalstroom te produceren, wordt een straalmondstuk genoemd.

Afhankelijk van het feit of de omgeving al dan niet wordt gebruikt tijdens de werking van raketmotoren, zijn ze onderverdeeld in 2 hoofdklassen: luchtademende motoren (ARE) en raketmotoren (RE). Alle VRD's zijn warmtemotoren, waarvan de werkvloeistof wordt gevormd tijdens 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 WRD. Een apparaat met een voortstuwingsmotor heeft dus een energiebron (brandstof) aan boord en haalt het grootste deel van de werkvloeistof uit de omgeving. In tegenstelling tot de VRD bevinden alle componenten van de werkvloeistof van de boegschroef zich aan boord van het apparaat dat is uitgerust met de boegschroef. Gebrek aan voortstuwing 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 een combinatie zijn van beide hoofdtypen.

Geschiedenis van straalmotoren

Het principe van straalaandrijving is al heel lang bekend. De voorouder van R. d. kan worden beschouwd als de bal van Heron. Raketmotoren met vaste stuwstof - poederraketten - verschenen in de 10e eeuw in China. N. e. Honderden jaren lang werden dergelijke raketten eerst in het Oosten en daarna in Europa gebruikt als vuurwerk-, signaal- en gevechtsraketten. In 1903 was K.E. Tsiolkovsky in zijn werk ‘Exploration of World Spaces with Jet Instruments’ de eerste ter wereld die de basisprincipes van de theorie van vloeibare raketmotoren naar voren bracht en de basiselementen van een raketmotor met vloeibare brandstof voorstelde. ontwerp. De eerste Sovjet-vloeistofraketmotoren - ORM, ORM-1, ORM-2 werden ontworpen door V.P. Glushko en, onder zijn leiding, in 1930-31 gemaakt in het Gas Dynamics Laboratory (GDL). In 1926 lanceerde R. Goddard een raket met vloeibare brandstof. De eerste elektrothermische RD werd gemaakt en getest door Glushko bij de GDL in 1929-33.

In 1939 testte de USSR raketten met straalmotoren ontworpen door I.A. Merkulov. Het eerste turbostraalmotordiagram? werd in 1909 voorgesteld door de Russische ingenieur N. Gerasimov.

In 1939 begon de bouw van turbostraalmotoren ontworpen door A. M. Lyulka in de Kirov-fabriek in Leningrad. Het testen van de gecreëerde motor werd verhinderd door de Grote Patriottische Oorlog van 1941-45. In 1941 werd voor het eerst een turbostraalmotor, ontworpen door F. Whittle (Groot-Brittannië), 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. Hainault-Peltry en de Duitse wetenschapper G. Oberth waren van groot belang voor de oprichting van de R.D. Een belangrijke bijdrage aan de oprichting van de WRD was het werk van de Sovjetwetenschapper B. S. Stechkin, ‘The Theory of an Air-Jet Engine’, gepubliceerd in 1929.

R.D. hebben verschillende doeleinden en de reikwijdte van hun toepassing breidt zich voortdurend uit.

Radardrives worden het meest gebruikt in verschillende typen vliegtuigen.

De meeste militaire en civiele vliegtuigen over de hele wereld zijn uitgerust met turbostraalmotoren en bypass-turbostraalmotoren, en worden gebruikt in helikopters. Deze radarmotoren zijn geschikt voor vluchten met zowel subsonische als supersonische snelheden; Ze worden ook geïnstalleerd op projectielvliegtuigen; supersonische turbostraalmotoren kunnen worden gebruikt in de eerste fasen van lucht- en ruimtevaartvliegtuigen. Ramjetmotoren worden geïnstalleerd op geleide luchtafweerraketten, kruisraketten en supersonische interceptorjagers. Subsonische straalmotoren worden gebruikt op helikopters (geïnstalleerd aan de uiteinden van de hoofdrotorbladen). Pulse-straalmotoren hebben een lage stuwkracht en zijn alleen bedoeld voor vliegtuigen met subsonische snelheden. Tijdens de Tweede Wereldoorlog (1939-45) werden deze motoren uitgerust met V-1-projectielvliegtuigen.

Taxibanen worden meestal gebruikt op hogesnelheidsvliegtuigen.

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

Deze machtige stam, het principe van directe reactie, bracht echter een enorme kroon van de "stamboom" van de straalmotorenfamilie voort. Om kennis te maken met de hoofdtakken van zijn kroon, die de ‘stam’ van directe reactie bekronen. Zoals je op de foto kunt zien (zie hieronder), wordt deze stam binnenkort in twee delen verdeeld, alsof deze door een blikseminslag wordt gespleten. Beide nieuwe stammen zijn evenzeer versierd met krachtige kronen. Deze verdeling vond plaats omdat alle ‘chemische’ straalmotoren in twee klassen zijn verdeeld, afhankelijk van het feit of ze wel of niet omgevingslucht gebruiken voor hun werking.

Een van de nieuw gevormde trunks is de klasse van luchtademende motoren (WRE). Zoals de naam zelf aangeeft, kunnen ze niet buiten de atmosfeer opereren. Daarom vormen deze motoren de basis van de moderne luchtvaart, zowel bemand als onbemand. WRD's gebruiken zuurstof uit de lucht om brandstof te verbranden; zonder zuurstof zal de verbrandingsreactie in de motor niet plaatsvinden. Maar toch worden turbostraalmotoren momenteel het meest gebruikt.

(turbostraalmotoren), zonder uitzondering op vrijwel alle moderne vliegtuigen geïnstalleerd. Zoals alle motoren gebruiken atmosferische lucht Turbostraalmotoren hebben een speciaal apparaat nodig om de lucht te comprimeren voordat deze in de verbrandingskamer wordt gevoerd. Als de druk in de verbrandingskamer de atmosferische druk niet significant overschrijdt, zullen de gassen immers 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 laag zijn en zal de motor veel brandstof verbruiken; zo'n motor zal geen toepassing vinden. In een turbostraalmotor wordt een compressor gebruikt om 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 hebben mogelijk minder of minder dank voor het gebruik van ons systeem groter aantal compressietrappen, één of twee cascades, enz. Om de compressor aan te drijven, heeft de turbostraalmotor een gasturbine, waaraan de motor zijn naam dankt. Vanwege de compressor en turbine is het motorontwerp behoorlijk complex.

Niet-compressor luchtademende motoren zijn veel eenvoudiger van ontwerp, waarbij de noodzakelijke drukverhoging wordt bereikt door andere methoden, die namen hebben: pulserende en straalmotoren.

Bij een pulserende motor wordt dit meestal gedaan door een kleppenrooster dat bij de motorinlaat is geïnstalleerd; wanneer een nieuw deel van het brandstof-luchtmengsel de verbrandingskamer vult en er een flits in optreedt, sluiten de kleppen, waardoor de verbrandingskamer wordt geïsoleerd van de motor inlaat. Als gevolg hiervan neemt de druk in de kamer toe en stromen gassen door het straalmondstuk naar buiten, waarna het hele proces wordt herhaald.

Bij een niet-compressormotor van een ander type, directe stroom, is er niet eens dit kleppenrooster en neemt de druk in de verbrandingskamer toe als gevolg van de hogesnelheidsdruk, d.w.z. het afremmen 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; hij zal geen stuwkracht ontwikkelen als hij geparkeerd staat. Maar bij een zeer hoge snelheid, vier tot vijf keer de geluidssnelheid, ontwikkelt een straalmotor een zeer hoge stuwkracht en verbruikt hij minder brandstof dan welke andere “chemische” straalmotor onder deze omstandigheden dan ook. Dat is de reden waarom straalmotoren.

De eigenaardigheid van het aerodynamische ontwerp van supersonische vliegtuigen met straalmotoren (straalmotoren) 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.

Moderne krachtige straalmotoren van verschillende typen zijn gebaseerd op 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 stroom ‘werksubstantie’ die uit de motor stroomt, meestal hete gassen.

In alle motoren zijn er twee energieomzettingsprocessen. Eerst wordt de chemische energie van de brandstof omgezet in thermische energie van 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 energiecentrales, enz.

Laten we dit proces eens bekijken in relatie tot straalmotoren. Laten we beginnen met de verbrandingskamer van de motor, waarin op de een of andere manier al 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 de turbostraalmotor van een modern straalvliegtuig, of een mengsel van vloeibare zuurstof en alcohol, zoals in sommige vloeibare raketmotoren, of, ten slotte, een soort vaste brandstof voor kruitraketten. Het brandbare mengsel kan branden, d.w.z. een chemische reactie aangaan waarbij snel energie vrijkomt 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 houdt verband met de kenmerken van hun structuur, meer precies, de structuur van hun elektronische omhulsels, d.w.z. die elektronenwolk die de kernen omringt van de atomen waaruit het molecuul bestaat. Als gevolg van een chemische reactie, waarbij sommige moleculen worden vernietigd en andere ontstaan, vindt op natuurlijke wijze een herstructurering van de elektronenschillen plaats. Bij deze herstructurering is er een bron van vrijgekomen chemische energie. Het is duidelijk dat brandstoffen voor straalmotoren alleen die stoffen kunnen zijn die tijdens een chemische reactie in de motor (verbranding) behoorlijk veel warmte vrijgeven en ook een grote hoeveelheid gassen vormen. Al deze processen vinden plaats in de verbrandingskamer, maar laten we ons concentreren op de reactie, niet op moleculair niveau (dit is hierboven al besproken), maar op de ‘fasen’ van het werk. Totdat de verbranding is begonnen, beschikt het mengsel over een grote voorraad potentiële chemische energie. Maar toen overspoelde de vlam het mengsel, nog een moment - en de chemische reactie was voorbij. Nu is de kamer, in plaats van moleculen van het brandbare mengsel, gevuld met moleculen van verbrandingsproducten, dichter opeengepakt. Overtollige bindingsenergie, de chemische energie van de verbrandingsreactie die heeft plaatsgevonden, komt vrij. De moleculen die deze overtollige energie bezaten, brachten deze vrijwel onmiddellijk over op andere moleculen en atomen als gevolg van frequente botsingen ermee. Alle moleculen en atomen in de verbrandingskamer begonnen willekeurig en chaotisch met een aanzienlijk hogere snelheid te bewegen, en de temperatuur van de gassen nam toe. Op deze manier werd de potentiële chemische energie van de brandstof omgezet in thermische energie van verbrandingsproducten.

Een soortgelijke transitie werd uitgevoerd bij alle andere warmtemotoren, maar straalmotoren verschillen fundamenteel van deze wat betreft het verdere lot van de hete verbrandingsproducten.

Nadat in de warmtemotor hete gassen met een grote thermische energie zijn gegenereerd, moet deze energie worden omgezet in mechanische energie. Motoren dienen immers om te presteren mechanisch werk, om iets te ‘bewegen’, om het in actie te brengen, het maakt niet uit of het een dynamo is, voeg dan tekeningen toe van een elektriciteitscentrale, een diesellocomotief, een auto of een vliegtuig.

Om de thermische energie van gassen te kunnen omzetten in mechanische energie, moet hun volume toenemen. Bij een dergelijke uitzetting verrichten gassen arbeid, waarbij hun interne en thermische energie wordt verbruikt.

In het geval van een zuigermotor drukken de uitzettende gassen op de zuiger die in de cilinder beweegt. De zuiger duwt tegen de drijfstang, die vervolgens de krukas van de motor laat draaien. De as is verbonden met de rotor van een dynamo, de aandrijfassen van een diesellocomotief of auto, of een vliegtuigpropeller - de motor verricht nuttig werk. In een stoommachine of gasturbine dwingen de gassen, die uitzetten, het wiel dat is verbonden met de turbine-as te draaien - hier is geen transmissie-krukmechanisme nodig, wat een van de grote voordelen van de turbine is

Gassen zetten uiteraard ook uit in een straalmotor, want zonder dit werken ze niet. Maar de expansiewerkzaamheden worden in dat geval niet besteed aan asrotatie. Geassocieerd met een aandrijfmechanisme, zoals bij andere warmtemotoren. Het doel van een straalmotor is anders: straalkracht creëren, en hiervoor is het noodzakelijk dat een stroom gassen - verbrandingsproducten - met hoge snelheid uit de motor stroomt: de reactiekracht van deze stroom is de stuwkracht van de motor . Bijgevolg moet het werk van de expansie van de gasvormige producten van de 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 iedereen gemeen heeft.

Hiervoor dient een van de belangrijkste onderdelen van de motor, het zogenaamde straalmondstuk. Ongeacht tot welk type deze of gene straalmotor behoort, hij is noodzakelijkerwijs uitgerust met een mondstuk waardoor hete gassen - de producten van de brandstofverbranding in de motor - met grote snelheid uit de motor stromen. Bij sommige motoren komen gassen direct na de verbrandingskamer het mondstuk binnen, bijvoorbeeld bij raket- of straalmotoren. Bij andere, turbostraalmotoren, passeren de gassen eerst een turbine, waaraan ze een deel van hun thermische energie afgeven. In dit geval wordt het gebruikt om de compressor aan te drijven, die de lucht vóór de verbrandingskamer comprimeert. Maar op de een of andere manier is het mondstuk het laatste deel van de motor - er stromen gassen doorheen voordat ze de motor verlaten.

Het straalmondstuk kan verschillende vormen hebben en bovendien verschillende ontwerpen, afhankelijk van het type motor. Het belangrijkste is de snelheid waarmee gassen uit de motor stromen. Als deze uitstroomsnelheid de snelheid waarmee geluidsgolven zich in de uitstromende gassen voortplanten niet overschrijdt, is het mondstuk een eenvoudig cilindrisch of taps pijpstuk. Mocht de uitstroomsnelheid de geluidssnelheid overschrijden, dan heeft het mondstuk de vorm van een uitzettende pijp of eerst vernauwend en dan uitzettend (Lavl-mondstuk). Alleen in een pijp van deze vorm kan gas, zoals theorie en ervaring aantonen, worden versneld tot supersonische snelheden en de ‘geluidsbarrière’ overschrijden.

Schema van een straalmotor

De turbofanmotor is de meest gebruikte straalmotor in de burgerluchtvaart.

De brandstof die de motor (1) binnenkomt, wordt gemengd met perslucht en verbrandt in de verbrandingskamer (2). De uitzettende gassen roteren turbines met hoge snelheid (3) en lage snelheid, die op hun beurt de compressor (5) aandrijven, die lucht in de verbrandingskamer duwt, en ventilatoren (6), die lucht door deze kamer drijven en de lucht naar de verbrandingskamer sturen. het in de uitlaatpijp. Door lucht te verplaatsen zorgen ventilatoren voor extra stuwkracht. Een motor van dit type kan een stuwkracht tot 13.600 kg ontwikkelen.

Conclusie

De straalmotor heeft veel prachtige kenmerken, maar de belangrijkste is deze. Een raket heeft geen aarde, 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 zich in een luchtloze ruimte voortbewegen.

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

Bibliografie

Encyclopedisch woordenboek van jonge technici.

Thermische verschijnselen in de technologie.

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

1. Jet beweging (2)

   Samenvatting >> Natuurkunde

   Dat zit in de vorm reactief straaljagers worden uitgeworpen reactief motor; mezelf reactief motor- energieconvertor... waarmee reactief motor heeft invloed op het apparaat dat hiermee is uitgerust reactief motor. Tractie reactief motor hangt af van...

2. Jet beweging in natuur en technologie

   Samenvatting >> Natuurkunde

   Salpu naar voren. Van het grootste belang is reactief motor inktvis Inktvis is de meest... d.w.z. apparaat met reactief motor, met behulp van brandstof en oxidatiemiddel op het apparaat zelf. Reactief motor- Dit motor, transformeren...

3. Reactief BM-13 Katyusha meervoudig lanceerraketsysteem

   Samenvatting >> Historische figuren

   Kernkop en poeder reactief motor. Het hoofdgedeelte is... een lont en een extra ontsteker. Reactief motor heeft een verbrandingskamer, in... een sterke toename van het vuurvermogen reactief

Jet motoren. Geschiedenis van straalmotoren.

Jet motoren.

Een straalmotor is een apparaat waarvan het ontwerp het mogelijk maakt om straalkracht te verkrijgen door omzetting interne energie brandstofreserve in de kinetische energie van de straalstroom van de werkvloeistof.

De werkvloeistof van het object stroomt met hoge snelheid uit de straalmotor en, in overeenstemming met de wet van behoud van momentum, wordt een reactieve kracht gegenereerd die de motor in de tegenovergestelde richting duwt. Om de werkvloeistof te versnellen, wordt zowel expansie van gas dat op de een of andere manier tot hoge temperatuur wordt verwarmd (thermische straalmotoren) als andere fysieke principes bijvoorbeeld versnelling van geladen deeltjes in een elektrostatisch veld (ionenmotor).

Met een straalmotor kunt u alleen trekkracht creëren door de interactie van de straalstroom met de werkvloeistof, zonder ondersteuning of contact met andere lichamen. In dit opzicht heeft de straalmotor een brede toepassing gevonden in de luchtvaart en ruimtevaart.

Geschiedenis van straalmotoren.

De Chinezen waren de eersten die leerden hoe ze straalaandrijving moesten gebruiken; raketten met vaste brandstof verschenen in China in de 10e eeuw na Christus. e. Dergelijke raketten werden in het Oosten en vervolgens in Europa gebruikt voor vuurwerk, signalisatie en als gevechtsraketten.

Raketten van het oude China.

Een belangrijke fase in de ontwikkeling van het idee van straalaandrijving was het idee om een ​​raket als motor voor een vliegtuig te gebruiken. Het werd voor het eerst geformuleerd door de Russische revolutionair N.I. Kibalchich, die in maart 1881, kort voor zijn executie, een ontwerp voorstelde voor een vliegtuig (raketvliegtuig) dat gebruik maakte van straalaandrijving uit explosieve poedergassen.

N. E. Zhukovsky ontwikkelde in zijn werken 'Over de reactie van uitstromende en instromende vloeistoffen' (1880) en 'Over de theorie van schepen aangedreven door de reactiekracht van uitstromend water' (1908) voor het eerst de basiskwesties van de theorie van een jet motor.

Interessante werken over de studie van raketvluchten zijn ook van de beroemde Russische wetenschapper I.V. Meshchersky, met name op het gebied van de algemene bewegingstheorie van lichamen met variabele massa.

In 1903 gaf K.E. Tsiolkovsky in zijn werk ‘Exploration of World Spaces with Jet Instruments’ een theoretische rechtvaardiging voor de vlucht van een raket, evenals een schematisch diagram van een raketmotor, dat anticipeerde op veel fundamentele en ontwerpkenmerken moderne vloeibare raketmotoren (LPRE). Zo overwoog Tsiolkovsky het gebruik van vloeibare brandstof voor een straalmotor en de toevoer ervan naar de motor met speciale pompen. Hij stelde voor om de vlucht van de raket te controleren met behulp van gasroeren - speciale platen geplaatst in een stroom gassen die uit het mondstuk ontsnappen.

De eigenaardigheid van een vloeistofstraalmotor is dat deze, in tegenstelling tot andere straalmotoren, de volledige voorraad oxidatiemiddelen met zich meedraagt, en niet de lucht die zuurstof bevat die nodig is voor het verbranden van de brandstof uit de atmosfeer haalt. Dit is de enige motor die kan worden gebruikt voor vluchten op ultragrote hoogte buiten de atmosfeer van de aarde.

De eerste raket ter wereld met een vloeibare raketmotor werd op 16 maart 1926 gemaakt en gelanceerd door de Amerikaan R. Goddard. Het woog ongeveer 5 kilogram en de lengte bereikte 3 m. De brandstof in de raket van Goddard was benzine en vloeibare zuurstof. De vlucht van deze raket duurde 2,5 seconden, waarbij hij 56 m vloog.

Het systematische experimentele werk aan deze motoren begon in de jaren dertig.

De eerste Sovjet-raketmotoren met vloeibare stuwstof werden ontwikkeld en gemaakt in 1930-1931 in het Leningrad Gas Dynamics Laboratory (GDL) onder leiding van de toekomstige academicus V.P. Glushko. Deze serie heette ORM - experimentele raketmotor. Glushko gebruikte enkele nieuwe innovaties, bijvoorbeeld het koelen van de motor met een van de brandstofcomponenten.

Tegelijkertijd werd de ontwikkeling van raketmotoren in Moskou uitgevoerd door de Jet Propulsion Research Group (GIRD). De ideologische inspirator ervan was F.A. Tsander, en de organisator ervan was de jonge S.P. Korolev. Het doel van Korolev was om een ​​nieuw raketvoertuig te bouwen: een raketvliegtuig.

In 1933 bouwde en testte FA Zander met succes de OR1-raketmotor, draaiend op benzine en perslucht, en in 1932-1933 de OR2-motor, draaiend op benzine en vloeibare zuurstof. Deze motor is ontworpen om te worden geïnstalleerd op een zweefvliegtuig dat bedoeld was om als raketvliegtuig te vliegen.

Terwijl ze het werk waarmee ze waren begonnen verder ontwikkelden, bleven Sovjet-ingenieurs vervolgens werken aan de creatie van vloeibare straalmotoren. In totaal ontwikkelde de USSR van 1932 tot 1941 118 ontwerpen van vloeistofstraalmotoren.

In Duitsland vonden in 1931 rakettesten plaats door I. Winkler, Riedel en anderen.

De eerste vlucht van een raketaangedreven vliegtuig met een motor voor vloeibare stuwstof werd in februari 1940 in de Sovjet-Unie gemaakt. Als energiecentrale Het vliegtuig werd aangedreven door een raketmotor met vloeibare stuwstof. In 1941 werd onder leiding van de Sovjet-ontwerper V.F. Bolkhovitinov het eerste straaljagervliegtuig met een motor met vloeibare stuwstof gebouwd. De tests werden in mei 1942 uitgevoerd door piloot G. Ya. Bakhchivadzhi. Tegelijkertijd vond de eerste vlucht plaats van een Duitse jager met een dergelijke motor.

In 1943 testten de Verenigde Staten de eerste Amerikaan straalvliegtuig, waarop een straalmotor met vloeibare stuwstof was geïnstalleerd. In Duitsland werden in 1944 verschillende gevechtsvliegtuigen gebouwd met deze door Messerschmitt ontworpen motoren.

Bovendien werden vloeibare raketmotoren gebruikt op Duitse V2-raketten, gemaakt onder leiding van V. von Braun.

In de jaren vijftig werden vloeibare raketmotoren geïnstalleerd op ballistische raketten en vervolgens op ruimteraketten. kunstmatige satellieten, automatische interplanetaire stations.

De raketmotor met vloeibare stuwstof bestaat uit een verbrandingskamer met een mondstuk, een turbopompeenheid, een gasgenerator of stoomgasgenerator, een automatiseringssysteem, bedieningselementen, een ontstekingssysteem en hulpeenheden (warmtewisselaars, mixers, aandrijvingen).

Het idee van luchtademende motoren (WRE) is meer dan eens naar voren gebracht verschillende landen. De belangrijkste en meest originele werken in dit opzicht zijn de onderzoeken die in 1908-1913 werden uitgevoerd door de Franse wetenschapper Renault Laurent, die een aantal ontwerpen voor straalmotoren (ramjetmotoren) voorstelde. Deze motoren gebruiken atmosferische lucht als oxidatiemiddel en de luchtcompressie in de verbrandingskamer wordt verzekerd door dynamische luchtdruk.

In mei 1939 werd voor het eerst in de USSR een raket met een straalmotorontwerp, ontworpen door P. A. Merkulov, getest. Het was een tweetrapsraket (de eerste trap is een kruitraket) met een startgewicht van 7,07 kg, en het gewicht van de brandstof voor de tweede trap van de straalmotor was slechts 2 kg. Tijdens het testen bereikte de raket een hoogte van 2 km.

In 1939-1940 voerde de Sovjet-Unie voor het eerst ter wereld zomertests uit met luchtademende motoren die als extra motoren waren geïnstalleerd in een vliegtuig ontworpen door N.P. Polikarpov. In 1942 werden straalmotoren, ontworpen door E. Zenger, getest in Duitsland.

Een luchtademende motor bestaat uit een diffuser waarin lucht wordt gecomprimeerd vanwege de kinetische energie van de tegemoetkomende luchtstroom. Brandstof wordt via een mondstuk in de verbrandingskamer geïnjecteerd en het mengsel ontbrandt. De straalstroom verlaat het mondstuk.

Het werkingsproces van de straalmotoren is continu, dus ze hebben geen startkracht. In dit opzicht worden bij vliegsnelheden van minder dan de helft van de geluidssnelheid geen luchtademende motoren gebruikt. Het meest effectieve gebruik van straalmotoren is bij supersonische snelheden Grote hoogtes. Een vliegtuig aangedreven door een straalmotor stijgt op met behulp van raketmotoren die op vaste of vloeibare brandstof draaien.

Een andere groep luchtademende motoren - turbocompressormotoren - heeft een grotere ontwikkeling ondergaan. Ze zijn onderverdeeld in turbojet, waarbij de stuwkracht wordt gecreëerd door een stroom gassen die uit het straalmondstuk stroomt, en turboprop, waarbij de hoofdkracht wordt gecreëerd door de propeller.

In 1909 werd het ontwerp van een turbostraalmotor ontwikkeld door ingenieur N. Gerasimov. In 1914 ontwierp en bouwde luitenant van de Russische marine, MN Nikolskoy, een model van een turboprop-vliegtuigmotor. De werkvloeistof voor het aandrijven van de drietraps-turbine bestond uit de gasvormige verbrandingsproducten van een mengsel van terpentijn en salpeterzuur. De turbine werkte niet alleen op de propeller: de verbrandingsproducten van de uitlaatgassen die in het staartmondstuk (straalmondstuk) werden gericht, creëerden straalkracht naast de stuwkracht van de propeller.

In 1924 ontwikkelde V.I. Bazarov het ontwerp van een straalmotor met turbocompressor voor de luchtvaart, die uit drie elementen bestond: een verbrandingskamer, een gasturbine en een compressor. De stroom perslucht werd hier voor het eerst in twee takken verdeeld: het kleinere deel ging naar de verbrandingskamer (naar de brander) en het grotere deel werd gemengd met de werkgassen om hun temperatuur vóór de turbine te verlagen. Dit garandeerde de veiligheid van de turbinebladen. De kracht van de meertrapsturbine werd besteed aan het aandrijven van de centrifugaalcompressor van de motor zelf en gedeeltelijk aan het draaien van de propeller. Naast de propeller werd stuwkracht gecreëerd als gevolg van de reactie van een stroom gassen die door het staartmondstuk werd gevoerd.

In 1939 begon de bouw van turbostraalmotoren ontworpen door A. M. Lyulka in de Kirov-fabriek in Leningrad. Zijn processen werden onderbroken door de oorlog.

In 1941 werd in Engeland de eerste vlucht uitgevoerd met een experimenteel jachtvliegtuig uitgerust met een turbostraalmotor ontworpen door F. Whittle. Hij was uitgerust met een motor met gasturbine, die een centrifugaalcompressor aandreef die lucht naar de verbrandingskamer voerde. Verbrandingsproducten werden gebruikt om jetstuwkracht te creëren.

Tegen het einde van de Tweede Wereldoorlog werd dat verder duidelijk effectieve ontwikkeling luchtvaart is alleen mogelijk met de introductie van motoren die geheel of gedeeltelijk gebruik maken van de principes van straalaandrijving.

De eerste vliegtuigen met straalmotoren werden gemaakt in nazi-Duitsland, Groot-Brittannië, de VS en de USSR.

In de USSR werd het eerste project van een jager, met een straalmotor ontwikkeld door A. M. Lyulka, in maart 1943 voorgesteld door het hoofd van OKB-301 M.I. Gudkov. Het vliegtuig heette Gu-VRD. Het project werd door deskundigen afgewezen vanwege ongeloof in de relevantie en voordelen van KRW vergeleken met vliegtuigmotoren met zuigermotoren.

Duitse ontwerpers en wetenschappers die op dit en aanverwante terreinen (raketwetenschap) werkten, bevonden zich in een gunstiger positie. Het Derde Rijk plande een oorlog en hoopte deze te winnen vanwege de technische superioriteit op het gebied van wapens. Daarom werden in Duitsland nieuwe ontwikkelingen die het leger op het gebied van luchtvaart en raketten konden versterken genereuzer gesubsidieerd dan in andere landen.

Het eerste vliegtuig uitgerust met een HeS 3-turbostraalmotor, ontworpen door von Ohain, was de He 178 (Heinkel Duitsland). Dit gebeurde op 27 augustus 1939. Dit vliegtuig overtrof de zuigerjagers van zijn tijd qua snelheid (700 km/u), waarvan de maximumsnelheid niet hoger was dan 650 km/u, maar was minder zuinig en had daardoor een kleiner bereik. Bovendien had het een hoge start- en landingssnelheid vergeleken met zuigervliegtuigen, waardoor er een langere landingsbaan met hoogwaardige bestrating nodig was.

Het werk aan dit onderwerp ging door tot bijna het einde van de oorlog, toen het Derde Rijk, nadat het zijn vroegere voordeel in de lucht had verloren, een mislukte poging deed om het te herstellen door straalvliegtuigen aan de militaire luchtvaart te leveren.

Sinds augustus 1944 begon de massaproductie van de Messerschmitt Me.262 straaljachtbommenwerper, uitgerust met twee Jumo-004 turbostraalmotoren vervaardigd door Junkers. Het Messerschmitt Me.262-vliegtuig was qua snelheid en stijgsnelheid aanzienlijk superieur aan al zijn "tijdgenoten".

Sinds november 1944 werd de eerste straalbommenwerper Arado Ar 234 Blitz met dezelfde motoren geproduceerd.

Het enige straalvliegtuig van de geallieerden in de anti-Hitler-coalitie dat formeel deelnam aan de Tweede Wereldoorlog was de Gloucester Meteor (Groot-Brittannië) met een Rolls-Royce Derwent 8-turbostraalmotor ontworpen door F. Whittle.

Na de oorlog, in alle landen die dat wel hadden gedaan luchtvaartindustrie begint een intensieve ontwikkeling op het gebied van luchtademende motoren. De constructie van straalmotoren heeft nieuwe mogelijkheden in de luchtvaart geopend: vluchten met snelheden die de geluidssnelheid overschrijden, en de creatie van vliegtuigen met een laadvermogen dat vele malen groter is dan dat van zuigervliegtuigen, als resultaat van een hogere vermogensdichtheid gasturbinemotoren vergeleken met zuigermotoren.

Het eerste straalvliegtuig in binnenlandse productie was de Yak-15-jager (1946), ontwikkeld in recordtijd op basis van het Yak-3-casco en een aanpassing van de buitgemaakte Jumo-004-motor, gemaakt door het motorontwerpbureau van V. Ya Klimov.

En een jaar later slaagde de eerste, volledig originele, binnenlandse turbostraalmotor TR-1, ontwikkeld door het A. M. Lyulka Design Bureau, voor staatstests. Zo'n snel ontwikkelingstempo van een compleet nieuw gebied van motorbouw heeft een verklaring: de groep van A. M. Lyulka werkt al sinds de vooroorlogse tijd aan deze kwestie, maar het "groene licht" voor deze ontwikkelingen werd pas gegeven toen het land De leiders van de Sovjet-Unie ontdekten plotseling dat de Sovjet-Unie op dit gebied achterliep.

Het eerste binnenlandse passagiersvliegtuig was de Tu-104 (1955), uitgerust met twee RD-3M-500 (AM-3M-500) turbostraalmotoren, ontwikkeld door het AA Mikulin Design Bureau. Tegen die tijd behoorde de USSR al tot de wereldleiders op het gebied van de bouw van vliegtuigmotoren.

De straalmotor (ramjetmotor), uitgevonden in 1913, begon ook actief te worden verbeterd. Sinds de jaren vijftig zijn in de Verenigde Staten een aantal experimentele vliegtuigen en seriële kruisraketten voor verschillende doeleinden met dit type motor gemaakt.

Omdat hij een aantal nadelen heeft voor gebruik op bemande vliegtuigen (geen stuwkracht bij stilstand, laag rendement bij lage vliegsnelheden), is de straalmotor vanwege zijn eenvoud het geprefereerde type straalmotor geworden voor onbemande wegwerpprojectielen en kruisraketten. , lage kosten en betrouwbaarheid.

Bij een turbostraalmotor (TRE) wordt de lucht die tijdens de vlucht binnenkomt eerst gecomprimeerd in de luchtinlaat en vervolgens in de turbocompressor. Er wordt perslucht aan de verbrandingskamer toegevoerd, waarin vloeibare brandstof (meestal vliegtuigkerosine) wordt geïnjecteerd. Gedeeltelijke expansie van de gassen die tijdens de verbranding worden gevormd, vindt plaats in de turbine die de compressor roteert, en de uiteindelijke expansie vindt plaats in het straalmondstuk. Tussen de turbine en de straalmotor kan een naverbrander worden geïnstalleerd om voor extra brandstofverbranding te zorgen.

Tegenwoordig zijn de meeste militaire en civiele vliegtuigen, evenals enkele helikopters, uitgerust met turbostraalmotoren (TRD's).

Bij een turbopropmotor wordt de hoofdkracht gegenereerd door de propeller, en extra stuwkracht (ongeveer 10%) wordt gegenereerd door een stroom gassen die uit het straalmondstuk stroomt. Het werkingsprincipe van een turbopropmotor is vergelijkbaar met een turbojet (TR), met het verschil dat de turbine niet alleen de compressor, maar ook de propeller roteert. Deze motoren worden gebruikt in subsonische vliegtuigen en helikopters, maar ook voor de voortstuwing van hogesnelheidsschepen en auto's.

De eerste vaste raketmotoren (SRM) werden gebruikt in gevechtsraketten. Het wijdverbreide gebruik ervan begon in de 19e eeuw, toen raketeenheden in veel legers verschenen. Aan het einde van de 19e eeuw werden de eerste rookloze buskruiten gemaakt, met een stabielere verbranding en betere prestaties.

In de jaren twintig en dertig werd gewerkt aan het maken van straalwapens. Dit leidde tot het verschijnen van raketaangedreven mortieren - Katyushas in de Sovjet-Unie, raketaangedreven mortieren met zes cilinders in Duitsland.

De ontwikkeling van nieuwe soorten buskruit heeft het mogelijk gemaakt om straalmotoren op vaste brandstof te gebruiken in gevechtsraketten, inclusief ballistische raketten. Bovendien worden ze in de luchtvaart en ruimtevaart gebruikt als motoren voor de eerste fasen van lanceervoertuigen, startmotoren voor vliegtuigen met straalmotoren en remmotoren voor ruimtevaartuigen.

Een vastebrandstofstraalmotor (SFRE) bestaat uit een behuizing (verbrandingskamer), waarin de gehele brandstoftoevoer zit, en een straalmondstuk. De behuizing is gemaakt van staal of glasvezel. Het mondstuk is gemaakt van grafiet of vuurvaste legeringen. De brandstof wordt ontstoken door een ontstekingsapparaat. De stuwkracht kan worden aangepast door het verbrandingsoppervlak van de lading of het kritische dwarsdoorsnedeoppervlak van het mondstuk te veranderen, en door vloeistof in de verbrandingskamer te injecteren. De richting van de stuwkracht kan worden gewijzigd door gasroeren, een deflector (deflector), hulpbesturingsmotoren, enz.

Straalmotoren met vaste brandstof zijn zeer betrouwbaar, vereisen geen ingewikkeld onderhoud, kunnen lange tijd worden opgeslagen en zijn altijd klaar voor gebruik.

Soorten straalmotoren.

Tegenwoordig zijn straalmotoren het meest verschillende ontwerpen worden vrij veel gebruikt.

Straalmotoren kunnen in twee categorieën worden verdeeld: raketstraalmotoren en luchtademende motoren.

Raketmotor met vaste stuwstof (SRM) - raketmotor vaste brandstof- een motor die op vaste brandstof draait, wordt het vaakst gebruikt in raketartillerie en veel minder vaak in de ruimtevaart. Het is de oudste van de warmtemotoren.

Vloeibare raketmotor (LPRE) is een chemische raketmotor die vloeistoffen, inclusief vloeibaar gemaakte gassen, als raketbrandstof gebruikt. Er wordt onderscheid gemaakt tussen één-, twee- en driecomponentenmotoren met vloeibare stuwstof.

Ramjet;

Puls luchtstraal;

Turbojet;

Turboprop.

Moderne straalmotoren.

De foto toont een straalmotor van een vliegtuig tijdens het testen.

De foto toont het proces van het assembleren van raketmotoren.

Jet motoren. Geschiedenis van straalmotoren. Soorten straalmotoren.