Jetfremdrift er en proces, hvor en bestemt krop en af ​​dens dele adskilles med en vis hastighed. Den kraft, der opstår i dette tilfælde, virker alene, uden den mindste kontakt med ydre organer. Jetfremdrift blev drivkraften til skabelsen af ​​jetmotoren. Dens funktionsprincip er netop baseret på denne kraft. Hvordan fungerer sådan en motor? Lad os prøve at finde ud af det.

Historiske fakta

Ideen om at bruge jetfremdrift, som ville overvinde jordens tyngdekraft, blev fremsat i 1903 af fænomenet russisk videnskab- Tsiolkovsky. Han offentliggjorde en hel undersøgelse om dette emne, men den blev ikke taget alvorligt. Konstantin Eduardovich, efter at have oplevet en ændring i det politiske system, brugte mange års arbejde på at bevise for alle, at han havde ret.

I dag går der mange rygter om, at de første ind dette spørgsmål der var en revolutionær Kibalchich. Men da Tsiolkovskys værker blev offentliggjort, blev denne mands testamente begravet sammen med Kibalchich. Derudover var der ikke tale om et fuldgyldigt værk, men kun skitser og omrids - revolutionæren var ikke i stand til at give et pålideligt grundlag for de teoretiske beregninger i sine værker.

Hvordan virker reaktiv kraft?

For at forstå, hvordan en jetmotor fungerer, skal du forstå, hvordan denne kraft virker.

Så forestil dig et skud fra ethvert skydevåben. Denne klart eksempel virkning af reaktiv kraft. En strøm af varm gas, som dannes under forbrændingen af ​​ladningen i patronen, skubber våbnet tilbage. Jo kraftigere ladningen er, jo stærkere vil rekylen være.

Lad os nu forestille os processen med at antænde den brændbare blanding: den sker gradvist og kontinuerligt. Sådan ser driftsprincippet for en ramjet-motor ud. En raket med en jetmotor med fast brændstof fungerer på lignende måde - dette er den enkleste af dens variationer. Selv nybegyndere af raketmodeller er bekendt med det.

Sortkrudt blev oprindeligt brugt som brændstof til jetmotorer. Jetmotorer, hvis driftsprincip allerede var mere avanceret, krævede brændstof med en nitrocellulosebase, som var opløst i nitroglycerin. I store enheder, der affyrer raketter, der sætter skytter i kredsløb, bruger de i dag en speciel blanding af polymerbrændstof med ammoniumperklorat som oxidationsmiddel.

Driftsprincip for RD

Nu er det værd at forstå princippet om drift af en jetmotor. For at gøre dette kan du overveje klassikerne - flydende motorer, som har været praktisk talt uændrede siden Tsiolkovskys tid. Disse enheder bruger brændstof og oxidationsmiddel.

Sidstnævnte bruger flydende oxygen eller salpetersyre. Petroleum bruges som brændstof. Moderne flydende kryogene motorer forbruger flydende brint. Når det oxideres med ilt, øger det den specifikke impuls (med så meget som 30 procent). Tanken om, at brint kunne bruges, opstod også i Tsiolkovskys hoved. Men på det tidspunkt var det på grund af den ekstreme eksplosionsfare nødvendigt at lede efter et andet brændstof.

Driftsprincippet er som følger. Komponenterne kommer ind i forbrændingskammeret fra to separate tanke. Efter blanding bliver de til en masse, som, når de brændes, frigiver en enorm mængde varme og titusindvis af atmosfærers tryk. Oxidationsmidlet tilføres forbrændingskammeret. Brændstofblandingen afkøler disse elementer, når den passerer mellem de dobbelte vægge af kammeret og dysen. Dernæst vil brændstoffet, opvarmet af væggene, strømme gennem et stort antal dyser ind i tændingszonen. Strålen, som dannes ved hjælp af dysen, bryder ud. På grund af dette er skubbemomentet sikret.

Kort fortalt kan driftsprincippet for en jetmotor sammenlignes med en blæselampe. Sidstnævnte er dog meget enklere. Dens driftsordning inkluderer ikke forskellige hjælpemotorsystemer. Og disse er kompressorer, der er nødvendige for at skabe indsprøjtningstryk, turbiner, ventiler samt andre elementer uden hvilke jetmotor simpelthen umuligt.

På trods af at flydende motorer bruger meget brændstof (brændstofforbruget er ca. 1000 gram pr. 200 kg last), bruges de stadig som fremdriftsenheder til løfteraketter og rangeringsenheder til orbital stationer, samt andre rumfartøjer.

Enhed

En typisk jetmotor er konstrueret som følger. Dens hovedkomponenter er:

Kompressor;

Forbrændingskammer;

Turbiner;

Udstødningssystem.

Lad os se på disse elementer mere detaljeret. Kompressoren består af flere turbiner. Deres opgave er at suge ind og komprimere luft, når den passerer gennem knivene. Under kompressionsprocessen stiger luftens temperatur og tryk. Noget af denne trykluft tilføres forbrændingskammeret. I den blandes luft med brændstof, og der opstår antændelse. Denne proces øger den termiske energi yderligere.

Blandingen forlader forbrændingskammeret kl høj hastighed, og udvides derefter. Derefter følger den en anden turbine, hvis vinger roterer på grund af påvirkning af gasser. Denne turbine, der forbinder til kompressoren placeret foran på enheden, sætter den i bevægelse. Luft opvarmet til høje temperaturer kommer ud gennem udstødningssystemet. Temperaturen, der allerede er ret høj, fortsætter med at stige på grund af drosseleffekten. Så kommer luften helt ud.

Flymotor

Flyvemaskiner bruger også disse motorer. For eksempel er turbojet-enheder installeret i enorme passagerfly. De adskiller sig fra almindelige i nærværelse af to tanke. Den ene indeholder brændstof, og den anden indeholder oxidationsmiddel. Mens en turbojetmotor kun bærer brændstof, bruges luft pumpet fra atmosfæren som et oxidationsmiddel.

Turbojet motor

Driftsprincippet for en flyjetmotor er baseret på den samme reaktive kraft og de samme fysiklove. Den vigtigste del er turbinebladene. Den endelige effekt afhænger af bladets størrelse.

Det er takket være turbiner, at det tryk, der er nødvendigt for at accelerere fly, genereres. Hver af knivene er ti gange stærkere end en almindelig bilforbrændingsmotor. Turbiner installeres efter forbrændingskammeret, hvor trykket er højest. Og temperaturen her kan nå halvandet tusinde grader.

Dobbeltkredsløb

Disse enheder har mange fordele i forhold til turbojet. For eksempel markant lavere brændstofforbrug med samme effekt.

Men selve motoren har et mere komplekst design og større vægt.

Og driftsprincippet for en dobbeltkreds jetmotor er lidt anderledes. Den luft, som opfanges af turbinen, komprimeres delvist og tilføres til kompressoren i det første kredsløb og til de stationære vinger i det andet kredsløb. Turbinen fungerer som en kompressor lavt tryk. I det første kredsløb af motoren komprimeres og opvarmes luften og derefter gennem kompressoren højt tryk tilføres forbrændingskammeret. Det er her blandingen med brændstof og tænding opstår. Der dannes gasser, som tilføres højtryksturbinen, hvorved turbinebladene roterer, hvilket igen leverer rotationsbevægelse til højtrykskompressoren. Gasserne passerer derefter gennem en lavtryksturbine. Sidstnævnte aktiverer ventilatoren, og til sidst strømmer gasserne ud og skaber træk.

Synkrone rulleveje

Det er elektriske motorer. Driftsprincippet for en synkron reluktansmotor svarer til en stepperenhed. Vekselstrøm tilføres statoren og skaber et magnetfelt omkring rotoren. Sidstnævnte roterer på grund af det faktum, at den forsøger at minimere magnetisk modstand. Disse motorer har intet at gøre med udforskning af rummet og shuttle-lanceringer.

Jetmotor blev opfundet Hans von Ohain, en fremragende tysk designingeniør og Sir Frank Whittle. Det første patent på en fungerende gasturbinemotor blev opnået i 1930 af Frank Whittle. Det var dog Ohain, der samlede den første arbejdsmodel.

Den 2. august 1939 lettede det første jetfly, He 178 (Heinkel 178), udstyret med HeS 3-motoren udviklet af Ohain, op i himlen.

Ganske enkelt og samtidig ekstremt svært. Simpelthen baseret på princippet om drift: udendørs luft (i raketmotorer - flydende ilt) suges ind i turbinen, der blandes den med brændstof og brændes, for enden af ​​turbinen danner den den såkaldte. "arbejdsvæske" (jetstrøm), som flytter bilen.

Alt er så enkelt, men i virkeligheden er det et helt område af videnskab, fordi i sådanne motorer driftstemperatur når tusindvis af grader celsius. Et af de vigtigste problemer ved turbojetmotorkonstruktion er skabelsen af ​​ikke-smeltende dele fra smeltende metaller. Men for at forstå problemerne med designere og opfindere, skal du først studere motorens grundlæggende struktur mere detaljeret.

Jetmotor design

jetmotorens hoveddele

I begyndelsen af ​​møllen er der altid ventilator, som suger luft fra ydre miljø ind i turbiner. Ventilatoren har stort område og et stort antal knive speciel form, lavet af titanium. Der er to hovedopgaver - primær luftindtag og køling af hele motoren som helhed, ved at pumpe luft mellem motorens ydre skal og de indvendige dele. Dette afkøler blande- og forbrændingskamrene og forhindrer dem i at kollapse.

Umiddelbart bag ventilatoren er der en kraftig kompressor, som tvinger luft under højt tryk ind i forbrændingskammeret.

Forbrændingskammer Det fungerer også som en karburator, der blander brændstof med luft. Efter at brændstof-luftblandingen er dannet, antændes den. Under forbrændingsprocessen sker der betydelig opvarmning af blandingen og omgivende dele samt volumetrisk udvidelse. Faktisk bruger en jetmotor en kontrolleret eksplosion til at drive sig selv frem.

Forbrændingskammeret i en jetmotor er en af ​​dens hotteste dele - det kræver konstant intensiv afkøling. Men det er ikke nok. Temperaturen i den når op på 2700 grader, så den er ofte lavet af keramik.

Efter forbrændingskammeret sendes den brændende brændstof-luftblanding direkte til turbinen.

Turbine består af hundredvis af vinger, som jetstrømmen presser på, hvilket får turbinen til at rotere. Turbinen roterer til gengæld akslen, hvorpå ventilatoren og kompressoren "sidder". Således er systemet lukket og kræver kun tilførsel af brændstof og luft til dets drift.

Efter turbinen ledes strømmen til dysen. Jetmotorens dyse er den sidste, men ikke den mindste del af en jetmotor. Den danner direkte jetstrømmen. Kold luft ledes ind i dysen, tvunget af ventilatoren til at afkøle motorens indre dele. Denne strøm begrænser dysekraven fra den supervarme jetstrøm og får den til at smelte.

Afbøjelig trykvektor

Jetmotordyser kommer i en række forskellige typer. Han anser den mest avancerede for at være en bevægelig dyse monteret på motorer med en afbøjelig trykvektor. Det kan komprimere og udvide, og også afbøje i betydelige vinkler, justere og dirigere direkte jetstrøm. Dette gør fly med thrust vectoring-motorer meget manøvredygtige, fordi manøvrering sker ikke kun takket være vingemekanismerne, men også direkte af motoren.

Typer af jetmotorer

Der er flere hovedtyper af jetmotorer.

Klassisk F-15 jetmotor

Klassisk jetmotor– den grundlæggende struktur, som vi har beskrevet ovenfor. Anvendes hovedsageligt på jagerfly i forskellige modifikationer.

Turboprop. I denne type motor ledes turbinekraften gennem en reduktionsgearkasse for at rotere en klassisk propel. Sådanne motorer vil tillade store fly at flyve med acceptable hastigheder og forbruge mindre brændstof. Den normale marchhastighed for et turbopropfly anses for at være 600-800 km/t.

Denne type motor er en mere økonomisk slægtning af den klassiske type. den største forskel er, at der er installeret en ventilator med større diameter ved indløbet, som ikke kun tilfører luft til turbinen, men også skaber en ret kraftig strøm uden for den. På denne måde opnås øget effektivitet ved at forbedre effektiviteten.

Anvendes på passagerfly og store fly.

Ramjet motor

Fungerer uden bevægelige dele. Luft presses ind i forbrændingskammeret på en naturlig måde på grund af opbremsning af strømmen mod indløbsrøret.

Anvendes på tog, fly, UAV'er og militære missiler, samt cykler og scootere.

Og til sidst en video af en jetmotor i aktion:

Billeder taget fra forskellige kilder. Russificering af billeder – Laboratorium 37.

OPMÆRKSOMHED! Forældet nyhedsformat. Der kan være problemer med den korrekte visning af indhold.

Jetmotor

Tidlige fly med jetmotorer: Me.262 og Yak-15

Idéer til skabelse varmemotor, som omfatter jetmotoren, har været kendt af mennesket siden oldtiden. Således er der i afhandlingen af ​​Heron of Alexandria med titlen "Pneumatics" en beskrivelse af Aeolipile - bolden "Aeolus". Dette design var intet andet end en dampturbine, hvor damp blev tilført gennem rør ind i en bronzekugle og, når han flygtede fra den, snurrede denne kugle. Mest sandsynligt blev enheden brugt til underholdning.

Den store Leonardo ignorerede heller ikke ideen, da han havde til hensigt at bruge varm luft til knivene til at rotere et spyd til stegning.

Ideen om en gasturbinemotor blev først foreslået i 1791 af den engelske opfinder J. Barber: hans gasturbinemotordesign var udstyret med en gasgenerator, en stempelkompressor, et forbrændingskammer og en gasturbine.

Han brugte en varmemotor og A.F. som kraftværk til sit fly, udviklet i 1878. Mozhaisky: to dampmaskiner drev maskinens propeller. På grund af lav effektivitet kunne den ønskede effekt ikke opnås.

En anden russisk ingeniør - P.D. Kuzminsky - i 1892 udviklede ideen om en gasturbinemotor, hvor brændstof brændte ved konstant tryk. Efter at have startet projektet i 1900 besluttede han at installere en gasturbinemotor med en flertrins gasturbine på en lille båd. Designerens død forhindrede ham dog i at afslutte det, han startede.

De begyndte først at skabe en jetmotor mere intensivt i det tyvende århundrede: først teoretisk og et par år senere - praktisk talt.

I 1903, i værket "Exploration of World Spaces by Reactive Instruments" K.E. Tsiolkovsky blev udviklet teoretiske grundlag flydende raketmotorer(LPRE) med en beskrivelse af hovedelementerne i en jetmotor, der bruger flydende brændstof.

Ideen om at skabe en luftåndende motor (WRE) tilhører R. Lorin, som patenterede projektet i 1908. Da opfinderen forsøgte at skabe en motor, efter at tegningerne af enheden blev offentliggjort i 1913, mislykkedes opfinderen: den hastighed, der kræves til driften af ​​jetmotoren, kunne ikke opnås.

Forsøg på at skabe gasturbinemotorer fortsatte yderligere. Så i 1906 blev den russiske ingeniør V.V. Karavodin udviklede og byggede to år senere en kompressorfri gasturbinemotor med fire intermitterende forbrændingskamre og en gasturbine. Effekten udviklet af enheden, selv ved 10.000 rpm, oversteg dog ikke 1,2 kW (1,6 hk).

Den intermitterende forbrændingsgasturbinemotor blev også skabt af den tyske designer H. Holwarth. Efter at have bygget en gasturbinemotor i 1908, i 1933, efter mange års arbejde for at forbedre den, bragte han motorens effektivitet til 24%. Idéen har dog ikke fundet udbredt brug.

Ideen om en turbojetmotor blev udtrykt i 1909 af den russiske ingeniør N.V. Gerasimov, som modtog patent på en gasturbinemotor til at skabe jet-tryk. Arbejdet med implementeringen af ​​denne idé stoppede ikke i Rusland og efterfølgende: i 1913 M.N. Nikolskoy designer en gasturbinemotor med en effekt på 120 kW (160 hk) med en tre-trins gasturbine; i 1923 V.I. Bazarov foreslår et skematisk diagram af en gasturbinemotor, der i design ligner moderne turbopropmotorer; i 1930 V.V. Uvarov sammen med N.R. Briling designer og implementerer i 1936 en gasturbinemotor med centrifugalkompressor.

Et stort bidrag til skabelsen af ​​teorien om jetmotoren blev lavet af arbejdet fra russiske videnskabsmænd S.S. Nezhdanovsky, I.V. Meshchersky, N.E. Zhukovsky. Fransk videnskabsmand R. Hainault-Peltry, tysk videnskabsmand G. Oberth. Skabelsen af ​​en luftåndende motor blev også påvirket af arbejdet fra den berømte sovjetiske videnskabsmand B.S. Stechkin, som udgav sit værk "The Theory of an Air-Jet Engine" i 1929.

Arbejdet med at skabe en flydende jetmotor stoppede ikke: I 1926 lancerede den amerikanske videnskabsmand R. Goddard en raket ved hjælp af flydende brændstof. Arbejdet med dette emne fandt også sted i Sovjetunionen: fra 1929 til 1933 V.P. Glushko udviklede og testede en elektrotermisk jetmotor på Gas Dynamics Laboratory. I denne periode skabte han også de første indenlandske flydende jetmotorer - ORM, ORM-1, ORM-2.

Det største bidrag til den praktiske implementering af jetmotoren blev leveret af tyske designere og videnskabsmænd. At have støtte og finansiering fra staten, som håbede at opnå denne måde teknisk overlegenhed V den kommende krig, ingeniørkorps af III Reich med maksimal effektivitet og in korte sigt nærmede sig skabelsen af ​​kampsystemer baseret på ideer jet fremdrift.

Ved at koncentrere opmærksomheden om luftfartskomponenten kan vi sige, at Heinkel-testpiloten, kaptajn E. Warsitz, allerede den 27. august 1939 lettede He.178 - et jetfly, hvis teknologiske udvikling efterfølgende blev brugt i skabelsen af af Heinkel He.280 og Messerschmitt Me.262 Schwalbe.

Heinkel Strahltriebwerke HeS 3-motoren installeret på Heinkel He.178, designet af H.-I. von Ohain, skønt han ikke havde høj effekt, men formåede at åbne æraen med jetflyvninger af militær luftfart. Opnået af He.178 maksimal hastighed ved 700 km/t med en motor, hvis effekt ikke oversteg 500 kgf egervolumen. Forude lå ubegrænsede muligheder, som fratog stempelmotorer en fremtid.

En hel række jetmotorer skabt i Tyskland, for eksempel Jumo-004 fremstillet af Junkers, gjorde det muligt for den at have serielle jetjagere og bombefly i slutningen af ​​Anden Verdenskrig, foran andre lande i denne retning med flere år. Efter det tredje riges nederlag var det tysk teknologi, der satte skub i udviklingen af ​​jetfly i mange lande rundt om i verden.

Det eneste land, der formåede at besvare den tyske udfordring, var Storbritannien: Rolls-Royce Derwent 8 turbojetmotoren skabt af F. Whittle blev installeret på Gloster Meteor jagerflyet.

Trofæ Jumo 004

Verdens første turbopropmotor var den ungarske Jendrassik Cs-1 motor, designet af D. Jendrasik, som byggede den i 1937 på Ganz-fabrikken i Budapest. På trods af de problemer, der opstod under implementeringen, skulle motoren være installeret på det ungarske tomotorede angrebsfly Varga RMI-1 X/H, specielt designet til dette formål af flydesigneren L. Vargo. De ungarske specialister var dog ikke i stand til at fuldføre arbejdet - virksomheden blev omdirigeret til produktionen af ​​tyske Daimler-Benz DB 605-motorer, udvalgt til installation på den ungarske Messerschmitt Me.210.

Før krigens start fortsatte arbejdet i USSR for at skabe forskellige typer jetmotorer. Så i 1939 blev en raket testet, drevet af ramjetmotorer designet af I.A. Merkulova.

Samme år begyndte arbejdet på Leningrad Kirov-fabrikken på konstruktionen af ​​den første indenlandske turbojetmotor designet af A.M. Vugger. Imidlertid stoppede krigsudbruddet eksperimentelt arbejde på motoren, og dirigerede al produktionskraft til frontens behov.

Den virkelige æra med jetmotorer begyndte efter slutningen af ​​Anden Verdenskrig, hvor man i løbet af kort tid ikke kun erobrede lydmuren, men også tyngdekraften, hvilket gjorde det muligt at tage menneskeheden ud i det ydre rum.

Jetmotorer. Jetmotorers historie.

Jetmotorer.

En jetmotor er en anordning, hvis design gør det muligt at opnå jet-tryk ved at konvertere indre energi brændstofreserve til den kinetiske energi af arbejdsfluidens jetstrøm.

Objektets arbejdsvæske med høj hastighed strømmer ud af jetmotoren, og i overensstemmelse med loven om bevarelse af momentum genereres en reaktiv kraft, der skubber motoren ind i modsat retning. For at accelerere arbejdsvæsken, både ekspansion af gas opvarmet på den ene eller anden måde til en høj temperatur (termiske jetmotorer) og andre fysiske principper for eksempel acceleration af ladede partikler i et elektrostatisk felt (ionmotor).

En jetmotor giver dig mulighed for kun at skabe trækkraft på grund af jetstrømmens interaktion med arbejdsvæsken, uden støtte eller kontakt med andre legemer. I denne forbindelse fandt jetmotoren bred anvendelse inden for luftfart og astronautik.

Jetmotorers historie.

Kineserne var de første til at lære at bruge jetfremdriftsraketter med fast brændstof dukkede op i Kina i det 10. århundrede e.Kr. e. Sådanne missiler blev brugt i Østen og derefter i Europa til fyrværkeri, signalering og som kampmissiler.

Raketter fra det gamle Kina.

Et vigtigt trin i udviklingen af ​​ideen om jetfremdrift var ideen om at bruge en raket som motor for et fly. Den blev først formuleret af den russiske revolutionær N. I. Kibalchich, som i marts 1881, kort før sin henrettelse, foreslog et design til et fly (raketfly) ved hjælp af jetfremdrift fra eksplosive pulvergasser.

N. E. Zhukovsky udviklede i sine værker "Om reaktionen af ​​udstrømmende og indstrømmende væske" (1880'erne) og "Om teorien om skibe drevet af reaktionskraften fra udstrømmende vand" (1908), først de grundlæggende spørgsmål om teorien om et jetfly. motor.

Interessante værker om studiet af raketflyvning tilhører også den berømte russiske videnskabsmand I.V. Meshchersky, især inden for den generelle teori om bevægelse af legemer med variabel masse.

I 1903 gav K. E. Tsiolkovsky i sit arbejde "Exploration of World Spaces with Jet Instruments" en teoretisk begrundelse for flyvningen af ​​en raket samt et skematisk diagram af en raketmotor, som forudså mange fundamentale og designfunktioner moderne flydende raketmotorer (LPRE). Således forudså Tsiolkovsky brugen af ​​flydende brændstof til en jetmotor og dens forsyning til motoren med specielle pumper. Han foreslog at styre rakettens flyvning ved hjælp af gasror - specielle plader placeret i en strøm af gasser, der undslipper fra dysen.

Det særlige ved en flydende jetmotor er, at den i modsætning til andre jetmotorer bærer hele forsyningen af ​​oxidationsmiddel med sig sammen med brændstoffet og ikke tager den luft, der indeholder ilt, der er nødvendig for at forbrænde brændstoffet fra atmosfæren. Dette er den eneste motor, der kan bruges til flyvning i ultrahøj højde uden for jordens atmosfære.

Verdens første raket med flydende raketmotor blev skabt og opsendt den 16. marts 1926 af amerikaneren R. Goddard. Den vejede omkring 5 kg, og dens længde nåede 3 m. Brændstoffet i Goddards raket var benzin og flydende ilt. Flyvningen af ​​denne raket varede 2,5 sekunder, hvor den fløj 56 m.

Systematisk eksperimentelt arbejde arbejdet med disse motorer begyndte i 1930'erne.

De første sovjetiske flydende raketmotorer blev udviklet og skabt i 1930-1931 på Leningrad Gas Dynamics Laboratory (GDL) under ledelse af den fremtidige akademiker V.P. Denne serie blev kaldt ORM - eksperimentel raketmotor. Glushko brugte nogle nye innovationer, for eksempel afkøling af motoren med en af ​​brændstofkomponenterne.

Parallelt hermed blev udviklingen af ​​raketmotorer udført i Moskva af Jet Propulsion Research Group (GIRD). Dens ideologiske inspirator var F.A. Tsander, og dens organisator var den unge S.P. Korolev. Korolevs mål var at bygge et nyt raketfartøj – et raketfly.

I 1933 byggede og testede F.A. Zander med succes OR1-raketmotoren, der kørte på benzin og komprimeret luft, og i 1932-1933 OR2-motoren, der kørte på benzin og flydende ilt. Denne motor var designet til at blive installeret på et svævefly, der var beregnet til at flyve som et raketfly.

Med at udvikle det arbejde, de havde påbegyndt, fortsatte sovjetiske ingeniører efterfølgende med at arbejde på skabelsen af ​​flydende jetmotorer. I alt fra 1932 til 1941 udviklede USSR 118 designs af flydende jetmotorer.

I Tyskland i 1931 fandt test af missiler af I. Winkler, Riedel og andre sted.

Den første flyvning af et raketdrevet fly med en flydende drivmiddelmotor blev foretaget i Sovjetunionen i februar 1940. En raketmotor med flydende drivmiddel blev brugt som flyets kraftværk. I 1941, under ledelse af den sovjetiske designer V.F. Bolkhovitinov, blev det første jetjagerfly bygget med en flydende motor. Dens test blev udført i maj 1942 af piloten G. Ya Bakhchivadzhi. Samtidig fandt den første flyvning af et tysk jagerfly med en sådan motor sted.

I 1943 testede USA den første amerikaner jetfly, hvorpå en jetmotor med flydende drivmiddel var installeret. I Tyskland i 1944 blev flere kampfly bygget med disse Messerschmitt-designede motorer.

Derudover blev flydende raketmotorer brugt på tyske V2-raketter, skabt under ledelse af V. von Braun.

I 1950'erne blev flydende drivstofmotorer installeret på ballistiske missiler, og derefter på rumraketter, kunstige satellitter, automatiske interplanetære stationer.

Raketmotoren med flydende drivmiddel består af et forbrændingskammer med en dyse, en turbopumpeenhed, en gasgenerator eller dampgasgenerator, et automatiseringssystem, kontrolelementer, et tændingssystem og hjælpeenheder (varmevekslere, blandere, drev).

Ideen om luftåndende motorer (WRE) er blevet fremsat mere end én gang i forskellige lande. De vigtigste og mest originale værker i denne henseende er undersøgelserne udført i 1908-1913 af den franske videnskabsmand Renault Laurent, som foreslog en række designs til ramjetmotorer (ramjetmotorer). Disse motorer bruges som et oxidationsmiddel atmosfærisk luft, og luftkompression i forbrændingskammeret sikres af dynamisk lufttryk.

I maj 1939 blev en raket med ramjet-design designet af P. A. Merkulov testet for første gang i USSR. Det var en to-trins raket (første trin er en pulverraket) med en startvægt på 7,07 kg, og vægten af ​​brændstoffet til andet trin af ramjet var kun 2 kg. Under test nåede raketten en højde på 2 km.

I 1939-1940 gennemførte Sovjetunionen for første gang i verden sommertest af luftåndingsmotorer installeret som ekstra motorer på et fly designet af N.P. Polikarpov. I 1942 blev ramjet-motorer designet af E. Zenger testet i Tyskland.

En luftåndende motor består af en diffuser, hvori luften komprimeres på grund af den modkørende luftstrøms kinetiske energi. Brændstof sprøjtes ind i forbrændingskammeret gennem en dyse, og blandingen antændes. Jetstrømmen kommer ud gennem dysen.

Operationsprocessen for jetmotorerne er kontinuerlig, så de har ikke starttryk. I denne henseende, ved flyvehastigheder mindre end halvdelen af ​​lydens hastighed, bruges luftåndende motorer ikke. Den mest effektive brug af jetmotorer er ved supersoniske hastigheder og store højder. Et fly drevet af en jetmotor letter ved hjælp af raketmotorer, der kører på fast eller flydende brændstof.

En anden gruppe af luftåndende motorer - turbokompressormotorer - har fået større udvikling. De er opdelt i turbojet, hvor fremstødet skabes af en strøm af gasser, der strømmer fra jetdysen, og turboprop, hvor hovedkraften skabes af propellen.

I 1909 blev designet af en turbojetmotor udviklet af ingeniør N. Gerasimov. I 1914 russisk løjtnant flåde M. N. Nikolskoy designede og byggede en model af en turboprop-flymotor. Arbejdsvæsken til at drive tretrinsturbinen var de gasformige forbrændingsprodukter af en blanding af terpentin og salpetersyre. Turbinen arbejdede ikke kun på propellen: udstødningsgasformige forbrændingsprodukter rettet ind i hale (jet) dysen skabte jet-tryk ud over propellens trykkraft.

I 1924 udviklede V.I. Bazarov designet af en flyturbokompressor jetmotor, som bestod af tre elementer: et forbrændingskammer, en gasturbine og en kompressor. Her blev trykluftstrømmen for første gang delt i to grene: Den mindre del gik ind i forbrændingskammeret (til brænderen), og den største del blev blandet med arbejdsgasserne for at sænke deres temperatur foran turbinen . Dette sikrede vindmøllevingernes sikkerhed. Kraften fra flertrinsturbinen blev brugt på at drive selve motorens centrifugalkompressor og dels på at rotere propellen. Ud over propellen blev der skabt tryk på grund af reaktionen af ​​en strøm af gasser, der passerede gennem haledysen.

I 1939 begyndte konstruktionen af ​​turbojetmotorer designet af A. M. Lyulka på Kirov-fabrikken i Leningrad. Hans retssager blev afbrudt af krigen.

I 1941, i England, blev den første flyvning udført på et eksperimentelt jagerfly udstyret med en turbojetmotor designet af F. Whittle. Den var udstyret med en motor med gasturbine, som drev en centrifugalkompressor, der tilførte luft til forbrændingskammeret. Forbrændingsprodukter blev brugt til at skabe jet thrust.

Ved slutningen af ​​Anden Verdenskrig blev det klart, at yderligere effektiv udvikling af luftfarten kun var mulig med introduktionen af ​​motorer, der helt eller delvist brugte principperne for jetfremdrift.

Det første fly med jetmotorer blev skabt i Nazityskland, Storbritannien, USA og USSR.

I USSR blev det første jagerprojekt, med en jetmotor udviklet af A. M. Lyulka, foreslået i marts 1943 af lederen af ​​OKB-301, M. I. Gudkov. Flyet hed Gu-VRD. Projektet blev afvist af eksperter på grund af manglende tro på relevansen og fordelene ved WFD sammenlignet med stempelflymotorer.

Tyske designere og videnskabsmænd, der arbejder inden for dette og beslægtede områder (raketvidenskab), befandt sig i en mere fordelagtig position. Det Tredje Rige planlagde en krig og håbede at vinde den på grund af teknisk overlegenhed i våben. Derfor blev nye udviklinger, der kunne styrke hæren inden for luftfart og raketer, i Tyskland støttet mere generøst end i andre lande.

Det første fly udstyret med en HeS 3 turbojetmotor designet af von Ohain var He 178 (Heinkel Tyskland). Dette skete den 27. august 1939. Dette fly overskred sin tids stempeljagere i hastighed (700 km/t), hvis maksimale hastighed ikke oversteg 650 km/t, men det var mindre økonomisk og havde som et resultat en kortere rækkevidde. Derudover havde den høj start- og landingshastighed sammenlignet med stempelfly, hvorfor den krævede en længere landingsbane med belægning af høj kvalitet.

Arbejdet med dette emne fortsatte næsten indtil slutningen af ​​krigen, da Det Tredje Rige, efter at have mistet sin tidligere fordel i luften, gjorde et mislykket forsøg på at genoprette det ved at levere militær luftfart jetfly.

Siden august 1944 begyndte Messerschmitt Me.262 jetjagerbomber, udstyret med to Jumo-004 turbojetmotorer fremstillet af Junkers, at blive masseproduceret. Messerschmitt Me.262 flyet var væsentligt overlegent i forhold til alle sine "samtidige" i hastighed og stigningshastighed.

Siden november 1944 begyndte man at producere den første jetbomber Arado Ar 234 Blitz med samme motorer.

Det eneste jetfly af de allierede i anti-Hitler-koalitionen, der formelt deltog i Anden Verdenskrig, var Gloucester Meteor (Storbritannien) med en Rolls-Royce Derwent 8 turbojetmotor designet af F. Whittle.

Efter krigen begyndte en intensiv udvikling inden for luftåndende motorer i alle lande, der havde en luftfartsindustri. Jet fremdriftåbnet op for nye muligheder inden for luftfart: flyvninger med hastigheder, der overstiger lydens hastighed, og skabelsen af ​​fly med en nyttelastkapacitet, der er mange gange større end stempelflyenes, som et resultat af gasturbinemotorers højere specifikke effekt sammenlignet med stempelmotorer .

Det første indenlandske jetfly var Yak-15-jagerflyet (1946), udviklet på rekordtid på basis af Yak-3-flyskroget og en tilpasning af den erobrede Jumo-004-motor, lavet på VV's motorbygningsdesignbureau. Ja, Klimov.

Og et år senere bestod den første, helt originale, indenlandske turbojetmotor TR-1, udviklet på A. M. Lyulka Design Bureau, statsprøver. Sådan hurtigt tempo udviklingen af ​​et helt nyt område med motorbygning har en forklaring: A. M. Lyulkas gruppe har arbejdet med dette spørgsmål siden førkrigstiden, men det "grønne lys" for denne udvikling blev først givet, da landets ledelse pludselig opdagede, at USSR var bagud på dette område.

Det første indenlandske jetpassagerfly var Tu-104 (1955), udstyret med to RD-3M-500 (AM-3M-500) turbojetmotorer udviklet på A. A. Mikulin Design Bureau. På dette tidspunkt var USSR allerede blandt verdens førende inden for bygning af flymotorer.

Ramjetmotoren (ramjetmotoren), der blev opfundet i 1913, begyndte også aktivt at blive forbedret. Siden 1950'erne er der skabt en række forsøgsfly og produktionsfly i USA. krydsermissiler til forskellige formål med denne type motor.

Med en række ulemper til brug på bemandede fly (nul tryk ved stilstand, lav effektivitet ved lave flyvehastigheder), er ramjet blevet den foretrukne type ramjet til ubemandede engangsprojektiler og krydsermissiler på grund af sin enkelhed, og som følge heraf. , lave omkostninger og pålidelighed.

I en turbojetmotor (TRE) komprimeres luften, der kommer ind under flyvningen, først i luftindtaget og derefter i turboladeren. Trykluft tilføres forbrændingskammeret, hvor flydende brændstof (oftest flypetroleum) indsprøjtes. Delvis ekspansion af gasserne dannet under forbrændingen sker i turbinen, der roterer kompressoren, og den endelige ekspansion sker i jetdysen. En efterbrænder kan installeres mellem turbinen og jetmotoren for at give yderligere brændstofforbrænding.

I dag er de fleste militære og civile fly, såvel som nogle helikoptere, udstyret med turbojetmotorer (TRD).

I en turbopropmotor genereres hovedkraften af ​​propellen, og yderligere tryk (ca. 10%) genereres af en strøm af gasser, der strømmer fra jetdysen. Driftsprincippet for en turbopropmotor ligner en turbojet (TR), med den forskel, at turbinen roterer ikke kun kompressoren, men også propellen. Disse motorer bruges i subsoniske fly og helikoptere samt til fremdrift af højhastighedsskibe og biler.

De tidligste solide raketmotorer (SRM) blev brugt i kampmissiler. Deres udbredte brug begyndte i det 19. århundrede, da raketenheder dukkede op i mange hære. I slutningen af ​​XIXårhundreder blev det første røgfri krudt skabt, med mere stabil forbrænding og større effektivitet.

I 1920-1930 blev der arbejdet på at skabe raketvåben. Dette førte til fremkomsten af ​​raketdrevne morterer - Katyushaer i Sovjetunionen, seks-løbede raketdrevne morterer i Tyskland.

Udviklingen af ​​nye krudttyper har gjort det muligt at bruge fastbrændselsjetmotorer i kampmissiler, herunder ballistiske. Derudover bruges de i luftfart og astronautik som motorer til de første stadier af løfteraketter, startmotorer til fly med ramjetmotorer og bremsemotorer til rumfartøjer.

En fast brændstof jetmotor (SFRE) består af et hus (forbrændingskammer), som indeholder hele brændstoftilførslen og en jetdyse. Kroppen er lavet af stål eller glasfiber. Dysen er lavet af grafit eller ildfaste legeringer. Brændstoffet antændes af en tændingsanordning. Drivkraften kan justeres ved at ændre ladningens forbrændingsflade eller det kritiske sektionsområde af dysen, samt ved at sprøjte væske ind i forbrændingskammeret. Trykretningen kan ændres med gasror, en deflektor (deflektor), hjælpestyringsmotorer mv.

Jetmotorer med fast drivmiddel er meget pålidelige, kræver ikke kompleks vedligeholdelse, kan opbevares i lang tid og er altid klar til at starte.

Typer af jetmotorer.

I dag bruges jetmotorer af forskellige designs ret bredt.

Jetmotorer kan opdeles i to kategorier: raketjetmotorer og luftåndende motorer.

Raketmotor med fast drivmiddel (raketmotor med fast drivmiddel) - en raketmotor med fast brændstof - en motor, der kører på fast brændstof, oftest brugt i raketartilleri og meget sjældnere i astronautik. Det er den ældste af varmemotorerne.

Liquid raketmotor (LPRE) er en kemisk raketmotor, der bruger raketbrændstof væsker, herunder flydende gasser. Baseret på antallet af anvendte komponenter er en-, to- og trekomponents flydende drivmiddelmotorer forskellige.

Ramjet;

Puls luftstråle;

Turbojet;

Turboprop.

Moderne jetmotorer.

Fotografiet viser en flyjetmotor under test.

Billedet viser processen med at samle raketmotorer.

Jetmotorer. Jetmotorers historie. Typer af jetmotorer.

webstedet og Rostec husker de mennesker, der fik raketter til at flyve.

Oprindelse

"En raket vil ikke flyve af sig selv" er en sætning, der tilskrives mange berømte videnskabsmænd. Og Sergei Korolev og Wernher von Braun og Konstantin Tsiolkovsky. Det menes, at ideen om raketflyvning næsten blev formuleret af Archimedes selv, men selv han havde ingen idé om, hvordan man fik den til at flyve.

Konstantin Tsiolkovsky

Til dato er der mange typer raketmotorer. Kemisk, nuklear, elektrisk, endda plasma. Imidlertid dukkede raketter op længe før mennesket opfandt den første motor. Ordene "atomfusion" eller "kemisk reaktion" betød næppe noget for beboerne Det gamle Kina. Men missilerne dukkede op præcis der. Præcis dato Det er svært at nævne, men formodentlig skete dette under Han-dynastiets regeringstid (III-II århundreder f.Kr.). De første omtaler af krudt går tilbage til dengang. Raketten, der rejste sig opad på grund af den kraft, der blev genereret af eksplosionen af ​​krudt, blev i de dage udelukkende brugt til fredelige formål - til fyrværkeri. Disse missiler havde karakteristisk eget lager brændstof, i dette tilfælde krudt.

Conrad Haas betragtes som skaberen af ​​den første kampraket

Næste skridt blev først lavet i 1556 af den tyske opfinder Conrad Haas, som var skydevåbenspecialist i hæren af ​​Ferdinand I - den hellige romerske kejser. Haas betragtes som skaberen af ​​den første militærraket. Selvom opfinderen strengt taget ikke skabte det, men kun lagde det teoretiske grundlag. Det var Haas, der kom med ideen om en flertrinsraket.

Flertrinsraket som forestillet af Conrad Haas

Videnskabsmanden beskrev i detaljer mekanismen til at skabe et fly fra to raketter, der ville adskilles under flyvning. "Sådan en enhed," forsikrede han, "kan nå en enorm hastighed." Haas' ideer blev hurtigt udviklet af den polske general Kazimir Semenovich.

Forside bøger, hvor Kazimir Semenovich beskrev raketter

I 1650 foreslog han et projekt for at skabe en tre-trins raket. Denne idé blev dog aldrig ført ud i livet. Det er selvfølgelig, det var det, men først i det tyvende århundrede, flere århundreder efter Semenovichs død.

Raketter i hæren

Militæret vil selvfølgelig aldrig gå glip af muligheden for at adoptere nyt udseende destruktive våben. I det 19. århundrede havde de mulighed for at bruge en raket i kamp. I 1805 demonstrerede den britiske officer William Congreve ved Royal Arsenal de pulverraketter, han havde skabt, og som havde hidtil uset magt på det tidspunkt. Der er en antagelse om, at Congreve "stjal" de fleste af ideerne fra den irske nationalist Robert Emmett, som brugte en form for raket under opstanden i 1803. Man kan skændes om dette emne for evigt, men ikke desto mindre kaldes raketten, som de britiske tropper vedtog, Congreve-raketten og ikke Emmett-raketten.

Militæret begyndte at bruge raketter i begyndelsen af ​​det 19. århundrede

Lancering af Congreve Rocket, 1890

Våbnet blev brugt mange gange under Napoleonskrigene. I Rusland betragtes generalløjtnant Alexander Zasyadko som pioneren inden for raketvidenskab.

Alexander Zasyadko

Han forbedrede ikke kun Congreve-raketten, men mente også, at energien fra dette destruktive våben kunne bruges til fredelige formål. Zasyadko var for eksempel den første, der udtrykte ideen om, at det med en raket ville være muligt at flyve ud i rummet. Ingeniøren beregnede endda præcis, hvor meget krudt der skulle til, for at raketten kunne nå Månen.

Zasyadko var den første, der foreslog at bruge raketter til at flyve ud i rummet

På en raket til rummet

Zasyadkos ideer dannede grundlaget for mange af Konstantin Tsiolkovskys værker. Denne berømte videnskabsmand og opfinder underbyggede teoretisk muligheden for at flyve ud i rummet ved hjælp af raketteknologi. Sandt nok foreslog han ikke at bruge krudt som brændstof, men en blanding af flydende ilt og flydende brint. Lignende ideer blev udtrykt af Tsiolkovskys yngre samtidige Herman Oberth.

Hermann Oberth

Han udviklede også ideen om interplanetariske rejser. Oberth forstod udmærket opgavens kompleksitet, men hans arbejde var slet ikke fantastisk. Forskeren foreslog især ideen om en raketmotor. Han udførte endda eksperimentelle test af sådanne enheder. I 1928 mødte Obert en ung studerende, Wernher von Braun. Denne unge fysiker fra Berlin skulle snart få et gennembrud inden for raketvidenskab og føre mange af Oberths ideer ud i livet. Men mere om det senere, for to år før mødet mellem disse to videnskabsmænd blev historiens første flydende brændstofraket opsendt.

Raketalderen

Dette skete væsentlig begivenhed 16. marts 1926. Og hovedpersonen var den amerikanske fysiker og ingeniør Robert Goddard. Tilbage i 1914 patenterede han en flertrinsraket. Han formåede snart at føre ideen ud i livet, som Haas havde foreslået næsten fire hundrede år tidligere. Goddard foreslog at bruge benzin og dinitrogenoxid som brændstof. Efter en række mislykkede lanceringer opnåede han succes. Den 16. marts 1926 ved sin mosters gård affyrede Goddard en raket på størrelse med menneskelig hånd. På godt to sekunder fløj hun 12 meter op i luften. Det er mærkeligt, at Bazooka senere vil blive skabt baseret på Goddards værker.

Robert Goddard og hans raket

Opdagelserne af Goddard, Oberth og Tsiolkovsky havde stor resonans. I USA, Tyskland og Sovjetunionen begyndte samfund af raketvidenskabentusiaster spontant at opstå. I USSR blev Jet Institute allerede i 1933 oprettet. Samme år dukkede en fundamentalt ny type våben op - raketter. Installationen til at lancere dem gik over i historien under navnet "Katyusha".

Salvo "Katyusha"

I Tyskland blev udviklingen af ​​Oberths ideer udført af den allerede kendte Wernher von Braun. Han skabte raketter til den tyske hær og forlod ikke denne aktivitet, efter at nazisterne kom til magten. Desuden modtog Brown fabelagtig finansiering og ubegrænsede arbejdsmuligheder fra dem.

Wernher von Braun med en V-2 model i hænderne

Slavearbejde blev brugt til at skabe nye raketter. Det er kendt, at Brown forsøgte at protestere mod dette, men modtog en trussel som svar om, at han selv kunne ende i tvangsarbejdernes sted. Sådan blev et ballistisk missil skabt, hvis udseende blev forudsagt af Tsiolkovsky. De første test fandt sted i 1942. I 1944 blev V-2 langtrækkende ballistisk missil adopteret af Wehrmacht. Med dens hjælp skød de hovedsageligt mod Storbritanniens territorium (missilet nåede London fra tysk territorium på 6 minutter). V-2 forårsagede frygtelige ødelæggelser og slog frygt ind i folks hjerter. Mindst 2.700 civile i Foggy Albion blev dets ofre. I den britiske presse blev V-2 kaldt den "vingede rædsel".

Nazisterne brugte slavearbejde til at skabe raketter

Efter krigen

Det amerikanske og sovjetiske militær har været på jagt efter Brown siden 1944. Begge lande var interesserede i hans ideer og udvikling. Videnskabsmanden selv spillede en nøglerolle i at løse dette problem. Tilbage i foråret 1945 samlede han sit hold til et råd, hvor spørgsmålet om, hvem der skulle overgive sig ved krigens afslutning, blev afgjort. Forskere har konkluderet, at det er bedre for amerikanerne at overgive sig. Brown selv blev fanget næsten ved et uheld. Hans bror Magnus, der så en amerikansk soldat, løb hen til ham og sagde: "Jeg hedder Magnus von Braun, min bror opfandt V-2, vi vil overgive os."

R-7 Korolev - den første raket, der blev brugt til at flyve ud i rummet

I USA fortsatte Wernher von Braun med at arbejde på raketter. Nu arbejdede han dog hovedsagelig for fredelige formål. Det var ham, der gav et kolossalt skub til udviklingen af ​​den amerikanske rumindustri ved at designe de første løfteraketter til USA (naturligvis skabte Brown også kampballistiske missiler). Hans hold lancerede den første amerikanske kunstige jordsatellit ud i rummet i februar 1958. Sovjetunionen slog USA med opsendelsen af ​​satellit med næsten seks måneder. Den 4. oktober 1957 blev den første kunstige satellit opsendt i kredsløb om Jorden. Den blev opsendt ved hjælp af den sovjetiske R-7 raket, skabt af Sergei Korolev.

Sergey Korolev

R-7 blev verdens første interkontinentale ballistiske missil, såvel som den første raket, der blev brugt til rumflyvning.

Raketmotorer i Rusland

I 1912 blev et anlæg til produktion af flymotorer åbnet i Moskva. Virksomheden var en del af det franske selskab "Gnome". Motorer til fly fra det russiske imperium under Første Verdenskrig blev også skabt her. Anlægget overlevede med succes revolutionen, fik et nyt navn "Icarus" og fortsatte med at fungere under sovjetisk styre.

Et anlæg til produktion af flymotorer dukkede op i Rusland i 1912

Luftfartsmotorer blev skabt her i 1930'erne og 1940'erne, krigsårene. Motorerne, der blev produceret på Icarus, blev installeret på forkant sovjetiske fly. Og allerede i 1950'erne begyndte virksomheden at producere turboraketmotorer, blandt andet til rumindustrien. Nu tilhører anlægget OJSC Kuznetsov, som modtog sit navn til ære for den fremragende sovjetiske flydesigner Nikolai Dmitrievich Kuznetsov. Virksomheden er en del af Rostec statsselskab.

Nuværende tilstand

Rostec fortsætter med at producere raketmotorer, herunder til raketindustrien. I de seneste år produktionsmængderne vokser. Sidste år fremkom oplysninger om, at Kuznetsov modtog ordrer på produktion af motorer i så meget som 20 år i forvejen. Motorer er skabt ikke kun til rumindustrien, men også til luftfart, energi og jernbanegodstransport.

I 2012 testede Rostec en månemotor

I 2012 testede Rostec månemotoren. Eksperter formåede at genoplive teknologier, der blev skabt til Sovjet måneprogram. Selve programmet blev som bekendt til sidst indstillet. Men tilsyneladende glemte udviklinger har nu fundet et nyt liv. Lunar thrusteren forventes at blive brugt i det russiske rumprogram.