Turbojetvliegtuigen (geschiedenis van de uitvinding). Het eerste straalvliegtuig

Straalmotor is uitgevonden Hans von Ohain (Dr. Hans von Ohain), een uitstekende Duitse ontwerpingenieur en Frank Whittle (Sir Frank Whittle). Het eerste patent voor een werkende gasturbinemotor werd in 1930 verkregen door Frank Whittle. Echter, de eerste werkend model precies Ohain verzameld.

Op 2 augustus 1939 ging het eerste straalvliegtuig de lucht in: He 178 (Heinkel 178), uitgerust met een HeS 3-motor ontwikkeld door Ohain.

Heel eenvoudig en tegelijkertijd extreem moeilijk. Gewoon volgens het werkingsprincipe: buitenlucht (in raketmotoren - vloeibare zuurstof) wordt in de turbine gezogen, waar het zich vermengt met brandstof en verbrandt, aan het einde van de turbine vormt het de zogenaamde. “werklichaam” (jetstream), dat de auto beweegt.

Alles is zo eenvoudig, maar in feite is het een heel wetenschapsgebied, omdat bij dergelijke motoren de bedrijfstemperatuur duizenden graden Celsius bereikt. Een van de belangrijkste problemen bij het bouwen van turbostraalmotoren is het creëren van niet-verbruikbare onderdelen, uit verbruikbare metalen. Maar om de problemen van ontwerpers en uitvinders te begrijpen, moet je eerst de fundamentele structuur van de motor gedetailleerder bestuderen.

Straalmotor apparaat

belangrijkste onderdelen van een straalmotor

Aan het begin van de turbine is altijd fan, die lucht uit de externe omgeving in de turbine zuigt. De ventilator heeft groot gebied en een groot aantal speciaal gevormde messen gemaakt van titanium. Er zijn twee hoofdtaken: de primaire luchtinlaat en koeling van de gehele motor als geheel, door lucht tussen de buitenmantel van de motor en 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 die lucht naar beneden blaast grote druk in de verbrandingskamer.

De verbrandingskamer fungeert ook als carburateur en mengt brandstof met lucht. Na de vorming van het brandstof-luchtmengsel wordt het ontstoken. Tijdens het ontstekingsproces vindt er een aanzienlijke verwarming van het mengsel en de omliggende delen plaats, evenals volumetrische uitzetting. In feite gebruikt de straalmotor een gecontroleerde explosie voor voortstuwing.

De verbrandingskamer van een straalmotor is een van de heetste delen ervan; deze heeft constante intensieve koeling nodig. Maar zelfs 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, die door de straalstroom worden ingedrukt, 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 alleen de 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 daarom niet minder belangrijke onderdeel van de straalmotor. Het vormt een directe straalstroom. Het mondstuk is verzonden koude lucht, gepompt door een ventilator om de interne delen van de motor te koelen. Deze stroom beperkt de mondstukkraag van de superhete straalstroom en zorgt ervoor dat deze kan smelten.

Afgewezen stuwkrachtvector

Sproeiers voor straalmotoren zijn heel verschillend. De meest geavanceerde beschouwt een beweegbaar mondstuk, staande op motoren met een afbuigbare stuwkrachtvector. Het kan inkrimpen en uitzetten, maar ook afwijken naar aanzienlijke hoeken, waarbij het zich direct aanpast en geleidt straalstroom. Dit maakt vliegtuigen met stuwkrachtvectormotoren zeer wendbaar. manoeuvreren vindt niet alleen plaats door de mechanismen van de vleugel, maar ook rechtstreeks door de motor.

Soorten straalmotoren

Er zijn verschillende basistypen straalmotoren.

Klassieke F-15 straalmotor

klassieke straalmotor- het fundamentele apparaat waarvan we hierboven hebben beschreven. Het wordt voornamelijk gebruikt op jagers in verschillende modificaties.

Turboprop. Bij dit type motor wordt de kracht van de turbine via een reductietandwiel geleid om de klassieke propeller te laten draaien. Met dergelijke motoren kunnen grote vliegtuigen met aanvaardbare snelheden vliegen en minder brandstof verbruiken. De normale kruissnelheid van een turbopropvliegtuig wordt geschat op 600-800 km/u.

Dit type motor is het zuinigere familielid 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 voldoende krachtige stroom daarbuiten creëert. Verhoogde efficiëntie wordt dus bereikt door de efficiëntie te verbeteren.

Gebruikt op liners en grote vliegtuigen.

Scramjet-motor (Ramjet)

Werkt zonder bewegende delen. Lucht wordt op natuurlijke wijze in de verbrandingskamer geperst, dankzij de vertraging van de stroom tegen de inlaatstroomlijnkap.

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

En tot slot - een video van de straalmotor:

Foto's genomen van verschillende bronnen. Russificatie van afbeeldingen - Laboratoria 37.

En wat is de betekenis ervan voor de moderne luchtvaart. Sinds zijn verschijning op aarde heeft de mens zijn blik naar de hemel gericht. Met wat een ongelooflijk gemak vliegen vogels in de opwaartse luchtstroom 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, als ze tot een soort "vlucht" leidden, dan kon er toch geen sprake zijn van massale implementatie van de ontwikkeling - de ontwerpen waren erg onbetrouwbaar, er werden te veel beperkingen opgelegd aan de persoon die ze gebruikte.

Toen kwamen verbrandingsmotoren en propellermotoren. Ze bleken zo succesvol dat een moderne straalmotor en een schroefmotor (propeller) 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 uit de natuur gegluurd. De creatie van een deltavlieger werd bijvoorbeeld voorafgegaan door het observeren van de vlucht van vogels die in de lucht zweefden. Ook de gestroomlijnde vormen van vissen en vogels werden op briljante wijze beargumenteerd, maar dan al binnen de kaders ervan 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 zo'n motor. Sterker nog: hij onderbouwde theoretisch de mogelijkheid om een ​​luchtschip te creëren voor vluchten in de interplanetaire ruimte.

Ondergronden En raketten waren bekend in het oude China. We kunnen zeggen dat het idee om een ​​straalmotor te maken "in de lucht hing", het was alleen nodig om het te zien en in technologie te vertalen.

De structuur van de motor en het 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, 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. Dit maakt wat er is gezegd gemakkelijker te begrijpen met een voorbeeld: een man staat op ijs en houdt 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 een koevoet is oververhit gas uit een kamerbel.

Ondanks al 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 de aggregatietoestand te veranderen, meer de voorkeur verdient dan vloeibare brandstof; een andere optie is een oxideerbaar poeder in plaats van een vloeistof.

Maar beste oplossing is een straalmotor. Het is een doorgangskamer, met een inlaat en een uitlaat (relatief gesproken een cilinder met een mof). Wanneer het apparaat beweegt, komt lucht uit de externe omgeving onder druk de kamer binnen, warmt op en trekt samen. Het geleverde brandstofmengsel ontbrandt en meldt een extra temperatuur. Vervolgens breekt het door de bel en creëert een impuls, zoals bij een conventionele straalmotor. In dit schema is de brandstof dat wel hulpelement dus de kosten zijn veel lager. Het is dit type motor dat in vliegtuigen wordt gebruikt, waar je de bladen van een turbine kunt zien die lucht in de kamer pompt.

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 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 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 het mogelijk zou maken de zwaartekracht van de aarde te overwinnen, werd in 1903 naar voren gebracht door het fenomeen Russische wetenschap- Tsiolkovsky. Hij publiceerde er 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 in zijn werken geen betrouwbare basis voor theoretische berekeningen aandragen.

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 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 de terugkeer zal zijn.

En stel je nu het ontstekingsproces 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 er bekend mee.

Als brandstof voor straalmotoren werd eerst zwart kruit gebruikt. Straalmotoren, waarvan het principe 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.

Het werkingsprincipe van het KB

Nu is het de moeite waard om het werkingsprincipe van een straalmotor te begrijpen. Om dit te doen, kun je de klassiekers overwegen: vloeibare motoren, 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. Kerosine wordt gebruikt als brandstof. 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). Het idee dat waterstof gebruikt zou kunnen worden, ontstond ook in Tsiolkovsky's hoofd. Vanwege de extreme explosiviteit was het destijds echter nodig 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 in de verbrandingskamer gevoerd. Het brandstofmengsel koelt deze elementen af ​​terwijl het tussen de dubbele wanden van de kamer en het mondstuk stroomt. Verder zal de brandstof, verwarmd door de wanden, via een groot aantal spuitmonden de ontstekingszone binnendringen. De straal, die wordt gevormd met een mondstuk, breekt uit. Hierdoor wordt een duwmoment geboden.

In het kort kan het werkingsprincipe van een straalmotor worden vergeleken met een steekvlam. Dit laatste is echter veel eenvoudiger. Er zijn geen verschillende hulpmotorsystemen in het werkingsschema. 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 vloeistofmotoren veel brandstof verbruiken (het brandstofverbruik is ongeveer 1000 gram per 200 kilogram vracht), worden ze nog steeds gebruikt als marcherende eenheden voor lanceervoertuigen en rangeereenheden voor orbitale stations, maar ook voor andere ruimtevaartuigen.

Apparaat

Een typische straalmotor is als volgt gerangschikt. De belangrijkste knooppunten 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. Het compressieproces verhoogt de temperatuur en druk van de lucht. Een deel van deze perslucht wordt naar de verbrandingskamer gevoerd. Daarin wordt lucht gemengd met brandstof en ontstaat er ontsteking. Dit proces verhoogt de thermische energie verder.

Het mengsel verlaat de verbrandingskamer hoge snelheid en breidt zich vervolgens uit. Dan volgt nog een turbine, waarvan de bladen roteren door de werking van gassen. Deze turbine, verbonden met de compressor die zich vóór de unit bevindt, zet deze in beweging. Lucht die tot hoge temperaturen wordt verwarmd, verlaat het uitlaatsysteem. De temperatuur, die al hoog genoeg is, blijft stijgen als gevolg van het smerende effect. Dan komt de lucht er helemaal uit.

vliegtuigmotor

Vliegtuigen gebruiken deze motoren ook. Zo worden bijvoorbeeld turbostraaleenheden geïnstalleerd in enorme passagiersschepen. Ze verschillen van de gebruikelijke door de aanwezigheid van twee tanks. Eén bevat de brandstof en de andere het oxidatiemiddel. 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 reactiekracht en dezelfde natuurwetten. Het belangrijkste onderdeel zijn de turbinebladen. Het uiteindelijke vermogen is afhankelijk van de grootte van het mes.

Dankzij de turbines wordt de stuwkracht gegenereerd die nodig is om het vliegtuig te laten accelereren. 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.

Dubbel circuit RD

Deze eenheden hebben veel voordelen ten opzichte van turbojet-eenheden. 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 naar het eerste circuit naar de compressor en naar het tweede circuit naar de vaste bladen gevoerd. De turbine werkt als een compressor. lage druk. In het eerste circuit van de motor wordt de lucht gecomprimeerd en verwarmd, en vervolgens door de compressor hoge druk naar de verbrandingskamer gevoerd. 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 een rotatiebeweging aan de hogedrukcompressor leveren. De gassen passeren vervolgens een lagedrukturbine. Deze laatste drijft de ventilator aan en uiteindelijk 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. Deze laatste roteert omdat 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: 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 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 (snelheids)energie van een straalstroom in een raketmotor. Een directe reactiemotor (directe reactiemotor) combineert de motor zelf met een verhuizer, dat wil zeggen dat hij voor zijn eigen beweging zorgt zonder de deelname van tussenliggende mechanismen.

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

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

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

R. D. zelf is 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 buitenaf 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 de tanks van het apparaat bevindt of rechtstreeks in de kamer van R. van d.; een mengsel van stoffen afkomstig uit de omgeving en opgeslagen aan boord van het apparaat.

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

Raketafvuurtesten

motor Ruimteschip

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

energie. In dit geval bestaat de werkvloeistof uit 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 grootste deel 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. Een apparaat met een KRW heeft dus een energiebron (brandstof) aan boord en haalt het grootste deel van de werkvloeistof uit de omgeving. In tegenstelling tot de KRW bevinden alle componenten van de werkvloeistof van de RD zich aan boord van het apparaat dat is uitgerust met de RD. De afwezigheid van een propeller die ermee in wisselwerking staat 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. De bal van Heron kan worden beschouwd als de voorouder van R. d. Solide raketmotoren - poederraketten verschenen in de 10e eeuw in China. N. e. Honderden jaren lang werden dergelijke raketten eerst in het Oosten en vervolgens in Europa gebruikt als vuurwerk, signaal en gevecht. In 1903 was K.E. 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-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. Voor het eerst werd in 1929-1933 een elektrothermische RD gemaakt en getest door Glushko bij de GDL.

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 turbostraalmotoren ontworpen door A. M. Lyulka in de Kirov-fabriek in Leningrad. De tests van de gecreëerde motor werden 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. 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 Sovjet-wetenschapper B. S. Stechkin "Theory of an air-breathing engine", gepubliceerd in 1929.

R. d. hebben een ander doel en de reikwijdte van hun toepassing breidt zich voortdurend uit.

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

Turbostraalmotoren en turbostraalmotoren met dubbel circuit 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 worden ook geïnstalleerd in projectielvliegtuigen; supersonische turbostraalmotoren kunnen worden gebruikt in de eerste fasen van lucht- en ruimtevaartvliegtuigen. Ramjetmotoren worden geïnstalleerd op geleide luchtafweerraketten, kruisraketten en supersonische gevechtsonderscheppers. Subsonische straalmotoren 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 Tweede Wereldoorlog van 1939-45 werden deze motoren uitgerust met V-1-projectielen.

RD wordt in de meeste gevallen gebruikt op hogesnelheidsvliegtuigen.

Raketmotoren met vloeibare stuwstof 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 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 in ruimtevaartuigen worden gebruikt.

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, die de "stam" van de directe reactie bekronen. Binnenkort, zoals te zien is in de figuur (zie hieronder), wordt deze stam in twee delen verdeeld, alsof hij door een blikseminslag wordt gespleten. Beide nieuwe stammen zijn eveneens versierd met machtige kronen. Deze verdeling vond plaats vanwege het feit dat alle "chemische" straalmotoren in twee klassen zijn verdeeld, afhankelijk van het feit of ze omgevingslucht gebruiken voor hun werk of niet.

Een van de nieuw gevormde trunks 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 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.

(TRD), 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 de verbrandingskamer binnengaat. 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 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 dank hebben voor het gebruik van ons systeem. meer compressietrappen, één-tweetraps zijn, enz. Om de compressor aan te drijven heeft de turbostraalmotor een gasturbine, waaraan de motor zijn naam dankt. 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 wordt uitgevoerd, die namen hebben: pulserende en straalmotoren.

Bij 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 in optreedt, sluiten de kleppen, waardoor de verbrandingskamer wordt geïsoleerd van de motor inlaat. Als gevolg hiervan stijgt de druk in de kamer en stromen de gassen door het straalmondstuk naar buiten, waarna het hele proces wordt herhaald.

Bij een compressorloze motor van een ander type, een straalmotor, is dit kleppenrooster niet eens 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 voldoende hoge snelheid vliegt, en op de parkeerplaats geen stuwkracht zal ontwikkelen. Maar aan de andere kant ontwikkelt een straalmotor bij een zeer hoge snelheid, 4 tot 5 keer de snelheid van het geluid, een zeer hoge stuwkracht en verbruikt hij minder brandstof dan welke andere "chemische" straalmotor onder deze omstandigheden dan ook. Daarom zijn er straalmotormotoren.

De eigenaardigheid van het aerodynamische schema 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.

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 energieconversie. 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 energiecentrales, enz.

Beschouw dit proces eens met betrekking 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 een turbostraalmotor van een modern straalvliegtuig, of een mengsel van vloeibare zuurstof en alcohol, zoals in sommige vloeibare raketmotoren, of, ten slotte, een soort vast drijfgas 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 elektronenschillen, d.w.z. de elektronenwolk die de kernen omringt van de atomen waaruit het molecuul bestaat. Als gevolg van een chemische reactie, waarbij sommige moleculen worden vernietigd, terwijl andere worden gevormd, vindt op natuurlijke wijze een herschikking van de elektronenschillen plaats. Bij deze herstructurering is het de bron van de vrijgekomen chemische energie. Te zien is dat alleen stoffen die tijdens een chemische reactie in de motor (verbranding) veel warmte vrijgeven en bovendien 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, beschikt het mengsel over een grote voorraad potentiële chemische energie. Maar toen overspoelde de vlam het mengsel, nog een moment - en de chemische reactie is voorbij. Nu is de kamer, in plaats van de moleculen van het brandbare mengsel, gevuld met moleculen van verbrandingsproducten, dichter "verpakt". De overtollige bindingsenergie, de chemische energie van de verbrandingsreactie die heeft plaatsgevonden, is vrijgegeven. 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 veel hogere snelheid te bewegen, de temperatuur van de gassen nam toe. Er vond dus een overgang plaats van de potentiële chemische energie van de brandstof naar de thermische energie van de verbrandingsproducten.

Een soortgelijke overgang werd uitgevoerd in alle andere warmtemotoren, maar straalmotoren verschillen fundamenteel van hen wat betreft het verdere lot van hete verbrandingsproducten.

Nadat zich in de warmtemotor hete gassen hebben gevormd die veel thermische energie bevatten, moet deze energie worden omgezet in mechanische energie. Motoren dienen immers om te maken 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 in mechanische energie te kunnen omzetten, moet hun volume toenemen. Bij een dergelijke uitzetting doen de gassen het werk waarvoor hun interne en thermische energie wordt gebruikt.

In het geval van een zuigermotor drukken uitzettende gassen op een zuiger die in de cilinder beweegt, de zuiger duwt tegen de drijfstang, die de krukas van de motor al roteert. 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 gasturbine zorgen de uitzettende gassen ervoor dat het wiel dat op de as is aangesloten, gaat draaien - er is geen noodzaak voor een kruk-en-stang-overbrengingsmechanisme, wat een van de grote voordelen van de turbine is

Gassen zetten uiteraard uit in een straalmotor, want zonder werken ze niet. Maar de expansiewerkzaamheden worden in dat geval niet besteed aan het draaien van de as. Geassocieerd met het aandrijfmechanisme, zoals bij andere warmtemotoren. Het doel van een straalmotor is anders: het creëren van straalkracht, en hiervoor is het noodzakelijk dat een straal gassen - verbrandingsproducten met hoge snelheid uit de motor stromen: de reactiekracht van deze straal is de stuwkracht van de motor . Bijgevolg moet het werk van het expanderen 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.

Voor dit doel dient een van de belangrijkste onderdelen van de motor, het zogenaamde straalmondstuk. Ongeacht tot welk type een bepaalde straalmotor behoort, deze is noodzakelijkerwijs uitgerust met een mondstuk waardoor hete gassen met grote snelheid uit de motor stromen - de producten van de brandstofverbranding in de motor. Bij sommige motoren komen gassen direct na de verbrandingskamer het mondstuk binnen, bijvoorbeeld bij raket- of straalmotoren. Bij andere, turbojets, passeren de gassen eerst een turbine, waaraan ze een deel van hun thermische energie afstaan. Het verbruikt in dit geval de aandrijving van de compressor, die dient om de lucht voor de verbrandingskamer te comprimeren. Maar hoe dan ook, het mondstuk is het laatste deel van de motor - de gassen stromen er doorheen voordat ze de motor verlaten.

Het straalmondstuk kan verschillende vormen hebben en bovendien een ander ontwerp hebben, afhankelijk van het type motor. Het belangrijkste is de snelheid waarmee de 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 cilindervormig of zich vernauwend pijpstuk. Als de uitstroomsnelheid groter moet zijn dan de geluidssnelheid, dan krijgt het mondstuk de vorm van een uitzettende pijp of eerst smaller wordend en dan uitzettend (Love's mondstuk). Alleen in een buis met een dergelijke vorm is het, zoals uit theorie en ervaring blijkt, mogelijk om het gas met supersonische snelheden te verspreiden en over de "sonische barrière" te stappen.

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 verbrand in de verbrandingskamer (2). De uitzettende gassen roteren hogesnelheids- (3) en lage snelheids-turbines, die op hun beurt de compressor (5) aandrijven, lucht in de verbrandingskamer duwen, en ventilatoren (6), die lucht door deze kamer drijven en deze naar de verbrandingskamer leiden. naar 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 opmerkelijke kenmerken, 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 zich in een luchtloze ruimte voortbewegen.

K. E. Tsiolkovsky - de 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 geleverd door de Russische wetenschapper en uitvinder Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky

Bibliografie

Encyclopedisch woordenboek van de jonge technicus.

Thermische verschijnselen in de technologie.

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

1. Jet beweging (2)

   Samenvatting >> Natuurkunde

   Dat zit in de vorm reactief straal wordt uitgeworpen reactief motor; mezelf reactief motor- een energieconvertor... waarmee reactief motor heeft invloed op een apparaat dat hiermee is uitgerust reactief motor. stoot reactief motor hangt af van...

2. Jet beweging in natuur en technologie

   Samenvatting >> Natuurkunde

   Salp naar voren. Van het grootste belang is reactief motor inktvis. De inktvis is het 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 meervoudig raketsysteem BM-13 Katyusha

   Samenvatting >> Historische figuren

   hoofd en buskruit reactief motor. Het hoofddeel op zijn eigen manier... 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 het om te zetten interne energie brandstoftoevoer in de kinetische energie van de straalstroom van de werkvloeistof.

Het werklichaam van het object stroomt met hoge snelheid uit de straalmotor en, in overeenstemming met de wet van behoud van momentum, wordt een reactieve kracht gevormd die de motor in de tegenovergestelde richting duwt. Om de werkvloeistof te versnellen, kan het worden gebruikt als een expansie van een gas dat op de een of andere manier tot hoge temperatuur wordt verwarmd (thermische straalmotoren) en andere. fysieke principes bijvoorbeeld de 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 Narodnaya Volya N.I. Kibalchich, die in maart 1881, kort voor zijn executie, een plan 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 vloeistof" (1880) en "Over de theorie van schepen die in beweging worden gezet door de reactiekracht van uitstromend water" (1908) voor het eerst de belangrijkste kwesties van de theorie van een straalmotor. motor.

Interessant werk over de studie van raketvluchten is ook van de beroemde Russische wetenschapper I.V. Meshchersky, met name op het gebied van de algemene theorie van de beweging van lichamen met variabele massa.

In 1903 gaf K.E. Tsiolkovsky in zijn werk "Investigation of the World Spaces with Reactive Devices" 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 (LRE). Tsiolkovsky zorgde dus voor 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 door middel van gasroeren - speciale platen geplaatst in een straal gassen die uit het mondstuk komen.

De eigenaardigheid van een motor met vloeibare stuwstof is dat deze, in tegenstelling tot andere straalmotoren, de volledige voorraad oxidatiemiddel samen met de brandstof met zich meedraagt, en niet de zuurstofhoudende lucht die nodig is voor het verbranden van 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 raketmotor met vloeibare stuwstof werd op 16 maart 1926 gemaakt en gelanceerd door de Amerikaan R. Goddard. Hij woog ongeveer 5 kilogram en de lengte bereikte 3 m. De raket van Goddard werd aangedreven door 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 - een ervaren raketmotor. Glushko heeft enkele nieuwigheden toegepast, bijvoorbeeld door de motor te koelen met een van de brandstofcomponenten.

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

In 1933 bouwde en testte FA Zander met succes de OR1-raketmotor, aangedreven door benzine en perslucht, en in 1932-1933 de OP2-motor, aangedreven door benzine en vloeibare zuurstof. Deze motor was ontworpen om te worden geïnstalleerd op een zweefvliegtuig dat als raketvliegtuig moest vliegen.

Terwijl ze het begonnen werk verder ontwikkelden, bleven Sovjet-ingenieurs vervolgens werken aan de creatie van straalmotoren met vloeibare stuwstof. In totaal werden van 1932 tot 1941 in de USSR 118 ontwerpen van straalmotoren met vloeibare stuwstof ontwikkeld.

In Duitsland werden in 1931 raketten getest door I. Winkler, Riedel en anderen.

De eerste vlucht met een raketaangedreven vliegtuig met een motor voor vloeibare stuwstof werd in februari 1940 in de Sovjet-Unie gemaakt. Als energiecentrale vliegtuig werd gebruikt raketmotor. In 1941 werd onder leiding van de Sovjet-ontwerper V.F. Bolkhovitinov het eerste straaljagervliegtuig met een motor met vloeibare stuwstof gebouwd. Zijn 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 Jet vliegtuig waarop een motor voor vloeibare stuwstof was geïnstalleerd. In Duitsland werden in 1944 verschillende gevechtsvliegtuigen gebouwd met deze door Messerschmitt ontworpen motoren.

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

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

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

Het idee van luchtstraalmotoren (VRD) 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 schema's voor straalmotoren (ramjetmotoren) voorstelde. Deze motoren gebruiken atmosferische lucht als oxidatiemiddel en de lucht in de verbrandingskamer wordt gecomprimeerd door dynamische luchtdruk.

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

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

De straalmotor bestaat uit een diffusor waarin lucht wordt gecomprimeerd door de kinetische energie van de tegemoetkomende luchtstroom. Brandstof wordt via het mondstuk in de verbrandingskamer geïnjecteerd en het mengsel ontbrandt. De straalstroom verlaat het mondstuk.

De werking van de KRW is continu, dus er zit geen startkracht in. In dit opzicht worden bij vliegsnelheden van minder dan de helft van de geluidssnelheid geen straalmotoren gebruikt. Het meest effectieve gebruik van KRW bij supersonische snelheden en Grote hoogtes. Het opstijgen van een vliegtuig met een straalmotor wordt uitgevoerd met behulp van raketmotoren met vaste of vloeibare stuwstof.

Een andere groep straalmotoren, turbocompressormotoren, kreeg meer ontwikkeling. Ze zijn onderverdeeld in turbojets, waarbij stuwkracht wordt gecreëerd door een straal gassen die uit een straalmondstuk stromen, en turboprops, waarbij de hoofdkracht wordt gecreëerd door een 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 gasvormige verbrandingsproducten van een mengsel van terpentijn en salpeterzuur. De turbine werkte niet alleen op de propeller: de uitlaatgassen van verbrandingsproducten, gericht naar het staartmondstuk (jet), creëerden straalkracht naast de stuwkracht van de propeller.

In 1924 ontwikkelde V.I. Bazarov het ontwerp van een turbocompressorstraalmotor voor vliegtuigen, die uit drie elementen bestond: een verbrandingskamer, een gasturbine en een compressor. Voor het eerst werd de persluchtstroom hier 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 gebruikt om de centrifugaalcompressor van de motor zelf aan te drijven en gedeeltelijk om de propeller te laten draaien. Naast de propeller werd stuwkracht gecreëerd door de reactie van een straal 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 gemaakt met een experimenteel gevechtsvliegtuig uitgerust met een turbostraalmotor ontworpen door F. Whittle. Het was uitgerust met een gasturbinemotor 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 gevechtsproject, met een KRW 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 een gebrek aan vertrouwen in de relevantie en voordelen van de KRW in vergelijking met vliegtuigmotoren met zuigermotoren.

Duitse ontwerpers en wetenschappers die op dit en aanverwante terreinen (raketwetenschap) werkten, bevonden zich in een betere positie. Het Derde Rijk plande de oorlog en rekende erop 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 (TRD), ontworpen door von Ohain, was het He 178-vliegtuig (Heinkel Duitsland). Het gebeurde op 27 augustus 1939. Dit vliegtuig overtrof in snelheid (700 km/u) de zuigerjagers van zijn tijd, waarvan de maximale snelheid niet hoger was dan 650 km/u, maar het was minder zuinig en had daarom een ​​kleiner bereik. Bovendien had het hogere start- en landingssnelheden dan zuigervliegtuigen, waarvoor een langere landingsbaan met een betere ondergrond 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 voor 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 presteerde aanzienlijk beter dan al zijn "tijdgenoten" in termen van snelheid en stijgsnelheid.

Vanaf 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 beginnen intensieve ontwikkelingen op het gebied van luchtademende motoren. De bouw van straalmotoren heeft nieuwe mogelijkheden in de luchtvaart geopend: vliegen met snelheden die de geluidssnelheid overschrijden, en de creatie van vliegtuigen met een draagvermogen dat vele malen groter is dan het draagvermogen van zuigervliegtuigen, als resultaat van een hogere vermogensdichtheid. gasturbinemotoren vergeleken met zuigers.

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

Een jaar later slaagde de eerste, volledig originele, binnenlandse turbostraalmotor TR-1, ontwikkeld in het Design Bureau van A. M. Lyulka, voor staatstests. Voor zo’n snel tempo van de ontwikkeling van een compleet nieuw veld van motorenbouw is een verklaring: de groep van A.M. Lyulka houdt zich al sinds de vooroorlogse tijd met deze kwestie bezig, maar er werd pas groen licht aan deze ontwikkelingen gegeven toen de leiders van het land plotseling ontdekten dat de achterstand van de Sovjet-Unie op dit gebied.

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

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

Omdat ze een aantal nadelen hebben voor gebruik op bemande vliegtuigen (geen stuwkracht op hun plaats, laag rendement bij lage vliegsnelheden), zijn straalmotoren het geprefereerde type straalmotor geworden voor onbemande wegwerpprojectielen en kruisraketten, vanwege hun eenvoud, en daarom goedkoop en betrouwbaar.

Bij een turbostraalmotor (TRD) wordt de lucht die tijdens de vlucht binnenkomt eerst gecomprimeerd in de luchtinlaat en vervolgens in de turbocompressor. Perslucht wordt naar de verbrandingskamer gevoerd, waar 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, ontworpen voor extra verbranding van brandstof.

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

In een turbopropmotor wordt de hoofdkracht gecreëerd door een propeller, en extra (ongeveer 10%) door een straal gassen die uit een 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 beweging van snelle schepen en auto's.

De eerste straalmotoren met vaste stuwstof (RTTD) 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 poeders gemaakt, met een stabielere verbranding en een groter rendement.

In 1920-1930 werd er gewerkt aan de ontwikkeling van straalwapens. Dit leidde tot de verschijning van raketwerpers - "Katyusha" in de Sovjet-Unie, raketmortieren met zes cilinders in Duitsland.

Door het verkrijgen van nieuwe soorten buskruit werd het mogelijk straalmotoren met vaste stuwstof te gebruiken in gevechtsraketten, inclusief ballistische raketten. Bovendien worden ze in de lucht- en ruimtevaart gebruikt als motoren van de eerste fasen van lanceervoertuigen, startmotoren voor vliegtuigen met straalmotoren en remmotoren voor ruimtevaartuigen.

Een straalmotor met vaste stuwstof (RTTZ) bestaat uit een behuizing (verbrandingskamer), die de volledige brandstoftoevoer en een straalmondstuk bevat. De behuizing is gemaakt van staal of glasvezel. Het mondstuk is gemaakt van grafiet of vuurvaste legeringen. De brandstof wordt ontstoken door een ontsteker. De stuwkracht kan worden geregeld door het verbrandingsoppervlak van de lading of het gebied van het kritische gedeelte van het mondstuk te veranderen, en door vloeistof in de verbrandingskamer te injecteren. De richting van de stuwkracht kan worden gewijzigd door gasroeren, een afbuigmondstuk (deflector), hulpbesturingsmotoren, enz.

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

Soorten straalmotoren.

In onze tijd zijn straalmotoren het meest verschillende ontwerpen worden vrij veel gebruikt.

Straalmotoren kunnen in twee categorieën worden verdeeld: raketstraalmotoren en luchtstraalmotoren.

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

Raketmotor met vloeibare stuwstof (LRE) is een chemische raketmotor die vloeistoffen, inclusief vloeibaar gemaakte gassen, als raketbrandstof gebruikt. Door het aantal gebruikte componenten worden raketmotoren met één, twee en drie componenten onderscheiden.

Directe luchtstroom;

Pulserende 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.