Princippet om drift af en jetmotor. Beskrivelse og enhed

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

Jetmotor

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

Ideerne om at skabe en varmemotor, som inkluderer en jetmotor, 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.

Brugt som kraftværk til sit fly, udviklet i 1878, en varmemotor og A.F. Mozhaisky: to dampdrevne motorer 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.

Mere intens for skabelsen jetmotor begyndte først 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, blev aldrig opnået.

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 ingeniørkorpset i III Reich nærmede sig med maksimal effektivitet og på kort tid skabelsen af kampsystemer baseret på ideerne om jetfremdrift.

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.

Tilbage i begyndelsen af det 20. århundrede. Den russiske videnskabsmand K.E. Tsiolkovsky forudsagde, at efter æraen med propeldrevne fly, ville æraen med jetfly komme. Han mente, at kun med en jetmotor kunne man opnå supersoniske hastigheder.

I 1937 blev den unge og talentfulde designer A.M. Lyulka foreslog et design til den første sovjetiske turbojetmotor. Ifølge hans beregninger kunne en sådan motor accelerere flyet til hastigheder uden fortilfælde på det tidspunkt - 900 km/t! Det virkede fantastisk, og den unge designers forslag blev behandlet med forsigtighed. Men ikke desto mindre begyndte arbejdet med denne motor, og i midten af 1941 var den næsten klar. Krigen begyndte dog, og designbureauet, hvor A.M. Lyulka, blev evakueret dybt ind i USSR, og designeren selv blev skiftet til at arbejde på tankmotorer.

Men A.M. Lyulka var ikke alene i sit ønske om at skabe en jetflymotor. Lige før krigen var ingeniører fra designbureauet i V.F. Bolkhovitinova - A.Ya. Bereznyak og A.M. Isaev - foreslog et projekt for en jager-interceptor "BI-1" med en flydende jetmotor.

Projektet blev godkendt, og designerne begyndte arbejdet. På trods af alle vanskelighederne i den første periode af den Store Fædrelandskrig, blev den eksperimentelle "BI-1" alligevel bygget.

15. maj 1942 verdens første raketjager blev løftet i luften af testpilot EY. Bakhchivandzhi. Testene fortsatte indtil slutningen af 1943 og endte desværre i katastrofe. I en af testflyvningerne nåede Bakhchivandzhi en hastighed på 800 km/t. Men ved denne hastighed mistede flyet pludselig kontrollen og styrtede mod jorden. Den nye bil og dens modige tester blev dræbt.

Det første fly med en Messer-schmitt Me-262 jetmotor dukkede op på himlen lige før slutningen af Anden Verdenskrig. Det blev produceret på velcamouflerede fabrikker beliggende i skoven. Et af disse fabrikker i Gorgau - 10 km syd for Augsburg langs autobahn - forsynede flyets vinger, næse og halesektioner til en anden "tømmer"-fabrik i nærheden, som udførte den endelige montage og hentede det færdige fly direkte fra autobahn. . Bygningernes tag blev malet ind grøn, og det var næsten umuligt at opdage sådan en "tømmer" plante fra luften. Selvom det lykkedes de allierede at opdage Me-262'erens starter og bombe adskillige afdækkede fly, var de først i stand til at fastslå placeringen af anlægget, efter at de havde besat skoven.

Opdageren af jetmotoren, englænderen Frank Whittle, fik sit patent tilbage i 7930. Det første jetfly Gloster-flyet blev bygget i 1941 og blev testet i maj. Regeringen opgav den – den var ikke magtfuld nok. Kun tyskerne afslørede fuldt ud potentialet i denne opfindelse, i 1942 samlede de Messerschmitt Me-262, som de brugte til at bekæmpe indtil slutningen af krigen. Det første sovjetiske jetfly var MiG-9, og dets "efterkommer", MiG-15, skrev mange glorværdige sider i historien. kamphistorie krig i Korea (1950-1953).

I de samme år, i Nazi-Tyskland, som havde mistet luftoverlegenheden på den sovjetisk-tyske front, blev arbejdet på jetfly stadig mere intensivt. Hitler håbede, at han ved hjælp af disse fly igen ville gribe initiativet i krigen og opnå sejr.

I 1944 blev Messerschmitt Me-262-flyet, udstyret med en jetmotor, sat i masseproduktion og dukkede hurtigt op ved fronten. Tyske piloter var meget på vagt over for denne usædvanlige maskine, som ikke havde den sædvanlige propel. Derudover blev den ved en hastighed tæt på 800 km/t trukket ind i et dyk, og det var umuligt at få bilen ud af denne tilstand. Luftfartsenhederne udstedte herefter strenge instruktioner - under ingen omstændigheder måtte hastigheden øges til 800 km/t.

Men selv med denne begrænsning var Me-262 overlegen i hastighed i forhold til alle andre jagerfly i disse år. Dette gjorde det muligt for chefen for Hitlers jagerflyvning, general Holland, at erklære, at Me-262 var "den eneste chance for at organisere reel modstand mod fjenden."

På østfronten dukkede Me-262 op i slutningen af krigen. I denne henseende fik designbureauer en presserende opgave med at skabe enheder til at bekæmpe tyske jetfly.

A.I. Mikoyan og P.O. Sukhoi tilføjede en motorkompressormotor designet af K.V. Kholshchevnikov, installere det i halen af flyet. Den ekstra motor skulle startes, da flyet skulle have betydelig acceleration. Dette var dikteret af, at K.V Kholshchevnikov arbejdede ikke mere end tre til fem minutter.

Den første til at afslutte arbejdet på et højhastighedsjagerfly var A.I. Mikoyan. Hans I-250 fly fløj i marts 1945. Under test af dette fly blev der registreret en rekordhastighed på 820 km/t, først opnået i USSR. Fighter P.O. Sukhoi Su-5 blev testet i april 1945, og efter at have tændt for den ekstra halemotor blev der opnået en hastighed på over 800 km/t.

Omstændighederne i disse år tillod dog ikke lanceringen af nye højhastighedsjagerfly til masseproduktion. For det første er krigen slut, selv den berygtede Me-262 hjalp ikke med at genoprette tabt luftoverlegenhed over for nazisterne.

For det andet gjorde sovjetiske piloters dygtighed det muligt at bevise for hele verden, at selv jetfly kan skydes ned, mens de flyver med en almindelig produktionsjager.

Parallelt med udviklingen af et fly udstyret med en "skubbe" motor-kompressormotor, i designbureauet hos P.O. Sukhoi skabte Su-7 jagerflyet, hvor flydende jet RD-1, udviklet af designeren V.P., arbejdede sammen med en stempelmotor. Glushko.

Flyvninger på Su-7 begyndte i 1945. Det blev testet af piloten G. Komarov. Da RD-1 blev tændt, steg flyets hastighed med i gennemsnit 115 km/t. Dette var et godt resultat, men snart måtte testene stoppes på grund af hyppige fejl i jetmotoren.

En lignende situation opstod i designbureauerne i S.A. Lavochkin og AS. Yakovleva. På et af de eksperimentelle La-7R-fly eksploderede acceleratoren under flyvningen formåede testpiloten på mirakuløs vis at flygte. Men da man testede Yak-3'eren med RD-1-boosteren, eksploderede flyet, og dets pilot døde. Den stigende hyppighed af ulykker førte til, at test af fly med RD-1 blev stoppet. Derudover blev det klart, at stempelmotorer skulle erstattes af nye motorer - jetmotorer.

Efter Tysklands nederlag modtog USSR tyske jetfly med motorer som trofæer. De vestlige allierede modtog ikke kun prøver af jetfly og deres motorer, men også deres udviklere og udstyr fra fascistiske fabrikker.

For at få erfaring med jetflykonstruktion blev det besluttet at bruge tyske motorer"JUMO- 004" og "BMW-003", og opret derefter din egen baseret på dem. Disse motorer fik navnet "RD-10" og "RD-20". Derudover har designerne af A.M. Lyulke, A.A. Mikulin, V.Ya. Klimov fik til opgave at skabe en "fuldstændig sovjetisk" flyjetmotor.

Mens "motorfyrene" arbejdede, var P.O. Sukhoi udviklede Su-9 jetjageren. Dens design blev lavet i overensstemmelse med skemaet for tomotorede fly - to fangede JUMO-004 (RD-10) motorer blev placeret under vingerne.

Jordforsøg af RA-7-jetmotoren blev udført på flyvepladsen på flyvepladsen i Tushino. Under driften lavede den en frygtelig larm og udsendte skyer af røg og ild fra sin dyse. Brølet og skæret fra flammerne var mærkbart selv ved metrostationen Sokol i Moskva. Der var også en vis nysgerrighed. En dag skyndte flere brandbiler til flyvepladsen, opfordret af muskovitter til at slukke ilden.

Su-9 flyet kunne næppe kaldes bare et jagerfly. Piloter kaldte det normalt et "tungt jagerfly", da et mere præcist navn - jagerbomber - først dukkede op i midten af 50'erne. Men på grund af sin kraftige kanon- og bombebevæbning kunne Su-9 meget vel betragtes som en prototype på et sådant fly.

Denne placering af motorer havde både ulemper og fordele. Ulemperne omfatter en stor trække, skabt af motorer placeret under vingerne. Men på den anden side gav placeringen af motorerne i specielle påhængsmotornaceller uhindret adgang til dem, hvilket var vigtigt for reparationer og justeringer.

Ud over jetmotorer indeholdt Su-9-flyene mange "friske" designløsninger. Så for eksempel P.O. Sukhoi installerede på sit fly en stabilisator styret af en speciel elektromekanisme, startpulveracceleratorer, et udkastersæde til piloten og en anordning til nødudløsning af baldakinen, der dækker pilotens cockpit, luftbremser med en landingsklap og en bremseskærm. Vi kan sige, at Su-9 blev skabt udelukkende fra innovationer.

Snart blev en prototypeversion af Su-9-jagerflyet bygget. Der blev dog gjort opmærksom på, at det er fysisk svært for piloten at udføre vendinger på den.

Det blev tydeligt, at med stigende hastigheder og flyvehøjde ville det blive stadig sværere for piloten at klare betjeningen, og så blev en ny enhed introduceret i flyets kontrolsystem - en boosterforstærker, der ligner servostyring. Men i disse år forårsagede brugen af en kompleks hydraulisk enhed på et fly kontrovers. Selv erfarne flydesignere var skeptiske over for det.

Og alligevel blev boosteren installeret på Su-9. Sukhoi var den første til fuldstændig at flytte indsatsen fra flyets styrepind til det hydrauliske system. Piloternes positive reaktion lod ikke vente på sig. At flyve med flyet er blevet sjovere og mindre trættende. Manøvren blev forenklet og blev mulig ved alle flyvehastigheder.

Det skal tilføjes, at P.O. Sukhoi "tabte" i konkurrencen mellem bureauerne i Mikoyan og Yakovlev. De første jetjagere fra USSR - MiG-9 og Yak-15 - lettede samme dag - 26. april 1946. De deltog i luftparaden i Tushino og blev straks sat i produktion. Og Su-9 dukkede først op i luften i november 1946. Men militæret kunne virkelig godt lide det, og i 1947 blev det anbefalet til masseproduktion. Men den kom ikke i produktion - flyfabrikkerne havde allerede travlt med at producere MiG- og Yakov-jetfly. Ja og P.O. På det tidspunkt var Sukhoi allerede ved at afslutte arbejdet med en ny, mere avanceret maskine - Su-11 jagerflyet.

Denne titel til dette kapitel blev ikke valgt tilfældigt. Det var præcis sådan, de første fly lettede op i himlen, mens de hvilede deres vinger på luften, som fugle gør, åbner sig ny æra på jorden - luftfartens æra. Og det er ikke tilfældigt, at ordet "luftfart" oversat fra latin betyder fugl. Det var trods alt drømmen om mennesker at flyve som fugle, der fungerede som drivkraften til fødslen...

Tilbage i 1914 sagde den norske forsker Fridtjof Nansen i sin bog "Til fremtidens land", at luftfart ville spille en vigtig rolle i udviklingen af Norden, især i udviklingen af skibsfart gennem Karahavet og mundingen af Ob- og Yenisei-floderne. Næsten samtidig gjorde russiske piloter deres første forsøg på at flyve over Nordsøen...

En efterårsdag i 1797 klatrede den franske aeronaut Jacques Garnerin til varmluftsballon over Parc Monceau nær Paris, forlod derefter ballonen og faldt til jorden på en faldskærm af hans eget design. Det antages, at en person på denne dag for første gang i historien stolede på denne usædvanlige enhed med sit liv. Måske er det sådan, men selve ideen om at nedstamme fra...

I sommeren 1936 udarbejdede den tyske tekniske afdeling en specifikation for et nyt tosædet vandfly. Ordren for dens udvikling i efteråret 1936 blev modtaget af to tyskere flyfabrikanter"Arado" og "Focke-Wulf". Traditionelt mente man, at skabelsen af et lille flydefly krævede brugen af et biplan design. Kurt Tank fulgte denne vej, da han udviklede sin Fw-62. Arado designbureauet, som ikke var anderledes...

Intet i verden sker pludseligt. Forud for hvert arrangement er der lang forberedelse. Ligeledes gik Wright-brødrenes apparats historiske flugt forud af mange års eksperimenter og erfaringer fra andre mennesker, nogle gange meget langt fra luftfarten. Om en af disse mennesker fly som kan betragtes som en overgangsmodel mellem fly og luftfart, vil denne historie gå. I 1897 op i himlen...

Måske var det i 20-40'erne. XX århundrede Luftfart i hele verden har fået den største udvikling. I USSR, selv før TsAGI's fremkomst, den 23. marts 1918, blev "Flying Laboratory" oprettet. Dets opgaver omfattede omfattende eksperimentel forskning inden for luftfart og luftfart. Det flyvende laboratorium, ledet af N.E. Zhukovsky, blev det første sovjetiske videnskabelige luftfartsinstitut. I 1919 var det...

Lad os nu tale om flyvemaskiner civil luftfart. Sådanne fly bruges til at transportere passagerer, bagage, post og anden fragt, såvel som i landbrug, byggeri, skovbeskyttelse, serviceekspeditioner, lægehjælp befolkningen og udfører sanitære foranstaltninger, forsøgs- og forskningsarbejde, uddannelses-, kultur-, uddannelses- og sportsbegivenheder, eftersøgnings- og rednings- og nødredningsaktioner og yde bistand i tilfælde af...

N-3PB flydepatruljebomber-torpedobombeflyet blev det første produktionsfly udviklet af det amerikanske selskab Northrop Aircraft Inc. Flyet blev bygget efter ordre fra den norske flåde, som havde brug for et flydepatruljefly. Arbejdet med flyet begyndte i 1939, og den 1. november 1940 fløj det første fly ved Lake Elsinore i Californien. På trods af de ret kraftige våben, bestående af...

Længe før dagen, hvor Wright-brødrenes fly lettede på sin første flyvning, lettede "luftfartsprojektilet" bygget af den russiske opfinder Alexander Fedorovich Mozhaisky (1825-1890) fra jordens overflade. Denne enhed, som designeren modtog patent på, havde alle hovedfunktionerne moderne fly. Hvordan skete det, at amerikanske, og ikke russiske, opfindere blev luftfartens "gudfædre"? Alexander Fedorovich...

Krig er altid sorg og tårer, men folk glemmer det for hurtigt. Der var gået omkring to årtier siden slutningen af Første Verdenskrig, og på tærsklen var der allerede ny krig- Anden Verdenskrig. Den 1. september 1939 invaderede tyske tropper Polen, og hele verden blev trukket ind i en ny blodig krig. I 1937...

Opfinder: Frank Whittle (motor)
Land: England
Opfindelsens tid: 1928

Turbojet luftfart opstod under Anden Verdenskrig, da grænsen for perfektion af tidligere propeludstyrede fly blev nået.

Hvert år blev kapløbet om hastighed mere og mere vanskeligt, da selv en lille stigning i hastigheden krævede hundredvis af ekstra hestekræfter af motoren og automatisk gjorde flyet tungere. I gennemsnit en effektforøgelse på 1 hk. førte til en stigning i massen af fremdrivningssystemet (selve motoren, propellen og hjælpemidler) i gennemsnit pr. 1 kg. Simple beregninger viste, at det var næsten umuligt at skabe et propeldrevet jagerfly med en hastighed på omkring 1000 km/t.

Den hertil nødvendige motoreffekt på 12.000 hestekræfter kunne kun opnås med en motorvægt på omkring 6.000 kg. I fremtiden viste det sig, at en yderligere stigning i hastigheden ville føre til degeneration af kampfly, hvilket gør dem til enheder, der kun er i stand til at bære sig selv.

Der var ikke længere plads tilbage om bord til våben, radioudstyr, rustninger og brændstofforsyninger. Men selv dette Det var umuligt at få en stor hastighedsforøgelse til prisen. En tungere motor øgede den samlede vægt, hvilket tvang vingearealet til at øge, hvilket førte til en stigning i deres aerodynamiske modstand, som det var nødvendigt at øge motorkraften.

Dermed var cirklen lukket og en hastighed på omkring 850 km/t viste sig at være den maksimalt mulige for et fly med . Der kunne kun være én vej ud af denne onde situation - det var nødvendigt at skabe et fundamentalt nyt design af en flymotor, hvilket blev gjort, da turbojetfly erstattede stempelfly.

Princippet om drift af en simpel jetmotor kan forstås ved at overveje driften af en brandslange. Vand under tryk tilføres gennem en slange til branddysen og strømmer ud af denne. Det indvendige tværsnit af dysespidsen tilspidser mod enden, hvorved strømmen af strømmende vand har en højere hastighed end i slangen.

Kraften af modtryk (reaktion) er i dette tilfælde så stor, at brandmanden ofte er nødt til det anstreng dig med al din styrke for at holde brandslangen i den ønskede retning. Det samme princip kan anvendes på en flymotor. Den enkleste jetmotor er ramjetmotoren.

Lad os forestille os et rør med åbne ender monteret på et fly i bevægelse. Den forreste del af røret, som luft strømmer ind i på grund af flyets bevægelse, har et ekspanderende indre tværsnit. På grund af udvidelsen af røret falder hastigheden af luft, der kommer ind i det, og trykket stiger tilsvarende.

Lad os antage, at i den ekspanderende del sprøjtes brændstof ind i luftstrømmen og brændes. Denne del af røret kan kaldes forbrændingskammeret. De stærkt opvarmede gasser udvider sig hurtigt og undslipper gennem den konvergerende stråledyse med en hastighed, der er mange gange større end luftstrømmen ved indløbet. Denne stigning i hastigheden skaber en trykkraft, der skubber flyet fremad.

Det er let at se, at sådan en motor kun kan fungere, hvis den bevæger sig i luften med betydelig hastighed, men den kan ikke aktiveres, når den er ubevægelig. Et fly med en sådan motor skal enten opsendes fra et andet fly eller accelereres ved hjælp af en speciel startmotor. Denne ulempe overvindes i en mere kompleks turbojetmotor.

Det vigtigste element i denne motor er gasturbinen, som roterer luftkompressoren, der sidder på samme aksel. Luften, der kommer ind i motoren, komprimeres først i indløbsanordningen - diffusoren, derefter i aksialkompressoren og kommer derefter ind i forbrændingskammeret.

Brændstoffet er normalt petroleum, som sprøjtes ind i forbrændingskammeret gennem en dyse. Fra kammeret strømmer forbrændingsprodukterne, der udvider sig, først og fremmest på gasbladene, hvilket får det til at rotere og derefter ind i dysen, hvor de accelererer til meget høje hastigheder.

En gasturbine bruger kun en lille del af energien fra luft-gasstrålen. Resten af gasserne bruges til at skabe reaktivt tryk, som opstår på grund af strømmen af en stråle ved høj hastighed forbrændingsprodukter fra dysen. En turbojetmotors trækkraft kan boostes, det vil sige øges i en kort periode, på forskellige måder.

Det kan for eksempel gøres ved hjælp af såkaldt efterbrænding (i dette tilfælde sprøjtes yderligere brændstof ind i gasstrømmen bag turbinen, som brænder på grund af ilt, der ikke bruges i forbrændingskamrene). Efterbrænding er mulig for kort sigtøger desuden motorkraften med 25-30 % ved lave hastigheder og op til 70 % ved høje hastigheder.

Gasturbinemotorer har revolutioneret verden siden 1940. luftfartsteknologi, men den første udvikling til at skabe dem dukkede op ti år tidligere. Turbojetmotorens far Den engelske opfinder Frank Whittle betragtes med rette. Tilbage i 1928, mens han var studerende på Cranwell Aviation School, foreslog Whittle det første design af en jetmotor udstyret med en gasturbine.

I 1930 fik han patent på det. Staten var på det tidspunkt ikke interesseret i hans udvikling. Men Whittle modtog hjælp fra nogle private firmaer, og i 1937, baseret på hans design, byggede det britiske Thomson-Houston-firma den første turbojetmotor i historien, betegnet "U". Først herefter var Luftfartsministeriet opmærksom på Whittles opfindelse. For yderligere at forbedre motorerne i dets design blev Power-selskabet oprettet, som havde støtte fra staten.

Samtidig befrugtede Whittles ideer Tysklands designtanke. I 1936 udviklede og patenterede den tyske opfinder Ohain, som dengang var studerende ved universitetet i Göttingen, sin turbojet. motor. Dens design var næsten ikke anderledes end Whittle's. I 1938 udviklede Heinkel-firmaet, som hyrede Ohain, under hans ledelse HeS-3B turbojetmotoren, som blev installeret på He-178-flyet. Den 27. august 1939 foretog dette fly sin første vellykkede flyvning.

Designet af He-178 forudså i høj grad designet af fremtidige jetfly. Luftindtaget var placeret i den forreste del af flykroppen. Luften, forgrenet, gik rundt om pilotens cockpit og kom ind i motoren i en direkte strøm. Varme gasser strømmede ud gennem en dyse i haledelen. Vingerne på dette fly var stadig af træ, men skroget var lavet af duraluminium.

Motoren, der var installeret bag cockpittet, kørte på benzin og udviklede et tryk på 500 kg. Maksimum flyets hastighed nåede op på 700 km/t. I begyndelsen af 1941 udviklede Hans Ohain en mere avanceret HeS-8-motor med en trykkraft på 600 kg. To af disse motorer blev installeret på det næste He-280V-fly.

Dens test begyndte i april samme år og viste gode resultater - flyet nåede hastigheder på op til 925 km/t. Serieproduktionen af denne kampfly begyndte dog aldrig (i alt 8 blev produceret) på grund af det faktum, at motoren stadig viste sig at være upålidelig.

I mellemtiden udgav britiske Thomson-Houston W1.X-motoren, specielt designet til det første engelske turbojetfly, Gloucester G40, som foretog sin første flyvning i maj 1941 (flyet var derefter udstyret med en forbedret Whittle W.1-motor). Den engelske førstefødte var langt fra tysk. Dens maksimale hastighed var 480 km/t. I 1943 blev den anden Gloucester G40 bygget med en kraftigere motor, der nåede hastigheder på op til 500 km/t.

I sit design mindede Gloucester overraskende om den tyske Heinkel. G40 havde helmetal struktur med et luftindtag i den forreste skrog. Lufttilførselskanalen var delt og gik rundt om pilotens kahyt på begge sider. Udstrømningen af gasser skete gennem en dyse i den bageste del af skroget.

Selvom parametrene for G40 ikke kun ikke oversteg parametrene for højhastigheds-propelmotorfly på det tidspunkt, men også var mærkbart ringere end dem, viste udsigterne for brugen af jetmotorer sig at være så lovende, at det britiske ministerium of Aviation besluttede at påbegynde serieproduktion af turbojet jager-interceptorer. Gloucester-firmaet modtog en ordre på at udvikle et sådant fly.

I de efterfølgende år begyndte flere engelske virksomheder at producere forskellige modifikationer af Whittle-turbojetmotoren. Rover-firmaet, der tog W.1-motoren som grundlag, udviklede motorer W2B/23 og W2B/26. Så blev disse motorer købt af Rolls-Royce, som baserede dem på deres modeller - Welland og Derwent.

Det første serielle turbojetfly i historien var dog ikke det engelske Gloucester, men det tyske Messerschmitt Me-262. I alt blev omkring 1.300 af disse fly af forskellige modifikationer fremstillet, udstyret med Junkers Yumo-004B-motoren. Det første fly i denne serie blev testet i 1942. Den havde to motorer med et tryk på 900 kg og en hastighed på 845 km/t.

Det engelske produktionsfly Gloucester G41 Meteor dukkede op i 1943. Udstyret med to Derwent-motorer med et tryk på 900 kg hver nåede Meteor hastigheder på op til 760 km/t og havde en flyvehøjde på op til 9000 m. Efterfølgende begyndte man at installere mere kraftfulde Derwents med en trykkraft på omkring 1600 kg på fly, hvilket gjorde det muligt at øge hastigheden til 935 km/t. Dette fly klarede sig godt, så produktionen af forskellige modifikationer af G41 fortsatte indtil slutningen af 40'erne.

USA haltede i starten langt bagefter europæiske lande i udviklingen af jetflyvning. Indtil Anden Verdenskrig var der slet ingen forsøg på at skabe et jetfly. Først i 1941, da prøver og tegninger af Whittle-motorer blev modtaget fra England, begyndte dette arbejde i fuld gang.

General Electric, der brugte Whittles model som grundlag, udviklede en turbojet motor I-A, som blev installeret på det første amerikanske jetfly, P-59A Ercomet. Den amerikanske førstefødte fløj for første gang i oktober 1942. Den havde to motorer, som var placeret under vingerne tæt på flykroppen. Det var stadig et uperfekt design.

Ifølge de amerikanske piloter, der testede flyet, var P-59 god at flyve, men dens flyveegenskaber forblev ligegyldige. Motoren var for underdrevet, så det var mere et svævefly end et rigtigt kampfly. I alt 33 sådanne maskiner blev bygget. Deres maksimale hastighed var 660 km/t, og deres flyvehøjde var op til 14.000 m.

Det første produktionsturbojetjagerfly i USA var Lockheed F-80 Shooting Star med en motor General Electric I-40 ( modifikation I-A). Indtil slutningen af 40'erne blev der produceret omkring 2.500 af disse jagerfly af forskellige modeller. Deres gennemsnitshastighed var omkring 900 km/t. Men den 19. juni 1947, på en af modifikationerne af dette fly, XF-80B, blev der for første gang i historien opnået en hastighed på 1000 km/t.

I slutningen af krigen var jetfly stadig ringere i mange henseender end modne modeller af propeldrevne fly og havde mange af deres egne specifikke ulemper. Generelt under konstruktionen af det første turbojetfly stødte designere i alle lande på betydelige vanskeligheder. Nu og da brændte forbrændingskamrene ud, vingerne og kompressorerne gik i stykker og blev adskilt fra rotoren til projektiler, der knuste motorkroppen, skroget og vingen.

Men på trods af dette havde jetfly en enorm fordel i forhold til propeldrevne fly - Forøgelsen af hastigheden med stigende effekt af en turbojetmotor og dens vægt skete meget hurtigere end for en stempelmotor. Det løste det fremtidige skæbne højhastighedsflyvning - den bliver jetdrevet overalt.

Hastighedsstigningen førte hurtigt til en fuldstændig ændring i flyets udseende. Ved transoniske hastigheder viste den gamle form og profil af vingen sig at være ude af stand til at bære flyet - det begyndte at "nikke af" og gik ind i et ukontrollerbart dyk. Resultaterne af aerodynamiske tests og analyser af flyveulykker førte gradvist designere til en ny type vinge - tynd, fejet.

Denne type vingeform dukkede først op på sovjetiske jagerfly. På trods af det faktum, at USSR var senere end det vestlige stater begyndte at skabe turbojet-fly, sovjetiske designere formåede meget hurtigt at skabe høj kvalitet kampkøretøjer. Den første sovjetiske jetjager, der kom i produktion, var Yak-15.

Den dukkede op i slutningen af 1945 og var en ombygget Yak-3 (et stempelmotorjagerfly kendt under krigen), som var udstyret med en RD-10 turbojetmotor - en kopi af den erobrede tyske Yumo-004B med et fremstød på 900 kg. Den nåede en hastighed på omkring 830 km/t.

I 1946 kom i tjeneste sovjetiske hær MiG-9 ankom, udstyret med to Yumo-004B turbojetmotorer (officiel betegnelse RD-20), og i 1947 dukkede MiG-15 op - den første i historie, et kampjetfly med en fejet vinge, udstyret med en RD-45-motor (dette var betegnelsen for Nin-motoren fra Rolls-Royce, købt på licens og moderniseret af sovjetiske flydesignere) med et tryk på 2200 kg.

MiG-15 var slående anderledes end sine forgængere og overraskede kamppiloter med sine usædvanlige bagudskrånende vinger, en enorm finne toppet med den samme fejede stabilisator og en cigarformet skrog. Flyet havde også andre nye funktioner: et udkastersæde og hydraulisk servostyring.

Han var bevæbnet med et hurtigskydende våben og to (i senere modifikationer - tre våben). Med en hastighed på 1.100 km/t og et loft på 15.000 m forblev dette jagerfly i flere år verdens bedste kampfly og vakte enorm interesse. (MiG-15-designet havde senere en betydelig indflydelse på jagerflydesign i vestlige lande.)

I kort tid MiG-15 blev det mest almindelige jagerfly i USSR og blev også vedtaget af dets allieredes hære. Dette fly har vist sig godt under Koreakrigen. I mange henseender var den de amerikanske Sabres overlegen.

Med fremkomsten af MiG-15 sluttede turbojet-luftfartens barndom, og den ny scene i hendes historie. På dette tidspunkt havde jetflyet mestret alle subsoniske hastigheder og var meget tæt på lydmuren.

ABSTRAKT

OM EMNE:

Jetmotorer .

SKREVET AF: Kiselev A.V.

KALININGRAD

Indledning

Jetmotor, en motor, der skaber den trækkraft, der er nødvendig for bevægelse, ved at konvertere den indledende energi til den kinetiske energi af arbejdsvæskens jetstrøm; Som et resultat af udstrømningen af arbejdsvæsken fra motordysen genereres en reaktiv kraft i form af en reaktion (rekyl) af strålen, der bevæger motoren og det apparatur, der er strukturelt forbundet med den i rummet i modsat retning af strålens udstrømning. Forskellige typer energi (kemisk, nuklear, elektrisk, solenergi) kan omdannes til den kinetiske (hastigheds)energi af en jetstrøm i en raketjet. En direkte reaktionsmotor (direkte reaktionsmotor) kombinerer selve motoren med en fremdrivningsanordning, dvs. den giver sin egen bevægelse uden deltagelse af mellemliggende mekanismer.

For at skabe den jet-kraft, der bruges af R.D., er det nødvendigt:

kilde til initial (primær) energi, som omdannes til kinetisk energi af jetstrømmen;

arbejdsfluidet, som udstødes fra strålen i form af en jetstrøm;

R.D. selv er en energiomformer.

Den oprindelige energi lagres om bord på et fly eller et andet køretøj udstyret med en raketmotor (kemisk brændsel, nukleart brændsel), eller kan (i princippet) komme udefra (solenergi). For at opnå en arbejdsvæske i et flydende drivmiddel kan et stof taget fra miljøet (f.eks. luft eller vand) anvendes;

et stof placeret i apparatets tanke eller direkte i R.D.-kammeret; en blanding af stoffer, der kommer fra miljøet og opbevares om bord på køretøjet.

I moderne R.D. bruges kemikalier oftest som en primær

Missilbrandtest

motor Rumfærge

Turbojet motorer AL-31F fly Su-30MK. Tilhører klassen luftåndende motorer

energi. I dette tilfælde er arbejdsvæsken varme gasser - produkter fra forbrænding af kemiske brændstoffer. Når en forbrændingsmotor kører, omdannes den kemiske energi fra forbrændingsstoffer til termisk energi fra forbrændingsprodukter, og termisk energi varme gasser omdannes til mekanisk energi af den translationelle bevægelse af jetstrømmen og følgelig det apparat, hvorpå motoren er installeret. Hoveddelen af enhver forbrændingsmotor er forbrændingskammeret, hvori arbejdsvæsken genereres. Den sidste del af kammeret, som tjener til at accelerere arbejdsvæsken og producere en jetstrøm, kaldes en jetdyse.

Afhængigt af om miljøet bruges eller ej under driften af raketmotorer, er de opdelt i 2 hovedklasser - luftåndende motorer (ARE) og raketmotorer (RE). Alle VRD'er er varmemotorer, hvis arbejdsvæske dannes under oxidationsreaktionen af et brændbart stof med atmosfærisk oxygen. Luften, der kommer fra atmosfæren, udgør hovedparten af WRD'ens arbejdsvæske. En enhed med en drivmiddelmotor bærer således en energikilde (brændstof) om bord og trækker det meste af arbejdsvæsken fra miljøet. I modsætning til VRD er alle komponenter i RD arbejdsvæsken placeret om bord på apparatet udstyret med RD. Manglende fremdrift, der interagerer med miljø, og tilstedeværelsen af alle komponenter af arbejdsvæsken om bord på enheden gør RD til den eneste, der er egnet til arbejde i rummet. Der findes også kombinerede raketmotorer, som er en kombination af begge hovedtyper.

Jetmotorers historie

Princippet om jetfremdrift har været kendt i meget lang tid. Forfaderen til R. d. kan betragtes som herons bold. Raketmotorer med fast drivmiddel - pulverraketter - dukkede op i Kina i det 10. århundrede. n. e. I flere hundrede år blev sådanne missiler først brugt i Østen og derefter i Europa som fyrværkeri, signal- og kampmissiler. I 1903 var K. E. Tsiolkovsky i sit arbejde "Exploration of World Spaces with Jet Instruments" den første i verden til at fremsætte de grundlæggende principper for teorien om flydende raketmotorer og foreslog de grundlæggende elementer i en flydende brændstof raketmotor. design. De første sovjetiske flydende raketmotorer - ORM, ORM-1, ORM-2 blev designet af V.P. Glushko og, under hans ledelse, skabt i 1930-31 ved Gas Dynamics Laboratory (GDL). I 1926 affyrede R. Goddard en raket ved hjælp af flydende brændstof. For første gang blev en elektrotermisk RD skabt og testet af Glushko ved GDL i 1929-33.

I 1939 testede USSR missiler med ramjetmotorer designet af I. A. Merkulov. Det første turbojetmotordiagram? blev foreslået af den russiske ingeniør N. Gerasimov i 1909.

I 1939 begyndte konstruktionen af turbojetmotorer designet af A. M. Lyulka på Kirov-fabrikken i Leningrad. Testen af den oprettede motor blev forhindret af den store patriotiske krig 1941-45. I 1941 blev en turbojetmotor designet af F. Whittle (Storbritannien) først installeret på et fly og testet. Stor værdi Oprettelsen af R.D. var baseret på de teoretiske værker af russiske videnskabsmænd S. S. Nezhdanovsky, I. V. Meshchersky, N. E. Zhukovsky, værkerne af den franske videnskabsmand R. Hainault-Peltry og den tyske videnskabsmand G. Oberth. Et vigtigt bidrag til skabelsen af WRD var den sovjetiske videnskabsmand B. S. Stechkins arbejde, "The Theory of an Air-Jet Engine", udgivet i 1929.

R.D. har forskellige formål, og omfanget af deres anvendelse udvides konstant.

Radardrev er mest udbredt på fly af forskellige typer.

De fleste militære og civile fly rundt om i verden er udstyret med turbojetmotorer og bypass turbojetmotorer, og de bruges på helikoptere. Disse radarmotorer er velegnede til flyvninger ved både subsoniske og supersoniske hastigheder; De er også installeret på projektilfly; supersoniske turbojetmotorer kan bruges i de første stadier af rumfartsfly. Ramjet-motorer er installeret på antiluftfartøjsstyrede missiler, krydsermissiler og supersoniske interceptorjagere. Subsoniske ramjetmotorer bruges på helikoptere (installeret i enderne af hovedrotorbladene). Pulse jetmotorer har lavt tryk og er kun beregnet til fly ved subsoniske hastigheder. Under 2. Verdenskrig 1939-45 var disse motorer udstyret med V-1 projektilfly.

Taxaveje bruges mest på højhastighedsfly.

Flydende raketmotorer bruges på løfteraketter af rumfartøjer og rumfartøjer som fremdrifts-, bremse- og kontrolmotorer samt på styrede ballistiske missiler. Raketmotorer med fast drivmiddel bruges i ballistiske, antiluftskyts, panserværnsmissiler og andre militære missiler samt på løfteraketter og rumfartøjer. Små motorer med fast drivmiddel bruges som boostere til flyets start. Elektriske raketmotorer og nukleare raketmotorer kan bruges på rumfartøjer.

Men denne mægtige stamme, princippet om direkte reaktion, fødte en enorm krone af "slægtstræet" i jetmotorfamilien. For at blive bekendt med de vigtigste grene af sin krone, krone "stammen" af direkte reaktion. Snart, som du kan se på billedet (se nedenfor), bliver denne stamme delt i to dele, som om den var splittet af et lynnedslag. Begge nye stammer er lige dekoreret med kraftige kroner. Denne opdeling skete, fordi alle "kemiske" jetmotorer er opdelt i to klasser afhængigt af, om de bruger omgivende luft til deres drift eller ej.

En af de nydannede stammer er klassen af luftåndende motorer (WRE). Som navnet selv indikerer, kan de ikke operere uden for atmosfæren. Det er derfor disse motorer er grundlaget moderne luftfart, både bemandet og ubemandet. VRD'er bruges atmosfærisk oxygen til brændstofforbrænding, uden det vil forbrændingsreaktionen i motoren ikke fortsætte. Men alligevel er turbojetmotorer i øjeblikket mest udbredt.

(turbojetmotorer), installeret på næsten alle moderne fly uden undtagelse. Som alle motorer, der bruger atmosfærisk luft, kræver turbojetmotorer en speciel enhed til at komprimere luften, før den føres ind i forbrændingskammeret. Når alt kommer til alt, hvis trykket i forbrændingskammeret ikke overstiger det atmosfæriske tryk væsentligt, vil gasserne ikke strømme ud af motoren med en højere hastighed - det er trykket, der skubber dem ud. Men ved en lav udstødningshastighed vil motorkraften være lav, og motoren vil forbruge meget brændstof, en sådan motor vil ikke finde anvendelse. I en turbojetmotor bruges en kompressor til at komprimere luft, og motorens design afhænger i høj grad af typen af kompressor. Der findes motorer med aksial- og centrifugalkompressorer, der kan have færre eller flere kompressionstrin, være enkelt- eller dobbelttrins osv. Til at drive kompressoren har turbojetmotoren en gasturbine, som giver motoren dens navn. På grund af kompressoren og turbinen er motordesignet ret komplekst.

Ikke-kompressor luftåndende motorer er meget enklere i design, hvor den nødvendige trykstigning opnås ved andre metoder, som har navne: pulserende og ramjet-motorer.

I en pulserende motor udføres dette normalt af et ventilgitter installeret ved motorens indløb, når en ny del af brændstof-luftblandingen fylder forbrændingskammeret, og der opstår et blink i det, lukker ventilerne og isolerer forbrændingskammeret fra; motorindløb. Som følge heraf stiger trykket i kammeret, og gasser strømmer ud gennem jetdysen, hvorefter hele processen gentages.

I en ikke-kompressormotor af en anden type, direkte flow, er der ikke engang dette ventilgitter, og trykket i forbrændingskammeret stiger som følge af højhastighedstrykket, dvs. bremse den modkørende luftstrøm, der kommer ind i motoren under flyvning. Det er klart, at en sådan motor kun er i stand til at fungere, når flyet allerede flyver med en tilstrækkelig høj hastighed, vil den ikke udvikle skub, når den er parkeret. Men på meget høj hastighed 4-5 gange lydens hastighed, udvikler en ramjetmotor meget høj fremdrift og bruger mindre brændstof end nogen anden "kemisk" jetmotor under disse forhold. Det er derfor ramjet-motorer.

Det særlige ved det aerodynamiske design af supersoniske fly med ramjet-motorer (ramjet-motorer) skyldes tilstedeværelsen af specielle acceleratormotorer, der giver den nødvendige hastighed for at begynde stabil drift af ramjet-motoren. Dette gør haledelen af strukturen tungere og kræver installation af stabilisatorer for at sikre den nødvendige stabilitet.

Princippet om drift af en jetmotor.

Moderne kraftfulde jetmotorer af forskellige typer er baseret på princippet om direkte reaktion, dvs. skabelsesprincippet drivkraft(eller fremstød) i form af en reaktion (rekyl) af en strøm af "arbejdsstof", der strømmer fra motoren, normalt varme gasser.

I alle motorer er der to energiomdannelsesprocesser. Først omdannes brændstoffets kemiske energi til termisk energi af forbrændingsprodukter, og derefter bruges den termiske energi til at udføre mekanisk arbejde. Sådanne motorer omfatter stempelmotorer til biler, diesellokomotiver, damp- og gasturbiner fra kraftværker osv.

Lad os overveje denne proces i forhold til jetmotorer. Lad os starte med motorens forbrændingskammer, hvor der allerede er skabt en brændbar blanding på en eller anden måde, afhængigt af motortypen og brændstoftypen. Dette kan for eksempel være en blanding af luft og petroleum, som i turbojetmotoren i et moderne jetfly, eller en blanding af flydende ilt og alkohol, som i nogle flydende raketmotorer, eller endelig en form for fast brændstof. til pulverraketter. Den brandfarlige blanding kan brænde, dvs. indgå i en kemisk reaktion med hurtig frigivelse af energi i form af varme. Evnen til at frigive energi under en kemisk reaktion er den potentielle kemiske energi af blandingens molekyler. Den kemiske energi af molekyler er relateret til funktionerne i deres struktur, mere præcist strukturen af deres elektroniske skaller, dvs. den elektronsky, der omgiver kernerne i de atomer, der udgør molekylet. Som følge af en kemisk reaktion, hvor nogle molekyler ødelægges og andre skabes, sker der naturligt en omstrukturering af elektronskallerne. I denne omstrukturering er der en kilde til frigivet kemisk energi. Det kan ses, at jetmotorbrændstoffer kun kan være de stoffer, der under en kemisk reaktion i motoren (forbrænding) afgiver ret meget varme og også danner en stor mængde gasser. Alle disse processer forekommer i forbrændingskammeret, men lad os fokusere på reaktionen ikke på molekylært niveau (dette er allerede blevet diskuteret ovenfor), men på "faserne" af arbejdet. Indtil forbrændingen er begyndt, har blandingen en stor forsyning af potentiel kemisk energi. Men så opslugte flammen blandingen, endnu et øjeblik - og den kemiske reaktion var forbi. Nu, i stedet for molekyler af den brændbare blanding, er kammeret fyldt med molekyler af forbrændingsprodukter, mere tæt "pakket". Overskydende bindingsenergi, som er den kemiske energi af den forbrændingsreaktion, der har fundet sted, frigives. De molekyler, der besad denne overskydende energi, overførte den næsten øjeblikkeligt til andre molekyler og atomer som følge af hyppige kollisioner med dem. Alle molekyler og atomer i forbrændingskammeret begyndte at bevæge sig tilfældigt, kaotisk med en væsentlig højere hastighed, og gassernes temperatur steg. Sådan blev brændstoffets potentielle kemiske energi omdannet til termisk energi fra forbrændingsprodukter.

En lignende overgang blev udført i alle andre varmemotorer, men jetmotorer er fundamentalt forskellige fra dem med hensyn til de varme forbrændingsprodukters videre skæbne.

Efter at varme gasser indeholdende stor termisk energi er blevet genereret i en varmemotor, skal denne energi omdannes til mekanisk energi. Motorer tjener trods alt til at præstere mekanisk arbejde, for at "flytte" noget, for at sætte det i værk, det er lige meget om det er en dynamo, tilføj venligst tegninger af et kraftværk, et diesellokomotiv, en bil eller et fly.

For at den termiske energi af gasser kan omdannes til mekanisk energi, skal deres volumen stige. Med en sådan udvidelse udfører gasser arbejde, som forbruger deres indre og termiske energi.

I tilfælde af en stempelmotor presser de ekspanderende gasser på stemplet, der bevæger sig inde i cylinderen, stemplet skubber plejlstangen, som derefter roterer motorens krumtapaksel. Akslen er forbundet med rotoren på en dynamo, drivakslerne på et diesellokomotiv eller bil eller en flypropel - motoren udfører nyttigt arbejde. I en dampmaskine eller gasturbine tvinger gasserne, der udvider sig, hjulet forbundet med turbineakslen til at rotere - her er der ikke behov for en transmissionskrumtapmekanisme, hvilket er en af de store fordele ved turbinen

Gasser udvider sig naturligvis også i en jetmotor, for uden denne fungerer de ikke. Men udvidelsesarbejdet bliver i så fald ikke brugt på akselrotation. Forbundet med en drivmekanisme, som i andre varmemotorer. Formålet med en jetmotor er anderledes - at skabe jettryk, og til dette er det nødvendigt, at en strøm af gasser - forbrændingsprodukter - strømmer ud af motoren ved høj hastighed: reaktionskraften af denne strøm er motorens trækkraft . Som følge heraf skal arbejdet med udvidelse af de gasformige produkter fra brændstofforbrænding i motoren bruges på at accelerere selve gasserne. Det betyder, at den termiske energi af gasser i en jetmotor skal omdannes til deres kinetiske energi - den tilfældige kaotiske termiske bevægelse af molekyler skal erstattes af deres organiserede strømning i én retning, der er fælles for alle.

En af de vigtigste dele af motoren, den såkaldte jetdyse, tjener dette formål. Uanset hvilken type denne eller den pågældende jetmotor tilhører, er den nødvendigvis udstyret med en dyse, gennem hvilken varme gasser - produkterne fra brændstofforbrænding i motoren - strømmer ud af motoren med stor hastighed. I nogle motorer kommer gasser ind i dysen umiddelbart efter forbrændingskammeret, for eksempel i raket- eller ramjetmotorer. I andre turbojetmotorer passerer gasserne først gennem en turbine, hvortil de afgiver en del af deres termiske energi. I dette tilfælde bruges den til at drive kompressoren, som komprimerer luften foran forbrændingskammeret. Men på en eller anden måde er dysen den sidste del af motoren - gasser strømmer gennem den, før de forlader motoren.

Jetdysen kan have forskellige former, og desuden forskellige designs afhængig af motortype. Det vigtigste er den hastighed, hvormed gasser strømmer ud af motoren. Hvis denne udstrømningshastighed ikke overstiger den hastighed, hvormed lydbølger forplanter sig i de udstrømmende gasser, så er dysen en simpel cylindrisk eller tilspidset sektion af rør. Hvis udstrømningshastigheden skulle overstige lydens hastighed, så er dysen formet som et ekspanderende rør eller først indsnævring og derefter ekspanderende (Lavl dyse). Kun i et rør af denne form, som teori og erfaring viser, er det muligt at accelerere gas til supersoniske hastigheder og træde over "lydbarrieren".

Jetmotor diagram

Turbofanmotoren er den mest udbredte jetmotor i civil luftfart.

Brændstof, der kommer ind i motoren (1), blandes med trykluft og brænder i forbrændingskammeret (2). De ekspanderende gasser roterer turbiner med høj hastighed (3) og lav hastighed, som igen driver kompressoren (5), som skubber luft ind i forbrændingskammeret, og ventilatorer (6), som driver luft gennem dette kammer og leder det ind i udstødningsrøret. Ved at fortrænge luft giver ventilatorer yderligere tryk. En motor af denne type er i stand til at udvikle en trykkraft på op til 13.600 kg.

Konklusion

Jetmotoren har mange vidunderlige funktioner, men den vigtigste er denne. En raket behøver ikke jord, vand eller luft for at bevæge sig, da den bevæger sig som følge af interaktion med gasser dannet under forbrænding af brændstof. Derfor kan raketten bevæge sig i luftløst rum.

K. E. Tsiolkovsky er grundlæggeren af teorien om rumflyvning. Videnskabeligt bevis på muligheden for at bruge en raket til flyvninger ud i det ydre rum, ud over Jordens atmosfære og til andre planeter i solsystemet blev givet for første gang af den russiske videnskabsmand og opfinder Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky

Referencer

Encyclopedic Dictionary of Young Technicians.

Termiske fænomener i teknologi.

Materialer fra webstedet http://goldref.ru/;

Stråle bevægelse (2)
Abstrakt >> Fysik
Som er i formen reaktive jetfly udstødes fra reaktive motor; mig selv reaktive motor- energiomformer... med hvilken reaktive motor påvirker enheden udstyret med dette reaktive motor. Trækkraft reaktive motor afhænger af...
Stråle bevægelse i natur og teknologi
Abstrakt >> Fysik
Salpu frem. Af størst interesse er reaktive motor blæksprutte Blæksprutte er den mest... dvs. apparat med reaktive motor, ved hjælp af brændstof og oxidationsmiddel placeret på selve enheden. Reaktiv motor- Det her motor, transformerer...
Reaktiv BM-13 Katyusha raketsystem med flere opsendelser
Abstrakt >> Historiske personer
Sprænghoved og pulver reaktive motor. Hoveddelen er... en lunte og en ekstra detonator. Reaktiv motor har et forbrændingskammer, i... en kraftig stigning i brandevner reaktive

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: udeluft (ind raketmotorer- flydende ilt) suges ind i turbinen, hvor den blandes med brændstof og brænder, for enden af turbinen danner 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 tusinder 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 den grundlæggende struktur af motoren mere detaljeret.

Jetmotor design

jetmotorens hoveddele

I starten 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. Det 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