Nella scienza propulsione a jet chiamare il movimento di un corpo che avviene quando qualche parte di esso viene separata da esso. Cosa significa questo?

Si possono fornire semplici esempi. Immagina di essere su una barca in mezzo a un lago. La barca è immobile. Ma ora prendi una pietra pesante dal fondo della barca e la getti con forza in acqua. Cosa accadrà allora? La barca inizierà a muoversi lentamente. Un altro esempio. Gonfiamo la palla di gomma e poi lasciamo che l'aria esca liberamente. La palla che si sgonfia volerà nella direzione opposta a quella in cui scorrerà il flusso d'aria. La forza di azione è uguale alla forza di reazione. Hai lanciato un sasso con forza, ma la stessa forza ha fatto muovere la barca nella direzione opposta.

È costruito su questa legge della fisica motore a reazione. Il carburante viene bruciato in una camera resistente al calore. Il gas caldo ed espandente che si forma durante la combustione fuoriesce violentemente dall'ugello. Ma la stessa forza spinge il motore stesso (insieme al razzo o all'aereo nella direzione opposta). Questa forza è chiamata spinta.

Principio propulsione a jet noto all'umanità da molto tempo - semplici razzi venivano realizzati dagli antichi cinesi. Ma per salire in cielo aerei moderni e razzi, gli ingegneri hanno dovuto risolvere molti problemi tecnici e i motori a reazione di oggi sono dispositivi piuttosto complessi.

Proviamo a guardare all'interno dei motori a reazione utilizzati nell'aviazione. Parleremo dei motori dei razzi spaziali un'altra volta.

Quindi oggi Gli aerei a reazione volano su tre tipi di motori:

Motore a turbogetto;

Motore turbofan;

Turboelica.

Come sono strutturati e in cosa differiscono l'uno dall'altro? Iniziamo con la cosa più semplice: turbogetto . Il nome stesso di questo dispositivo ce lo dice parola chiave — "turbina". Una turbina è un albero attorno al quale sono fissate le pale metalliche. "petali" girato ad angolo. Se un flusso d'aria (o acqua, per esempio) viene diretto verso la turbina lungo l'albero, questa inizierà a ruotare. Se, al contrario, inizi a ruotare l'albero della turbina, le sue pale inizieranno a guidare un flusso d'aria o acqua lungo l'albero.

La combustione è la combinazione del combustibile con l'ossigeno, un gas non molto abbondante nell'aria normale. Più precisamente, è abbastanza per me e te respirarlo. Ma Per "respirazione" camere di combustione di un motore a reazione, l'ossigeno è troppo disciolto nell'aria.

Cosa è necessario fare per riaccendere un fuoco morente? Giusto! Soffiateci sopra o agitatelo sopra, ad esempio, con un foglio di compensato. Pompando con forza aria, tu "foraggio" I carboni ardenti vengono riforniti di ossigeno e la fiamma si accende di nuovo. La turbina di un motore a turbogetto fa la stessa cosa.

Mentre l'aereo avanza, un flusso d'aria entra nel motore. Qui l'aria incontra le turbine dei compressori che ruotano ad alta velocità. Parola "compressore" può essere tradotto in russo come "compressore". Le pale della turbina del compressore comprimono l'aria circa 30 volte e "spingere" inserirlo nella camera di combustione. Il gas caldo prodotto durante la combustione del carburante si dirige verso l'ugello. Ma un'altra turbina si mette sulla sua strada. Salendo sulle sue pale, un flusso di gas fa ruotare il suo albero. Ma le turbine del compressore sono fissate allo stesso albero. Risulta così strano "push-pull". Il compressore pompa aria nel motore, la miscela di aria compressa e carburante brucia, rilasciando gas caldo e il gas fa ruotare le turbine del compressore nel suo percorso verso l'ugello.

Sorge interesse Chiedi— come avviare un motore del genere? Dopotutto, finché l'aria compressa non entra nella camera di combustione, il carburante non inizierà a bruciare. Ciò significa che non ci sarà gas caldo che farà ruotare la turbina del compressore. Ma finché la turbina del compressore non gira, non ci sarà aria compressa.

Si scopre che l'avviamento del motore avviene tramite un motore elettrico, che è collegato all'albero della turbina. Il motore elettrico fa ruotare il compressore e non appena nella camera di combustione appare la pressione dell'aria richiesta, il carburante entra in essa e viene attivata l'accensione. Il motore a reazione è partito!

Il progetto di un motore a turbogetto.

I motori turbojet sono molto potenti e pesano relativamente poco. Pertanto, sono solitamente installati su aerei militari supersonici, nonché su aerei di linea passeggeri supersonici. Ma anche questi motori hanno gravi carenze- Fanno molto rumore e bruciano troppo carburante.

Pertanto, sugli aerei che volano a velocità subsoniche (meno di 1200 chilometri all'ora) vengono installati i cosiddetti.

Il progetto di un motore turbofan.

Sono diversi Sono diversi dal motore a turbogetto in quanto davanti al compressore, un'altra turbina con grandi pale è fissata all'albero: una ventola. È lei che per prima incontra il flusso d'aria in arrivo e lo respinge con forza. Una parte di quest'aria, come in un motore a turbogetto, entra nel compressore e poi nella camera di combustione, e l'altra parte "scorre intorno" fotocamera e viene anche respinto indietro, creando ulteriore spinta. Più precisamente, per motore turboventilatore la spinta del getto principale (circa 3/4) è creata proprio da questo stesso flusso d'aria che la ventola aziona. E solo 1/4 della spinta proviene dai gas caldi che fuoriescono dall'ugello.

Un motore del genere produce molto meno rumore e consuma molto meno carburante, il che è molto importante per gli aerei utilizzati per il trasporto di passeggeri.

Il progetto di un motore turboelica.

La rotazione dell'albero della turbina viene trasmessa all'elica, un'elica che spinge l'aereo in avanti. Un'elica con pale enormi non può ruotare alla stessa velocità vertiginosa dell'albero di una turbina. Pertanto l'elica è collegata all'albero tramite un riduttore che ne riduce la velocità di rotazione. E sebbene il motore turboelica "mangia" c'è poco carburante, il che significa che rende il costo del volo più economico, non può accelerare l'aereo ad alta velocità. Pertanto, oggigiorno tali motori vengono utilizzati principalmente in trasporto aereo e su piccoli aerei passeggeri che operano su rotte locali.

Per l'esperienza avrai bisogno di:

1. filo più forte;

2. cannuccia larga per cocktail;

3. Palloncino forma oblunga;

4. un rotolo di nastro adesivo;

5. molletta.

Tirare il filo (può essere inclinato), infilandolo prima attraverso la cannuccia. Gonfia il palloncino e, per evitare che si sgonfi, pizzicalo con una molletta come mostrato nella foto a sinistra. Ora fissa la palla alla cannuccia con del nastro adesivo. Il motore a reazione è pronto!

Ai vostri posti! Apri la molletta. Un flusso d'aria uscirà dalla palla e lei stessa, insieme alla cannuccia, scivolerà in avanti lungo il filo.

©Quando si utilizza questo articolo parzialmente o completamente, un collegamento ipertestuale attivo al sito è OBBLIGATORIO

ATTENZIONE! Formato delle notizie obsoleto. Potrebbero verificarsi problemi con la corretta visualizzazione dei contenuti.

Motore a reazione

I primi aerei con motori a reazione: Me.262 e Yak-15

Idee per la creazione motore termico, che comprende il motore a reazione, sono noti all'uomo fin dall'antichità. Così, nel trattato di Erone d'Alessandria intitolato "Pneumatica" c'è una descrizione di Eolipile - la palla "Eolo". Questo progetto non era altro che una turbina a vapore, in cui il vapore veniva fornito attraverso tubi in una sfera di bronzo e, fuoriuscendo da essa, faceva girare questa sfera. Molto probabilmente, il dispositivo è stato utilizzato per l'intrattenimento.

Anche il grande Leonardo non si sottrasse all'idea, intendendo utilizzare l'aria calda fornita alle pale per far ruotare uno spiedo per friggere.

L'idea di un motore a turbina a gas fu proposta per la prima volta nel 1791 dall'inventore inglese J. Barber: il suo progetto di motore a turbina a gas era dotato di un generatore di gas, un compressore a pistoni, una camera di combustione e una turbina a gas.

Usato come centrale elettrica per il suo aereo, sviluppato nel 1878, un motore termico e A.F. Mozhaisky: due motori a vapore azionavano le eliche della macchina. A causa della bassa efficienza, non è stato possibile ottenere l'effetto desiderato.

Un altro ingegnere russo, P.D. Kuzminsky - nel 1892, sviluppò l'idea di un motore a turbina a gas in cui il carburante bruciava a pressione costante. Dopo aver avviato il progetto nel 1900, decise di installare un motore a turbina a gas con una turbina a gas multistadio su una piccola imbarcazione. Tuttavia, la morte dello stilista gli ha impedito di portare a termine ciò che aveva iniziato.

La creazione di un motore a reazione è iniziata in modo più intensivo solo nel ventesimo secolo: prima in teoria e pochi anni dopo - praticamente.

Nel 1903, nell'opera "Esplorazione degli spazi del mondo mediante strumenti reattivi" K.E. Tsiolkovskij furono sviluppati base teorica motori a razzo liquido (LPRE) con una descrizione degli elementi principali di un motore a reazione che utilizza carburante liquido.

L'idea di creare un motore a respirazione d'aria (WRE) appartiene a R. Lorin, che brevettò il progetto nel 1908. Nel tentativo di creare un motore, dopo che i disegni del dispositivo furono resi pubblici nel 1913, l'inventore fallì: non era possibile raggiungere la velocità richiesta per il funzionamento del motore a reazione.

I tentativi di creare motori a turbina a gas continuarono ulteriormente. Così, nel 1906, l'ingegnere russo V.V. Karavodin sviluppò e, due anni dopo, costruì un motore a turbina a gas senza compressore con quattro camere di combustione intermittenti e una turbina a gas. Tuttavia la potenza sviluppata dal dispositivo, anche a 10.000 giri al minuto, non superava 1,2 kW (1,6 CV).

Anche il motore a turbina a gas a combustione intermittente è stato creato dal designer tedesco H. Holwarth. Dopo aver costruito un motore a turbina a gas nel 1908, nel 1933, dopo molti anni di lavoro per migliorarlo, aveva portato Efficienza del motore fino al 24%. Tuttavia, l’idea non ha trovato un uso diffuso.

L'idea di un motore a turbogetto fu espressa nel 1909 dall'ingegnere russo N.V. Gerasimov, che ha ricevuto un brevetto per un motore a turbina a gas per creare la spinta del getto. I lavori per l'attuazione di questa idea non si fermarono in Russia e successivamente: nel 1913 M.N. Nikolskoy progetta un motore a turbina a gas con una potenza di 120 kW (160 CV) con una turbina a gas a tre stadi; nel 1923 V.I. Bazàrov propone un diagramma schematico di un motore a turbina a gas, simile nel design ai moderni motori turboelica; nel 1930 V.V. Uvarov insieme a N.R. Briling progetta e nel 1936 realizza un motore a turbina a gas con compressore centrifugo.

Un enorme contributo alla creazione della teoria del motore a reazione è stato dato dal lavoro degli scienziati russi S.S. Nezhdanovsky, I.V. Meshchersky, N.E. Zhukovsky. Scienziato francese R. Hainault-Peltry, scienziato tedesco G. Oberth. La creazione di un motore a respirazione d'aria fu influenzata anche dal lavoro del famoso scienziato sovietico B.S. Stechkin, che nel 1929 pubblicò la sua opera “The Theory of an Air-Jet Engine”.

Il lavoro sulla creazione di un motore a reazione liquido non si fermò: nel 1926, lo scienziato americano R. Goddard lanciò un razzo utilizzando combustibile liquido. Il lavoro su questo argomento si è svolto anche in Unione Sovietica: dal 1929 al 1933 V.P. Glushko ha sviluppato e testato un motore a reazione elettrotermico presso il Gas Dynamics Laboratory. Durante questo periodo, creò anche i primi motori a getto liquido domestici: ORM, ORM-1, ORM-2.

Il maggior contributo all'implementazione pratica del motore a reazione è stato dato da progettisti e scienziati tedeschi. Avendo il sostegno e il finanziamento da parte dello Stato, che sperava di raggiungere questo obiettivo superiorità tecnica V la guerra imminente, corpo di genio del III Reich con la massima efficienza e in poco tempo si avvicinò alla creazione di sistemi di combattimento basati sulle idee della propulsione a reazione.

Concentrando l'attenzione sulla componente aeronautica, possiamo dire che già il 27 agosto 1939, il pilota collaudatore Heinkel, il capitano E. Warsitz, decollò dall'He.178, un aereo a reazione, i cui sviluppi tecnologici furono successivamente utilizzati nella creazione dell'Heinkel He.280 e del Messerschmitt Me.262 Schwalbe.

Il motore Heinkel Strahltriebwerke HeS 3 installato sull'Heinkel He.178, progettato da H.-I. von Ohain, anche se non l'aveva ad alta potenza, ma riuscì ad aprire l'era dei voli a reazione dell'aviazione militare. Ottenuto da He.178 velocità massima a 700 km/h utilizzando un motore la cui potenza non superava i 500 kgf di volume dei raggi. Davanti a me c'era possibilità illimitate, che ha privato i motori a pistoni di un futuro.

Un'intera serie di motori a reazione creati in Germania, ad esempio il Jumo-004 prodotto da Junkers, le permisero di avere caccia e bombardieri di serie alla fine della seconda guerra mondiale, avanti di diversi anni rispetto ad altri paesi in questa direzione. Dopo la sconfitta del Terzo Reich, fu la tecnologia tedesca a dare impulso allo sviluppo degli aerei a reazione in molti paesi del mondo.

L'unico paese che riuscì a rispondere alla sfida tedesca fu la Gran Bretagna: sul caccia Gloster Meteor fu installato il motore turbogetto Rolls-Royce Derwent 8 creato da F. Whittle.

Trofeo Jumo 004

Il primo motore turboelica al mondo fu il motore ungherese Jendrassik Cs-1, progettato da D. Jendrasik, che lo costruì nel 1937 nello stabilimento Ganz di Budapest. Nonostante i problemi sorti durante l'implementazione, il motore avrebbe dovuto essere installato sull'aereo d'attacco bimotore ungherese Varga RMI-1 X/H, appositamente progettato per questo scopo dal progettista di aerei L. Vargo. Tuttavia, gli specialisti ungheresi non sono stati in grado di completare il lavoro: l'impresa è stata reindirizzata alla produzione dei motori tedeschi Daimler-Benz DB 605, selezionati per l'installazione sul Messerschmitt Me.210 ungherese.

Prima dell'inizio della guerra, in URSS continuarono i lavori di creazione vari tipi motori jet. Così, nel 1939, furono testati i razzi, alimentati da motori ramjet progettati da I.A. Merkulova.

Nello stesso anno iniziarono i lavori nello stabilimento di Leningrado Kirov per la costruzione del primo motore turbogetto domestico progettato da A.M. Culle. Tuttavia, lo scoppio della guerra interruppe i lavori sperimentali sul motore, indirizzando tutta la potenza produttiva alle esigenze del fronte.

La vera era dei motori a reazione iniziò dopo la fine della Seconda Guerra Mondiale, quando in un breve periodo di tempo fu conquistata non solo la barriera del suono, ma anche la gravità, il che rese possibile portare l'umanità nello spazio.

E qual è il suo significato aviazione moderna. Fin dalla sua apparizione sulla Terra, l'Uomo ha rivolto lo sguardo al cielo. Con quale incredibile facilità gli uccelli si librano nelle correnti ascendenti dell'aria calda! E non solo esemplari piccoli, ma anche grandi come pellicani, gru e molti altri. I tentativi di imitarli, utilizzando quelli primitivi basati sulla forza muscolare del pilota stesso, anche se portavano a una sorta di "volo", non si parlava ancora di un'implementazione di massa dello sviluppo: i progetti erano molto inaffidabili, troppi venivano imposte restrizioni alla persona che li utilizzava.

Poi vennero i motori a combustione interna e i motori a elica. Si sono rivelati così efficaci che il moderno motore a reazione e il motore a elica coesistono ancora in parallelo. Naturalmente, avendo subito una serie di modifiche.

Come è nato il motore a reazione?

Maggioranza soluzioni tecniche, la cui invenzione è attribuita all'Uomo, erano in realtà spiati dalla natura. Ad esempio, la creazione di un deltaplano è stata preceduta dall'osservazione del volo degli uccelli che si librano nel cielo. Anche le forme aerodinamiche dei pesci e degli uccelli sono state brillantemente discusse, ma nell'ambito dei mezzi tecnici. Una storia simile non ha aggirato il motore a reazione. Questo principio di movimento è utilizzato da molti vita marina- polpi, calamari, meduse, ecc. Tsiolkovsky ha parlato di un simile motore. Ancor di più, ha teoricamente dimostrato la possibilità di creare un dirigibile per voli nello spazio interplanetario.

Sottostanti e i razzi erano conosciuti Antica Cina. Possiamo dire che l’idea di realizzare un motore a reazione era “nell’aria”; mancava solo vederla e tradurla in tecnologia.

Struttura del motore e principio di funzionamento

Al centro di ogni motore a reazione c'è una camera con un'uscita che termina con un tubo a campana. Una miscela di carburante viene fornita all'interno della camera e lì si accende, trasformandosi in gas alta temperatura. Poiché la sua pressione si diffonde uniformemente in tutte le direzioni, premendo sulle pareti, il gas può uscire dalla camera solo attraverso una presa orientata in senso contrario al senso di movimento desiderato. Ciò crea Ciò che è stato detto è più facile da capire con un esempio: un uomo è in piedi sul ghiaccio, con in mano un pesante piede di porco. Ma non appena lancia di lato il piede di porco, riceve un impulso di accelerazione e scivola sul ghiaccio nella direzione opposta al lancio. La differenza nella portata di volo del piede di porco e nello spostamento di una persona è spiegata solo dalla loro massa, le forze stesse sono uguali e i vettori sono opposti; Tracciando un'analogia con un motore a reazione: una persona è un aereo e il rottame è gas surriscaldato dalla campana della camera.

Per tutta la sua semplicità questo schema presenta diversi svantaggi significativi: elevato consumo di carburante e enorme pressione sulle pareti della camera. Per ridurre i consumi si utilizzano diverse soluzioni: come combustibile viene utilizzato anche un ossidante che, modificando la sua stato di aggregazione, più preferibile del combustibile liquido; un'altra opzione è una polvere ossidabile invece di un liquido.

Ma la migliore soluzioneè un motore ramjet. È una camera passante, con un'entrata e un'uscita (relativamente parlando, un cilindro con campana). Quando il dispositivo si muove, l'aria entra nella camera sotto pressione ambiente esterno, si riscalda e si contrae. La miscela di carburante fornita si accende e trasmette ulteriore temperatura. Quindi esce dalla presa e crea un impulso, come in un motore a reazione convenzionale. In questo schema, il carburante è elemento ausiliario, quindi i suoi costi sono significativamente più bassi. Questo è il tipo di motore utilizzato negli aeroplani, dove puoi vedere le pale della turbina che pompano aria nella camera.

I motori a reazione sono attualmente ampiamente utilizzati in relazione all'esplorazione dello spazio. Sono utilizzati anche per missili meteorologici e militari di varia portata. Inoltre, tutti i moderni aerei ad alta velocità sono dotati di motori a respirazione d'aria.

IN spazioÈ impossibile utilizzare altri motori tranne i motori a reazione: non c'è supporto (solido liquido o gassoso), a partire da cui navicella spaziale potrebbe avere una spinta. L'uso di motori a reazione per aerei e razzi che non vanno oltre l'atmosfera è dovuto a ciòche sono i motori a reazione che possono fornire la massima velocità di volo.

Struttura del motore a reazione.

Semplicemente basato sul principio di funzionamento: l'aria esterna (nei motori a razzo - ossigeno liquido) viene aspirataturbina, lì si mescola con il carburante e brucia all'estremità della turbina per formare il cosiddetto. “fluido di lavoro” (jet stream), che muove l’auto.

All'inizio della turbina c'è fan, che aspira l'aria dall'ambiente esterno nelle turbine. Ci sono due compiti principali- aspirazione aria primaria e raffreddamento dell'intero motoreil motore nel suo insieme pompando aria tra l'involucro esterno del motore e le parti interne. Ciò raffredda le camere di miscelazione e di combustione e ne impedisce il collasso.

Dietro il ventilatore c'è un potente compressore, che forza l'aria ad alta pressione nella camera di combustione.

La camera di combustione mescola il carburante con l'aria. Dopo la formazione della miscela aria-carburante, viene accesa. Durante il processo di combustione si verifica un notevole riscaldamento della miscela e delle parti circostanti, nonché un'espansione volumetrica. In realtà, un motore a reazione utilizza un'esplosione controllata per spingersi. La camera di combustione di un motore a reazione è una delle parti più calde. Ha bisogno di un raffreddamento intenso e costante. Ma questo non basta. La temperatura al suo interno raggiunge i 2700 gradi, quindi è spesso realizzata in ceramica.

Dopo la camera di combustione la miscela aria-carburante viene convogliata direttamente nella camera di combustione turbina. La turbina è costituita da centinaia di pale sulle quali preme il getto d'acqua, facendola ruotare. La turbina a sua volta ruota lancia, su cui si trovano fan E compressore. Pertanto, il sistema è chiuso e richiede solo una fornitura carburante e aria per il suo funzionamento.

Esistono due classi principali di motori a reazione corpi:

Motori jet- un motore a reazione in cui aria atmosferica utilizzato come fluido di lavoro principale nel ciclo termodinamico, nonché durante la creazione della spinta del getto del motore. Tali motori utilizzano l'energia dell'ossidazione dell'aria combustibile prelevata dall'atmosfera con l'ossigeno. Il fluido di lavoro di questi motori è una miscela di prodotticombustione con altri componenti dell'aria aspirata.

Motori a razzo- contenere tutti i componenti del fluido di lavoro a bordo e in grado di lavorare in qualsiasi ambiente, anche in spazi senz'aria.

Tipi di motori a reazione.

- Motore a reazione classico- utilizzato principalmente su aerei da caccia in varie modifiche.

A classico motore a reazione

- Turboelica.

Tali motori consentono agli aerei di grandi dimensioni di volare a velocità accettabili e consumare meno carburante.

Motore turboelica a due pale

- Motore a reazione turbofan.

Questo tipo di motore è un parente più economico del tipo classico. la differenza principale è che all'ingresso è posizionato ventola di diametro maggiore, A che fornisce aria non solo alla turbina, ma anchecrea un flusso abbastanza potente al di fuori di esso. In questo modo, si ottiene una maggiore efficienza migliorando l’efficienza.

Motori jet. Storia dei motori a reazione.

Motori jet.

Un motore a reazione è un dispositivo il cui design consente di ottenere la spinta del getto mediante conversione Energia interna riserva di carburante nell'energia cinetica della corrente a getto del fluido di lavoro.

Il fluido di lavoro dell'oggetto con ad alta velocità fuoriesce dal motore a reazione e, secondo la legge di conservazione della quantità di moto, viene generata una forza reattiva, che spinge il motore in direzione opposta. Per accelerare il fluido di lavoro, sia l'espansione del gas riscaldato in un modo o nell'altro ad alta temperatura (motori a getto termico) che altro principi fisici, ad esempio, l'accelerazione di particelle cariche in un campo elettrostatico (motore a ioni).

Un motore a reazione consente di creare forza di trazione solo grazie all'interazione della corrente a getto con il fluido di lavoro, senza supporto o contatto con altri corpi. A questo proposito, è stato trovato un motore a reazione ampia applicazione nell'aviazione e nell'astronautica.

Storia dei motori a reazione.

I cinesi furono i primi a imparare a utilizzare la propulsione a reazione; i razzi a combustibile solido apparvero in Cina nel X secolo d.C. e. Tali missili furono usati in Oriente e poi in Europa per fuochi d'artificio, segnalazioni e come missili da combattimento.

Razzi dell'antica Cina.

Una tappa importante nello sviluppo dell'idea della propulsione a reazione è stata l'idea di utilizzare un razzo come motore per aereo. Fu formulato per la prima volta dal rivoluzionario russo N. I. Kibalchich, che nel marzo 1881, poco prima della sua esecuzione, propose un progetto per un aereo (aereo a razzo) che utilizzava la propulsione a reazione da gas in polvere esplosivi.

N. E. Zhukovsky, nelle sue opere "Sulla reazione dei liquidi in deflusso e in afflusso" (1880) e "Sulla teoria delle navi guidate dalla forza di reazione dell'acqua in deflusso" (1908), sviluppò per primo le questioni di base della teoria del getto motore.

Interessanti lavori sullo studio del volo dei razzi appartengono anche al famoso scienziato russo I.V. Meshchersky, in particolare nel campo della teoria generale del movimento dei corpi di massa variabile.

Nel 1903, K. E. Tsiolkovsky, nella sua opera "Esplorazione degli spazi del mondo con strumenti a reazione", fornì una giustificazione teorica per il volo di un razzo, nonché un diagramma schematico di un motore a razzo, che anticipò molti fondamentali e caratteristiche del progetto moderni motori a razzo liquido (LPRE). Pertanto, Tsiolkovsky prevedeva l'uso di carburante liquido per un motore a reazione e la sua fornitura al motore con pompe speciali. Ha proposto di controllare il volo del razzo utilizzando timoni a gas: piastre speciali poste in un flusso di gas che fuoriesce dall'ugello.

La particolarità di un motore a reazione liquido è che, a differenza di altri motori a reazione, porta con sé l'intera riserva di ossidante insieme al carburante e non preleva dall'atmosfera l'aria contenente l'ossigeno necessario per bruciare il carburante. Questo è l'unico motore che può essere utilizzato per il volo ad altissima quota al di fuori dell'atmosfera terrestre.

Il primo razzo al mondo con motore a razzo liquido fu creato e lanciato il 16 marzo 1926 dall'americano R. Goddard. Pesava circa 5 chilogrammi e la sua lunghezza raggiungeva i 3 m. Il carburante nel razzo di Goddard era benzina e ossigeno liquido. Il volo di questo razzo è durato 2,5 secondi, durante i quali ha volato per 56 m.

Sistematico lavoro sperimentale il lavoro su questi motori iniziò negli anni '30.

I primi motori a razzo sovietici a propellente liquido furono sviluppati e creati nel 1930-1931 presso il Laboratorio di dinamica dei gas di Leningrado (GDL) sotto la guida del futuro accademico V.P. Questa serie si chiamava ORM - motore a razzo sperimentale. Glushko ha utilizzato alcune nuove innovazioni, ad esempio raffreddando il motore con uno dei componenti del carburante.

Parallelamente, lo sviluppo dei motori a razzo è stato effettuato a Mosca dal Jet Propulsion Research Group (GIRD). Suo ispiratore ideologico era F.A. Tsander e l'organizzatore era il giovane S.P. Korolev. L'obiettivo di Korolev era costruire un nuovo veicolo a razzo: un aereo a razzo.

Nel 1933, F.A. Zander costruì e testò con successo motore a razzo OR1, funzionante a benzina e aria compressa, e nel 1932-1933 - il motore OR2, funzionante a benzina e ossigeno liquido. Questo motore è stato progettato per essere installato su un aliante destinato a volare come un aereo a razzo.

Sviluppando il lavoro iniziato, gli ingegneri sovietici continuarono successivamente a lavorare sulla creazione di motori a getto liquido. In totale, dal 1932 al 1941, l'URSS sviluppò 118 progetti di motori a getto liquido.

In Germania nel 1931 ebbero luogo test missilistici di I. Winkler, Riedel e altri.

Il primo volo di un aereo a razzo con motore a propellente liquido fu effettuato in Unione Sovietica nel febbraio 1940. Come centrale elettrica dell'aereo è stato utilizzato un motore a razzo a propellente liquido. Nel 1941, sotto la guida del progettista sovietico V.F. Bolkhovitinov, fu costruito il primo aereo da caccia con motore a propellente liquido. I suoi test furono effettuati nel maggio 1942 dal pilota G. Ya. Nello stesso momento ha avuto luogo il primo volo Combattente tedesco con questo motore.

Nel 1943, gli Stati Uniti testarono il primo aereo a reazione americano alimentato da un motore a reazione a propellente liquido. In Germania nel 1944 furono costruiti diversi aerei da caccia con questi motori progettati da Messerschmitt.

Inoltre, i motori a razzo liquidi furono utilizzati sui razzi tedeschi V2, creati sotto la guida di V. von Braun.

Negli anni '50 furono installati motori a razzo liquidi missili balistici, e poi via razzi spaziali, satelliti artificiali, stazioni interplanetarie automatiche.

Il motore a razzo a propellente liquido è costituito da una camera di combustione con un ugello, un'unità turbopompa, un generatore di gas o generatore di vapore-gas, un sistema di automazione, elementi di controllo, un sistema di accensione e unità ausiliarie (scambiatori di calore, miscelatori, azionamenti).

L'idea dei motori a respirazione d'aria (WRE) è stata avanzata più di una volta paesi diversi. I lavori più importanti e originali a questo riguardo sono gli studi condotti nel 1908-1913 dallo scienziato francese Renault Laurent, che propose una serie di progetti di motori ramjet (motori ramjet). Questi motori utilizzano l'aria atmosferica come ossidante e la compressione dell'aria nella camera di combustione è assicurata dalla pressione dinamica dell'aria.

Nel maggio 1939, un razzo con un design ramjet progettato da P. A. Merkulov fu testato per la prima volta in URSS. Era un razzo a due stadi (il primo stadio è un razzo in polvere) con un peso al decollo di 7,07 kg e il peso del carburante per il secondo stadio del ramjet era di soli 2 kg. Durante i test, il razzo ha raggiunto un'altitudine di 2 km.

Nel 1939-1940, per la prima volta al mondo, l'Unione Sovietica condusse test estivi sui motori ad aria compressa installati come motori aggiuntivi su un aereo progettato da N.P. Nel 1942, i motori ramjet progettati da E. Zenger furono testati in Germania.

Un motore a getto d'aria è costituito da un diffusore in cui, a causa di energia cinetica Il flusso d'aria in entrata comprime l'aria. Il carburante viene iniettato nella camera di combustione attraverso un ugello e la miscela si accende. Il getto esce attraverso l'ugello.

Il processo di funzionamento dei motori a reazione è continuo, quindi non hanno spinta iniziale. A questo proposito, a velocità di volo inferiori alla metà della velocità del suono, i motori a respirazione d'aria non vengono utilizzati. L'uso più efficace dei motori a reazione è a velocità supersoniche e ad alta quota. Un aereo alimentato da un motore a reazione decolla utilizzando motori a razzo funzionanti con combustibile solido o liquido.

Un altro gruppo di motori a respirazione d'aria - i motori a turbocompressore - ha ricevuto uno sviluppo maggiore. Si dividono in turbogetto, in cui la spinta è creata da un flusso di gas che scorre dall'ugello del getto, e turboelica, in cui la spinta principale è creata dall'elica.

Nel 1909, il progetto di un motore a turbogetto fu sviluppato dall'ingegnere N. Gerasimov. Nel 1914, tenente russo Marina Militare M. N. Nikolskoy progettò e costruì un modello di motore aeronautico turboelica. Il fluido di lavoro per azionare la turbina a tre stadi erano i prodotti gassosi della combustione di una miscela di trementina e acido nitrico. La turbina non funzionava solo sull'elica: i prodotti della combustione gassosi di scarico diretti nell'ugello di coda (getto) creavano una spinta del getto oltre alla forza di spinta dell'elica.

Nel 1924, V.I. Bazarov sviluppò il progetto di un motore a reazione turbocompressore per aviazione, costituito da tre elementi: una camera di combustione, una turbina a gas e un compressore. Qui, per la prima volta, il flusso di aria compressa veniva diviso in due rami: la parte più piccola andava nella camera di combustione (al bruciatore), e la parte più grande veniva miscelata ai gas di lavoro per abbassarne la temperatura davanti alla turbina. . Ciò ha garantito la sicurezza delle pale della turbina. La potenza della turbina multistadio veniva spesa per azionare il compressore centrifugo del motore stesso e in parte per ruotare l'elica. Oltre all'elica, la spinta veniva creata grazie alla reazione di un flusso di gas passato attraverso l'ugello di coda.

Nel 1939, nello stabilimento Kirov di Leningrado, iniziò la costruzione dei motori a turbogetto progettati da A. M. Lyulka. I suoi processi furono interrotti dalla guerra.

Nel 1941, in Inghilterra, fu effettuato il primo volo su un aereo da caccia sperimentale dotato di un motore a turbogetto progettato da F. Whittle. Era dotato di un motore con turbina a gas, che azionava un compressore centrifugo che forniva aria alla camera di combustione. I prodotti della combustione venivano utilizzati per creare la spinta del getto.

Alla fine della seconda guerra mondiale divenne chiaro che un ulteriore sviluppo efficace dell'aviazione era possibile solo con l'introduzione di motori che utilizzassero in tutto o in parte i principi della propulsione a reazione.

I primi aerei con motori a reazione furono creati nella Germania nazista, in Gran Bretagna, negli Stati Uniti e nell'URSS.

In URSS, il primo progetto di caccia, con un motore a reazione sviluppato da A. M. Lyulka, fu proposto nel marzo 1943 dal capo dell'OKB-301, M. I. Gudkov. L'aereo si chiamava Gu-VRD. Il progetto è stato respinto dagli esperti a causa della mancanza di fiducia nella pertinenza e nei vantaggi della direttiva quadro sulle acque rispetto ai motori aeronautici a pistoni.

I progettisti e gli scienziati tedeschi che lavorano in questo campo e in quelli correlati (scienza missilistica) si sono trovati in una posizione più vantaggiosa. Il Terzo Reich pianificò una guerra e sperava di vincerla grazie alla superiorità tecnica nelle armi. Pertanto, in Germania, i nuovi sviluppi che potrebbero rafforzare l'esercito nel campo dell'aviazione e della missilistica sono stati sovvenzionati più generosamente che in altri paesi.

Il primo aereo equipaggiato con un motore turbogetto HeS 3 progettato da von Ohain fu l'He 178 (Heinkel Germania). Ciò accadde il 27 agosto 1939. Questo aereo superava in velocità (700 km/h) i caccia a pistoni dell'epoca, la cui velocità massima non superava i 650 km/h, ma era meno economico e, di conseguenza, aveva una portata più breve. Inoltre, aveva velocità di decollo e atterraggio elevate rispetto agli aerei a pistoni, motivo per cui necessitava di una pista più lunga con pavimentazione di alta qualità.

Il lavoro su questo argomento continuò quasi fino alla fine della guerra, quando il Terzo Reich, avendo perso il suo precedente vantaggio aereo, fece un tentativo infruttuoso di ripristinarlo fornendo aviazione militare aereo a reazione.

Dall'agosto 1944, il cacciabombardiere a reazione Messerschmitt Me.262, equipaggiato con due motori turbogetto Jumo-004 prodotti dalla Junkers, iniziò ad essere prodotto in serie. L'aereo Messerschmitt Me.262 era significativamente superiore a tutti i suoi "contemporanei" in termini di velocità e velocità di salita.

Dal novembre 1944 iniziò a essere prodotto il primo bombardiere a reazione Arado Ar 234 Blitz con gli stessi motori.

L'unico aereo a reazione alleato coalizione anti-hitleriana, che prese parte formalmente alla Seconda Guerra Mondiale, fu il Gloucester Meteor (Gran Bretagna) con motore turbogetto Rolls-Royce Derwent 8 progettato da F. Whittle.

Dopo la guerra, in tutti i paesi che avevano un'industria aeronautica iniziò un intenso sviluppo nel campo dei motori a respirazione d'aria. Propulsione a jet ha aperto nuove opportunità nel settore dell'aviazione: voli a velocità superiori a quella del suono e la creazione di aerei con una capacità di carico utile molte volte superiore a quella degli aerei a pistoni, come conseguenza della maggiore potenza specifica dei motori a turbina a gas rispetto ai motori a pistoni .

Il primo aereo a reazione di produzione nazionale fu il caccia Yak-15 (1946), sviluppato a tempo di record sulla base della cellula Yak-3 e un adattamento del motore Jumo-004 catturato, realizzato presso l'ufficio di progettazione motori di V. Ya .Klimov.

E un anno dopo, il primo motore turbogetto domestico TR-1, completamente originale, sviluppato presso l'AM Lyulka Design Bureau, superò i test statali. Come ritmo veloce lo sviluppo di un'area completamente nuova di costruzione di motori ha una spiegazione: il gruppo di A. M. Lyulka ha lavorato su questo tema sin dall'anteguerra, ma il "via libera" per questi sviluppi è stato dato solo quando la leadership del paese lo ha scoperto improvvisamente l'URSS era in ritardo in questo settore.

Il primo aereo di linea passeggeri domestico fu il Tu-104 (1955), equipaggiato con due motori turbogetto RD-3M-500 (AM-3M-500) sviluppati presso l'A. A. Mikulin Design Bureau. A quel tempo, l'URSS era già tra i leader mondiali nel campo della costruzione di motori aeronautici.

Anche il motore ramjet (motore ramjet), inventato nel 1913, iniziò ad essere attivamente migliorato. Dagli anni '50 negli Stati Uniti sono stati creati numerosi velivoli sperimentali e di produzione. missili da crociera per vari scopi con questo tipo di motore.

Avendo una serie di svantaggi per l'uso su aerei con equipaggio (spinta zero a veicolo fermo, bassa efficienza a basse velocità di volo), lo statoreattore è diventato il tipo preferito di statoreattore per proiettili usa e getta senza pilota e missili da crociera, grazie alla sua semplicità e, di conseguenza , basso costo e affidabilità.

In un motore a turbogetto (TRE), l'aria che entra durante il volo viene compressa prima nella presa d'aria e poi nel turbocompressore. Aria compressa viene fornito alla camera di combustione, dove viene iniettato carburante liquido (molto spesso cherosene per aviazione). L'espansione parziale dei gas formati durante la combustione avviene nella turbina che fa ruotare il compressore e l'espansione finale avviene nell'ugello del getto. È possibile installare un postcombustore tra la turbina e il motore a reazione per fornire un'ulteriore combustione del carburante.

Al giorno d'oggi, la maggior parte degli aerei militari e civili, così come alcuni elicotteri, sono dotati di motori a turbogetto (TRD).

In un motore turboelica, la spinta principale è generata dall'elica e la spinta aggiuntiva (circa il 10%) è generata da un flusso di gas che scorre dall'ugello del getto. Il principio di funzionamento di un motore a turboelica è simile a quello di un turbogetto (TR), con la differenza che la turbina fa ruotare non solo il compressore, ma anche l'elica. Questi motori sono utilizzati negli aerei subsonici e negli elicotteri, nonché per la propulsione di navi e automobili ad alta velocità.

I primi motori a razzo solido (SRM) furono utilizzati nei missili da combattimento. Il loro uso diffuso iniziò nel 19° secolo, quando le unità missilistiche apparvero in molti eserciti. IN fine XIX secoli, fu creata la prima polvere da sparo senza fumo, con combustione più stabile e maggiori prestazioni.

Nel 1920-1930 furono effettuati lavori per creare armi a razzo. Ciò portò alla comparsa di mortai con propulsione a razzo: Katyusha in Unione Sovietica, mortai con propulsione a razzo a sei canne in Germania.

Lo sviluppo di nuovi tipi di polvere da sparo ha permesso di utilizzare motori a reazione a combustibile solido nei missili da combattimento, compresi quelli balistici. Inoltre, vengono utilizzati nell'aviazione e nell'astronautica come motori per i primi stadi di veicoli di lancio, motori di avviamento per aerei con motori ramjet e motori frenanti per veicoli spaziali.

Un motore a reazione a combustibile solido (SFRE) è costituito da un alloggiamento (camera di combustione), che contiene l'intera alimentazione di carburante e un ugello a getto. Il corpo è realizzato in acciaio o fibra di vetro. L'ugello è realizzato in grafite o leghe refrattarie. Il carburante viene acceso da un dispositivo di accensione. La spinta può essere regolata modificando la superficie di combustione della carica o l'area della sezione critica dell'ugello, nonché iniettando liquido nella camera di combustione. La direzione della spinta può essere modificata mediante timoni a gas, un deflettore (deflettore), motori di controllo ausiliari, ecc.

I motori a reazione a propellente solido sono molto affidabili, non richiedono una manutenzione complessa, possono essere conservati a lungo e sono sempre pronti per l'avvio.

Tipi di motori a reazione.

Al giorno d'oggi, i motori a reazione di vari modelli sono ampiamente utilizzati.

I motori a reazione possono essere suddivisi in due categorie: motori a razzo e motori a respirazione d'aria.

Motore a razzo a propellente solido (motore a razzo a propellente solido) - un motore a razzo a combustibile solido - un motore che funziona a combustibile solido, spesso utilizzato nell'artiglieria a razzo e molto meno spesso nell'astronautica. È il più antico dei motori termici.

Il motore a razzo liquido (LPRE) è un motore a razzo chimico che utilizza carburante per missili liquidi, compresi i gas liquefatti. In base al numero di componenti utilizzati, i motori a propellente liquido a uno, due e tre componenti differiscono.

Ramjet;

Getto d'aria ad impulsi;

Turbogetto;

Turboelica.

Motori a reazione moderni.

La fotografia mostra un motore a reazione di un aereo durante i test.

La foto mostra il processo di assemblaggio dei motori a razzo.

Motori jet. Storia dei motori a reazione. Tipi di motori a reazione.