Jetfremdrift er en prosess der en bestemt kropp en av delene skiller seg med en viss hastighet. Kraften som oppstår i dette tilfellet fungerer av seg selv, uten den minste kontakt med ytre kropper. Jetfremdrift ble drivkraften for etableringen av jetmotoren. Driftsprinsippet er basert nettopp på denne kraften. Hvordan fungerer en slik motor? La oss prøve å finne ut av det.

Historiske fakta

Ideen om å bruke jetfremdrift, som ville overvinne jordens tyngdekraft, ble fremmet i 1903 av fenomenet Russisk vitenskap- Tsiolkovsky. Han publiserte en hel studie om dette emnet, men den ble ikke tatt på alvor. Konstantin Eduardovich, etter å ha opplevd en endring i det politiske systemet, brukte år med arbeid for å bevise for alle at han hadde rett.

I dag går det mange rykter om at de første inn dette problemet det var en revolusjonær Kibalchich. Men da Tsiolkovskys verk ble publisert, ble denne mannens testamente begravet sammen med Kibalchich. I tillegg var dette ikke et fullverdig verk, men kun skisser og skisser - revolusjonæren var ikke i stand til å gi et pålitelig grunnlag for de teoretiske beregningene i verkene sine.

Hvordan virker reaktiv kraft?

For å forstå hvordan en jetmotor fungerer, må du forstå hvordan denne kraften fungerer.

Så, forestill deg et skudd fra et hvilket som helst skytevåpen. Dette klart eksempel virkning av reaktiv kraft. En strøm av varm gass, som dannes under forbrenningen av ladningen i patronen, skyver våpenet tilbake. Jo kraftigere ladningen er, jo sterkere vil rekylen være.

La oss nå forestille oss prosessen med å antenne den brennbare blandingen: den skjer gradvis og kontinuerlig. Det er akkurat slik driftsprinsippet til en ramjet-motor ser ut. En rakett med en jetmotor med fast brensel fungerer på lignende måte - dette er den enkleste av variantene. Selv nybegynnere av rakettmodeller er kjent med det.

Svartkrutt ble opprinnelig brukt som drivstoff for jetmotorer. Jetmotorer, hvis driftsprinsipp allerede var mer avansert, krevde drivstoff med en nitrocellulosebase, som ble oppløst i nitroglyserin. I store enheter som skyter opp raketter som setter skyttelbåter i bane, bruker de i dag en spesiell blanding av polymerdrivstoff med ammoniumperklorat som oksidasjonsmiddel.

Driftsprinsippet til RD

Nå er det verdt å forstå prinsippet om drift av en jetmotor. For å gjøre dette kan du vurdere klassikerne - flytende motorer, som har holdt seg praktisk talt uendret siden Tsiolkovskys tid. Disse enhetene bruker drivstoff og oksidasjonsmiddel.

Sistnevnte bruker flytende oksygen eller salpetersyre. Parafin brukes som drivstoff. Moderne flytende kryogene motorer bruker flytende hydrogen. Når det oksideres med oksygen, øker det den spesifikke impulsen (med så mye som 30 prosent). Ideen om at hydrogen kunne brukes oppsto også i Tsiolkovskys hode. På den tiden var det imidlertid nødvendig å se etter et annet drivstoff på grunn av den ekstreme eksplosjonsfaren.

Driftsprinsippet er som følger. Komponentene kommer inn i forbrenningskammeret fra to separate tanker. Etter blanding blir de til en masse, som, når den brennes, frigjør en enorm mengde varme og titusenvis av atmosfærer med trykk. Oksydasjonsmidlet tilføres forbrenningskammeret. Drivstoffblandingen avkjøler disse elementene når den passerer mellom de doble veggene i kammeret og dysen. Deretter vil drivstoffet, oppvarmet av veggene, strømme gjennom et stort antall dyser inn i tenningssonen. Strålen, som dannes ved hjelp av dysen, bryter ut. På grunn av dette er skyvemomentet sikret.

Kort fortalt kan driftsprinsippet til en jetmotor sammenlignes med en blåselampe. Det siste er imidlertid mye enklere. Driftsskjemaet inkluderer ikke forskjellige hjelpemotorsystemer. Og dette er kompressorer som trengs for å skape injeksjonstrykk, turbiner, ventiler, så vel som andre elementer uten hvilke jetmotor rett og slett umulig.

Til tross for at flytende motorer bruker mye drivstoff (drivstoffforbruket er ca. 1000 gram per 200 kilo last), brukes de fortsatt som fremdriftsenheter for utskytningskjøretøyer og rangeringsenheter for orbitale stasjoner, så vel som andre romfartøyer.

Enhet

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

Kompressor;

Forbrenningskammer;

Turbiner;

Eksosanlegg.

La oss se på disse elementene mer detaljert. Kompressoren består av flere turbiner. Jobben deres er å suge inn og komprimere luft når den passerer gjennom bladene. Under kompresjonsprosessen øker temperaturen og trykket i luften. Noe av denne trykkluften tilføres brennkammeret. I den blandes luft med drivstoff og det oppstår tenning. Denne prosessen øker den termiske energien ytterligere.

Blandingen forlater brennkammeret kl høy hastighet, og utvides deretter. Deretter følger den en annen turbin, hvis blader roterer på grunn av påvirkning av gasser. Denne turbinen, koblet til kompressoren som er plassert foran på enheten, setter den i bevegelse. Luft oppvarmet til høye temperaturer kommer ut gjennom eksossystemet. Temperaturen, som allerede er ganske høy, fortsetter å stige på grunn av strupeeffekten. Da kommer luften helt ut.

Flymotor

Fly bruker også disse motorene. For eksempel er turbojet-enheter installert i enorme passasjerfly. De skiller seg fra konvensjonelle i nærvær av to tanker. Den ene inneholder drivstoff, og den andre inneholder oksidasjonsmiddel. Mens en turbojetmotor bare bærer drivstoff, brukes luft som pumpes fra atmosfæren som et oksidasjonsmiddel.

Turbojet motor

Driftsprinsippet til en jetmotor er basert på den samme reaktive kraften og de samme fysikkens lover. Den viktigste delen er turbinbladene. Den endelige kraften avhenger av størrelsen på bladet.

Det er takket være turbiner at skyvekraften som er nødvendig for å akselerere fly genereres. Hvert av bladene er ti ganger kraftigere enn en vanlig bilforbrenningsmotor. Turbiner installeres etter brennkammeret der trykket er høyest. Og temperaturen her kan nå halvannet tusen grader.

Dobbeltkrets taksebane

Disse enhetene har mange fordeler i forhold til turbojet. For eksempel betydelig lavere drivstofforbruk med samme effekt.

Men selve motoren har en mer kompleks design og større vekt.

Og driftsprinsippet til en jetmotor med dobbel krets er litt annerledes. Luften som fanges opp av turbinen blir delvis komprimert og tilført kompressoren i den første kretsen og til de stasjonære bladene i den andre kretsen. Turbinen fungerer som en kompressor lavt trykk. I den første kretsen av motoren blir luften komprimert og oppvarmet, og deretter gjennom kompressoren høyt trykk tilføres brennkammeret. Det er her blandingen med drivstoff og tenning oppstår. Det dannes gasser som tilføres høytrykksturbinen, på grunn av hvilke turbinbladene roterer, som igjen gir rotasjonsbevegelse til høytrykkskompressoren. Gassene passerer deretter gjennom en lavtrykksturbin. Sistnevnte aktiverer viften og til slutt strømmer gassene ut og skaper trekk.

Synkrone taksebaner

Dette er elektriske motorer. Driftsprinsippet til en synkron reluktansmotor ligner på driften av en trinnenhet. Vekselstrøm påføres statoren og skaper et magnetfelt rundt rotoren. Sistnevnte roterer på grunn av det faktum at den prøver å minimere magnetisk motstand. Disse motorene har ingenting å gjøre med romutforskning og oppskyting av skyttelbåter.

Jetmotor ble oppfunnet Hans von Ohain, en fremragende tysk designingeniør og Sir Frank Whittle. Det første patentet for en fungerende gassturbinmotor ble oppnådd i 1930 av Frank Whittle. Det var imidlertid Ohain som satte sammen den første fungerende modellen.

2. august 1939 tok det første jetflyet, He 178 (Heinkel 178), drevet av HeS 3-motoren utviklet av Ohain, til himmelen.

Ganske enkelt og samtidig ekstremt vanskelig. Rett og slett basert på operasjonsprinsippet: uteluft (i rakettmotorer - flytende oksygen) suges inn i turbinen, der blandes den med drivstoff og brennes, i enden av turbinen danner den den såkalte. "arbeidsvæske" (jetstrøm), som beveger bilen.

Alt er så enkelt, men i virkeligheten er det et helt område av vitenskap, fordi i slike motorer driftstemperatur når tusenvis av grader celsius. Et av de viktigste problemene med turbojetmotorkonstruksjon er dannelsen av ikke-smeltende deler fra smeltende metaller. Men for å forstå problemene til designere og oppfinnere, må du først studere den grunnleggende strukturen til motoren mer detaljert.

Jetmotordesign

jetmotorens hoveddeler

I begynnelsen av turbinen er det alltid fan, som suger luft fra ytre miljø inn i turbiner. Viften har stort område og et stort antall kniver spesiell form, laget av titan. Det er to hovedoppgaver - primært luftinntak og kjøling av hele motoren som helhet, ved å pumpe luft mellom motorens ytre skall og de indre delene. Dette avkjøler blande- og forbrenningskamrene og hindrer dem i å kollapse.

Rett bak viften er det en kraftig kompressor, som tvinger luft under høyt trykk inn i brennkammeret.

Brennkammer Den fungerer også som en forgasser, og blander drivstoff med luft. Etter at drivstoff-luftblandingen er dannet, antennes den. Under forbrenningsprosessen skjer det betydelig oppvarming av blandingen og de omkringliggende delene, samt volumetrisk ekspansjon. Faktisk bruker en jetmotor en kontrollert eksplosjon for å drive seg selv.

Forbrenningskammeret til en jetmotor er en av dens hotteste deler - det krever konstant intensiv kjøling. Men dette er ikke nok. Temperaturen i den når 2700 grader, så den er ofte laget av keramikk.

Etter forbrenningskammeret sendes den brennende drivstoff-luftblandingen direkte til turbinen.

Turbin består av hundrevis av blader som jetstrømmen trykker på, og får turbinen til å rotere. Turbinen roterer på sin side akselen som viften og kompressoren "sitter på". Dermed er systemet lukket og krever kun tilførsel av drivstoff og luft for driften.

Etter turbinen ledes strømmen til dysen. Jetmotordysen er den siste, men ikke den minste delen av en jetmotor. Den danner direkte jetstrømmen. Kald luft ledes inn i munnstykket, tvunget av viften for å avkjøle de indre delene av motoren. Denne strømmen begrenser dysekragen fra den supervarme jetstrømmen og får den til å smelte.

Avbøybar skyvevektor

Jetmotordyser kommer i en rekke forskjellige typer. Han anser den mest avanserte for å være en bevegelig dyse montert på motorer med en bøybar skyvevektor. Den kan komprimere og ekspandere, og også avbøyes i betydelige vinkler, justere og dirigere direkte jetstrøm. Dette gjør fly med thrust vectoring-motorer svært manøvrerbare, fordi manøvrering skjer ikke bare takket være vingemekanismene, men også direkte av motoren.

Typer jetmotorer

Det finnes flere hovedtyper av jetmotorer.

Klassisk F-15 jetmotor

Klassisk jetmotor– den grunnleggende strukturen som vi beskrev ovenfor. Brukes hovedsakelig på jagerfly i ulike modifikasjoner.

Turboprop. I denne typen motorer blir kraften til turbinen rettet gjennom en reduksjonsgirkasse for å rotere en klassisk propell. Slike motorer vil tillate store fly å fly med akseptable hastigheter og forbruke mindre drivstoff. Den normale marsjfarten til et turbopropfly anses å være 600-800 km/t.

Denne typen motor er en mer økonomisk slektning av den klassiske typen. Hovedforskjellen er at en vifte med større diameter er installert ved innløpet, som ikke bare tilfører luft til turbinen, men også skaper en ganske kraftig strøm utenfor den. På denne måten oppnås økt effektivitet ved å forbedre effektiviteten.

Brukes på passasjerfly og store fly.

Ramjet motor

Fungerer uten bevegelige deler. Luft presses inn i forbrenningskammeret på en naturlig måte, på grunn av bremsing av strømmen mot innløpsrøret.

Brukes på tog, fly, UAV-er og militære missiler, samt sykler og scootere.

Og til slutt, en video av en jetmotor i aksjon:

Bilder tatt fra ulike kilder. Russifisering av bilder – Laboratorium 37.

OPPMERKSOMHET! Utdatert nyhetsformat. Det kan være problemer med riktig visning av innhold.

Jetmotor

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

Opprettingsideer varmemotor, som inkluderer jetmotoren, har vært kjent for mennesket siden antikken. Således, i avhandlingen til Heron of Alexandria med tittelen "Pneumatics" er det en beskrivelse av Aeolipile - ballen "Aeolus". Denne konstruksjonen var ikke noe mer enn en dampturbin, der damp ble tilført gjennom rør inn i en bronsekule, og snurret denne kulen når den rømte fra den. Mest sannsynlig ble enheten brukt til underholdning.

Den store Leonardo ignorerte heller ikke ideen, og hadde til hensikt å bruke varm luft tilført bladene for å rotere et spyd for steking.

Ideen om en gassturbinmotor ble først foreslått i 1791 av den engelske oppfinneren J. Barber: hans gassturbinmotordesign var utstyrt med en gassgenerator, en stempelkompressor, et forbrenningskammer og en gassturbin.

Han brukte en varmemotor og A.F. som et kraftverk for flyet sitt, utviklet i 1878. Mozhaisky: to dampmotorer drev propellene til maskinen. På grunn av lav effektivitet kunne den ønskede effekten ikke oppnås.

En annen russisk ingeniør - P.D. Kuzminsky - i 1892 utviklet ideen om en gassturbinmotor der drivstoff brent ved konstant trykk. Etter å ha startet prosjektet i 1900, bestemte han seg for å installere en gassturbinmotor med en flertrinns gassturbin på en liten båt. Designerens død hindret ham imidlertid i å fullføre det han startet.

De begynte å lage en jetmotor mer intensivt først i det tjuende århundre: først teoretisk, og noen år senere - praktisk talt.

I 1903, i arbeidet "Exploration of World Spaces by Reactive Instruments" K.E. Tsiolkovsky ble utviklet teoretiske grunnlag flytende rakettmotorer(LPRE) med en beskrivelse av hovedelementene i en jetmotor som bruker flytende drivstoff.

Ideen om å lage en luftpustemotor (WRE) tilhører R. Lorin, som patenterte prosjektet i 1908. Da han prøvde å lage en motor, etter at tegningene av enheten ble offentliggjort i 1913, mislyktes oppfinneren: hastigheten som kreves for driften av jetmotoren, kunne ikke oppnås.

Forsøk på å lage gassturbinmotorer fortsatte videre. Så i 1906, den russiske ingeniøren V.V. Karavodin utviklet og bygde to år senere en kompressorfri gassturbinmotor med fire intermitterende forbrenningskamre og en gassturbin. Effekten utviklet av enheten, selv ved 10 000 rpm, oversteg imidlertid ikke 1,2 kW (1,6 hk).

Den intermitterende forbrenningsgassturbinmotoren ble også skapt av den tyske designeren H. Holwarth. Etter å ha bygget en gassturbinmotor i 1908, i 1933, etter mange års arbeid for å forbedre den, brakte han motorens effektivitet til 24%. Imidlertid har ideen ikke funnet utbredt bruk.

Ideen om en turbojetmotor ble uttrykt i 1909 av den russiske ingeniøren N.V. Gerasimov, som mottok patent på en gassturbinmotor for å skape jet-kraft. Arbeidet med implementeringen av denne ideen stoppet ikke i Russland og deretter: i 1913 M.N. Nikolskoy designer en gassturbinmotor med en effekt på 120 kW (160 hk) med en tre-trinns gassturbin; i 1923 V.I. Bazarov foreslår et skjematisk diagram av en gassturbinmotor, lik design som moderne turbopropmotorer; i 1930 V.V. Uvarov sammen med N.R. Briling designer og implementerer i 1936 en gassturbinmotor med sentrifugalkompressor.

Et stort bidrag til etableringen av teorien om jetmotoren ble gjort av arbeidet til russiske forskere S.S. Nezhdanovsky, I.V. Meshchersky, N.E. Zhukovsky. Fransk vitenskapsmann R. Hainault-Peltry, tysk vitenskapsmann G. Oberth. Opprettelsen av en luftpustende motor ble også påvirket av arbeidet til den berømte sovjetiske forskeren B.S. Stechkin, som publiserte arbeidet sitt "Theory of an Air-Jet Engine" i 1929.

Arbeidet med å lage en flytende jetmotor stoppet ikke: i 1926 lanserte den amerikanske forskeren R. Goddard en rakett ved bruk av flytende drivstoff. Arbeidet med dette emnet fant også sted i Sovjetunionen: fra 1929 til 1933 V.P. Glushko utviklet og testet en elektrotermisk jetmotor ved Gas Dynamics Laboratory. I løpet av denne perioden skapte han også de første innenlandske væskejetmotorene - ORM, ORM-1, ORM-2.

Det største bidraget til den praktiske implementeringen av jetmotoren ble gitt av tyske designere og forskere. Å ha støtte og finansiering fra staten, som håpet å oppnå dette teknisk overlegenhet V den kommende krigen, ingeniørkorps av III Reich med maksimal effektivitet og in korte sikter nærmet seg opprettelsen av kampsystemer basert på ideer jet fremdrift.

Ved å konsentrere oppmerksomheten om luftfartskomponenten kan vi si at Heinkel-testpiloten, kaptein E. Warsitz, allerede 27. august 1939 tok av He.178 - et jetfly, hvis teknologiske utvikling senere ble brukt i opprettelsen av Heinkel He.280 og Messerschmitt Me.262 Schwalbe.

Heinkel Strahltriebwerke HeS 3-motoren installert på Heinkel He.178, designet av H.-I. von Ohain, selv om han ikke hadde høy effekt, men klarte å åpne æraen med jetfly fra militær luftfart. Oppnådd av He.178 maksimal hastighet ved 700 km/t ved bruk av en motor hvis effekt ikke oversteg 500 kgf eikervolum. Foran lå ubegrensede muligheter, som fratok stempelmotorer en fremtid.

En hel serie jetmotorer laget i Tyskland, for eksempel Jumo-004 produsert av Junkers, tillot den å ha seriejetjagere og bombefly på slutten av andre verdenskrig, foran andre land i denne retningen med flere år. Etter nederlaget til Det tredje riket var det tysk teknologi som ga drivkraft til utviklingen av jetfly i mange land rundt om i verden.

Det eneste landet som klarte å svare på den tyske utfordringen var Storbritannia: Rolls-Royce Derwent 8-turbojetmotoren laget av F. Whittle ble installert på Gloster Meteor-jagerflyet.

Trophy Jumo 004

Verdens første turbopropmotor var den ungarske Jendrassik Cs-1-motoren, designet av D. Jendrasik, som bygde den i 1937 ved Ganz-fabrikken i Budapest. Til tross for problemene som oppsto under implementeringen, skulle motoren være installert på det ungarske tomotors angrepsflyet Varga RMI-1 X/H, spesialdesignet for dette formålet av flydesigneren L. Vargo. De ungarske spesialistene klarte imidlertid ikke å fullføre arbeidet - bedriften ble omdirigert til produksjon av tyske Daimler-Benz DB 605-motorer, valgt for installasjon på den ungarske Messerschmitt Me.210.

Før krigen startet, fortsatte arbeidet i Sovjetunionen for å skape ulike typer jetmotorer. Så i 1939 ble en rakett testet, drevet av ramjet-motorer designet av I.A. Merkulova.

Samme år begynte arbeidet ved Leningrad Kirov-anlegget med byggingen av den første innenlandske turbojetmotoren designet av A.M. Vugger. Krigsutbruddet stoppet imidlertid eksperimentelt arbeid på motoren, og rettet all produksjonskraft til frontens behov.

Den virkelige epoken med jetmotorer begynte etter slutten av andre verdenskrig, da i løpet av kort tid ikke bare lydmuren, men også tyngdekraften ble erobret, noe som gjorde det mulig å ta menneskeheten ut i verdensrommet.

Jetmotorer. Historien om jetmotorer.

Jetmotorer.

En jetmotor er en enhet hvis utforming gjør det mulig å oppnå jetskyvekraft ved å konvertere indre energi drivstoffreserve inn i den kinetiske energien til jetstrømmen til arbeidsfluidet.

Arbeidsvæsken til gjenstanden med høy hastighet strømmer ut av jetmotoren, og i samsvar med loven om bevaring av momentum genereres en reaktiv kraft som skyver motoren inn i motsatt retning. For å akselerere arbeidsvæsken, både utvidelse av gass oppvarmet på en eller annen måte til høy temperatur (termiske jetmotorer) og andre fysiske prinsipper for eksempel akselerasjon av ladede partikler i et elektrostatisk felt (ionemotor).

En jetmotor lar deg skape trekkraft bare på grunn av samspillet mellom jetstrømmen og arbeidsvæsken, uten støtte eller kontakt med andre kropper. I denne forbindelse fant jetmotoren bred applikasjon innen luftfart og astronautikk.

Jetmotorers historie.

Kineserne var de første som lærte å bruke jetfremdriftsraketter med fast brensel dukket opp i Kina på 1000-tallet e.Kr. e. Slike missiler ble brukt i Østen og deretter i Europa til fyrverkeri, signalering og som kampmissiler.

Raketter fra det gamle Kina.

Et viktig stadium i utviklingen av ideen om jetfremdrift var ideen om å bruke en rakett som motor for et fly. Den ble først formulert av den russiske revolusjonæren N. I. Kibalchich, som i mars 1881, kort tid før henrettelsen, foreslo et design for et fly (rakettfly) ved bruk av jetfremdrift fra eksplosive pulvergasser.

N. E. Zhukovsky utviklet i sine arbeider "Om reaksjonen til utstrømmende og innstrømmende væsker" (1880-tallet) og "Om teorien om skip drevet av reaksjonskraften til utstrømmende vann" (1908), først de grunnleggende spørsmålene om teorien om en jet. motor.

Interessante arbeider om studiet av rakettflukt tilhører også den berømte russiske forskeren I.V. Meshchersky, spesielt innen den generelle teorien om bevegelse av kropper med variabel masse.

I 1903 ga K. E. Tsiolkovsky, i sitt arbeid "Exploration of World Spaces with Jet Instruments," en teoretisk begrunnelse for flygningen til en rakett, samt et skjematisk diagram av en rakettmotor, som forutså mange grunnleggende og designfunksjoner moderne flytende rakettmotorer (LPRE). Dermed så Tsiolkovsky for seg bruken av flytende drivstoff til en jetmotor og dens tilførsel til motoren med spesielle pumper. Han foreslo å kontrollere rakettens flukt ved hjelp av gassror - spesielle plater plassert i en strøm av gasser som slipper ut av dysen.

Det særegne med en væskestrålemotor er at den, i motsetning til andre jetmotorer, bærer med seg hele tilførselen av oksidasjonsmiddel sammen med drivstoffet, og tar ikke luften som inneholder oksygen som er nødvendig for å brenne drivstoffet fra atmosfæren. Dette er den eneste motoren som kan brukes til flyging i ultrahøy høyde utenfor jordens atmosfære.

Verdens første rakett med flytende rakettmotor ble skapt og skutt opp 16. mars 1926 av amerikaneren R. Goddard. Den veide omtrent 5 kilo, og dens lengde nådde 3 m. Drivstoffet i Goddards rakett var bensin og flytende oksygen. Flyturen til denne raketten varte i 2,5 sekunder, hvor den fløy 56 meter.

Systematisk eksperimentelt arbeid arbeidet med disse motorene begynte på 1930-tallet.

De første sovjetiske rakettmotorene for flytende drivmidler ble utviklet og opprettet i 1930-1931 ved Leningrad Gas Dynamics Laboratory (GDL) under ledelse av den fremtidige akademikeren V.P. Denne serien ble kalt ORM - eksperimentell rakettmotor. Glushko brukte noen nye innovasjoner, for eksempel kjøling av motoren med en av drivstoffkomponentene.

Parallelt ble utviklingen av rakettmotorer utført i Moskva av Jet Propulsion Research Group (GIRD). Dens ideologiske inspirator var F.A. Tsander, og arrangøren var den unge S.P. Korolev. Korolevs mål var å bygge et nytt rakettfartøy – et rakettfly.

I 1933 bygde og testet F.A. Zander OR1-rakettmotoren med suksess, som gikk på bensin og komprimert luft, og i 1932-1933 OR2-motoren, som gikk på bensin og flytende oksygen. Denne motoren ble designet for å bli installert på et glider som var ment å fly som et rakettfly.

Med å utvikle arbeidet de hadde begynt, fortsatte sovjetiske ingeniører deretter å jobbe med å lage flytende jetmotorer. Totalt, fra 1932 til 1941, utviklet USSR 118 design av flytende jetmotorer.

I Tyskland i 1931 foregikk tester av missiler av I. Winkler, Riedel og andre.

Den første flyvningen til et rakettdrevet fly med en flytende drivstoffmotor ble foretatt i Sovjetunionen i februar 1940. En rakettmotor med flytende drivstoff ble brukt som flyets kraftverk. I 1941, under ledelse av den sovjetiske designeren V.F. Bolkhovitinov, ble det første jetjagerflyet med en flytende drivmiddelmotor bygget. Testene ble utført i mai 1942 av piloten G. Ya Bakhchivadzhi. Samtidig fant den første flyvningen til et tysk jagerfly med en slik motor sted.

I 1943 testet USA den første amerikaneren jetfly, som en jetmotor med flytende drivstoff var installert på. I Tyskland i 1944 ble flere jagerfly bygget med disse Messerschmitt-designede motorene.

I tillegg ble rakettmotorer med flytende drivstoff brukt på tyske V-2-raketter, opprettet under ledelse av V. von Braun.

På 1950-tallet ble det installert flytende drivstoffmotorer på ballistiske missiler, og deretter på romraketter, kunstige satellitter, automatiske interplanetære stasjoner.

Rakettmotoren med flytende drivstoff består av et forbrenningskammer med en dyse, en turbopumpeenhet, en gassgenerator eller dampgassgenerator, et automasjonssystem, kontrollelementer, et tenningssystem og hjelpeenheter (varmevekslere, blandere, drev).

Ideen om luftpustemotorer (WRE) har blitt fremmet mer enn en gang i forskjellige land. De viktigste og mest originale verkene i denne forbindelse er studiene utført i 1908-1913 av den franske forskeren Renault Laurent, som foreslo en rekke design for ramjet-motorer (ramjet-motorer). Disse motorene brukes som oksidasjonsmiddel atmosfærisk luft, og luftkompresjon i brennkammeret sikres av dynamisk lufttrykk.

I mai 1939 ble en rakett med ramjet-design designet av P. A. Merkulov testet for første gang i USSR. Det var en totrinnsrakett (det første trinnet er en pulverrakett) med en startvekt på 7,07 kg, og vekten av drivstoffet for andre trinn av ramjet var bare 2 kg. Under testingen nådde raketten en høyde på 2 km.

I 1939-1940, for første gang i verden, gjennomførte Sovjetunionen sommertester av luftpustemotorer installert som tilleggsmotorer på et fly designet av N.P. I 1942 ble ramjet-motorer designet av E. Zenger testet i Tyskland.

En luftpustende motor består av en diffusor der luft komprimeres på grunn av den kinetiske energien til den motgående luftstrømmen. Drivstoff sprøytes inn i forbrenningskammeret gjennom en dyse og blandingen antennes. Jetstrømmen kommer ut gjennom dysen.

Prosessen med drift av jetmotorene er kontinuerlig, så de har ikke startkraft. I denne forbindelse, ved flyhastigheter mindre enn halvparten av lydhastigheten, brukes ikke luftpustemotorer. Den mest effektive bruken av jetmotorer er ved supersoniske hastigheter og store høyder. Et fly drevet av en jetmotor tar av ved hjelp av rakettmotorer som kjører på fast eller flytende drivstoff.

En annen gruppe luftpustende motorer - turbokompressormotorer - har fått større utvikling. De er delt inn i turbojet, der skyvekraften skapes av en strøm av gasser som strømmer fra jetdysen, og turboprop, der hovedkraften skapes av propellen.

I 1909 ble designet til en turbojetmotor utviklet av ingeniør N. Gerasimov. I 1914, russisk løytnant marine M. N. Nikolskoy designet og bygde en modell av en turboprop-flymotor. Arbeidsvæsken for å drive tre-trinnsturbinen var de gassformige forbrenningsproduktene av en blanding av terpentin og salpetersyre. Turbinen fungerte ikke bare på propellen: de eksosformige forbrenningsproduktene som ble rettet inn i haledysen (jet) skapte jetkraft i tillegg til propellens skyvekraft.

I 1924 utviklet V.I. Bazarov utformingen av en flyturbokompressor jetmotor, som besto av tre elementer: et forbrenningskammer, en gassturbin og en kompressor. Her ble trykkluftstrømmen for første gang delt i to grener: den mindre delen gikk inn i brennkammeret (til brenneren), og den største delen ble blandet med arbeidsgassene for å senke temperaturen foran turbinen. . Dette sikret sikkerheten til turbinbladene. Kraften til flertrinnsturbinen ble brukt på å drive sentrifugalkompressoren til selve motoren og delvis på å rotere propellen. I tillegg til propellen ble skyv skapt på grunn av reaksjonen av en strøm av gasser som passerte gjennom haledysen.

I 1939 begynte byggingen av turbojetmotorer designet av A. M. Lyulka ved Kirov-anlegget i Leningrad. Rettssakene hans ble avbrutt av krigen.

I 1941, i England, ble den første flyvningen utført på et eksperimentelt jagerfly utstyrt med en turbojetmotor designet av F. Whittle. Den var utstyrt med en motor med gassturbin, som drev en sentrifugalkompressor som leverte luft til forbrenningskammeret. Forbrenningsprodukter ble brukt til å lage jet-through.

Ved slutten av andre verdenskrig ble det klart at videre effektiv utvikling av luftfarten bare var mulig med introduksjonen av motorer som helt eller delvis brukte prinsippene for jetfremdrift.

De første flyene med jetmotorer ble laget i Nazi-Tyskland, Storbritannia, USA og USSR.

I USSR ble det første jagerprosjektet, med en jetmotor utviklet av A. M. Lyulka, foreslått i mars 1943 av sjefen for OKB-301, M. I. Gudkov. Flyet ble kalt Gu-VRD. Prosjektet ble avvist av eksperter på grunn av vantro på relevansen og fordelene med WFD sammenlignet med stempelflymotorer.

Tyske designere og forskere som arbeider innen dette og relaterte felt (rakettvitenskap) befant seg i en mer fordelaktig posisjon. Det tredje riket planla en krig, og håpet å vinne den på grunn av teknisk overlegenhet i våpen. Derfor ble nye utviklinger som kunne styrke hæren innen luftfart og rakett i Tyskland subsidiert mer sjenerøst enn i andre land.

Det første flyet utstyrt med en HeS 3 turbojetmotor designet av von Ohain var He 178 (Heinkel Tyskland). Dette skjedde 27. august 1939. Dette flyet overskred sin tids stempeljagere i hastighet (700 km/t), hvis maksimalhastighet ikke oversteg 650 km/t, men det var mindre økonomisk og hadde som et resultat kortere rekkevidde. I tillegg hadde den høye start- og landingshastigheter sammenlignet med stempelfly, og derfor krevde den en lengre rullebane med fortau av høy kvalitet.

Arbeidet med dette emnet fortsatte nesten til slutten av krigen, da Det tredje riket, etter å ha mistet sin tidligere fordel i luften, gjorde et mislykket forsøk på å gjenopprette det ved å forsyne militær luftfart jetfly.

Siden august 1944 begynte Messerschmitt Me.262 jetjager-bomber, utstyrt med to Jumo-004 turbojetmotorer produsert av Junkers, å bli masseprodusert. Messerschmitt Me.262-flyet var betydelig overlegent alle sine "samtidige" i hastighet og stigningshastighet.

Siden november 1944 begynte den første jetbomberen Arado Ar 234 Blitz med de samme motorene å bli produsert.

Det eneste jetflyet til de allierte i anti-Hitler-koalisjonen som formelt deltok i andre verdenskrig var Gloucester Meteor (Storbritannia) med en Rolls-Royce Derwent 8 turbojetmotor designet av F. Whittle.

Etter krigen startet en intensiv utvikling innen luftpustende motorer i alle land som hadde en luftfartsindustri. Jet fremdriftåpnet for nye muligheter innen luftfart: flyginger med hastigheter som overstiger lydhastigheten, og skapelse av fly med en nyttelastkapasitet mange ganger større enn stempelflyenes, som et resultat av den høyere spesifikke kraften til gassturbinmotorer sammenlignet med stempelmotorer .

Det første innenlandske produksjons jetflyet var Yak-15 jagerfly (1946), utviklet på rekordtid på grunnlag av Yak-3 flyrammen og en tilpasning av den fangede Jumo-004-motoren, laget ved motordesignbyrået til V. Ya Klimov.

Og et år senere besto den første, helt originale, innenlandske turbojetmotoren TR-1, utviklet ved A. M. Lyulka Design Bureau, statlige tester. Slik raskt tempo utviklingen av et helt nytt område for motorbygging har en forklaring: A. M. Lyulkas gruppe har jobbet med denne saken siden førkrigstiden, men "grønt lys" for denne utviklingen ble gitt først da landets ledelse plutselig oppdaget at Sovjetunionen ble hengende etter på dette området.

Det første innenlandske jetpassasjerflyet var Tu-104 (1955), utstyrt med to RD-3M-500 (AM-3M-500) turbojetmotorer utviklet ved A. A. Mikulin Design Bureau. På dette tidspunktet var Sovjetunionen allerede blant verdenslederne innen bygging av flymotorer.

Ramjet-motoren (ramjet-motoren), oppfunnet i 1913, begynte også å bli aktivt forbedret. Siden 1950-tallet er det laget en rekke eksperimentelle fly og produksjonsfly i USA. kryssermissiler til ulike formål med denne typen motor.

Med en rekke ulemper for bruk på bemannede fly (null skyvekraft ved stillestående, lav effektivitet ved lave flyhastigheter), har ramjet blitt den foretrukne typen ramjet for ubemannede engangsprosjektiler og kryssermissiler, på grunn av sin enkelhet, og følgelig , lave kostnader og pålitelighet.

I en turbojetmotor (TRE) komprimeres luften som kommer inn under flyging først i luftinntaket og deretter i turboladeren. Trykkluft tilføres forbrenningskammeret, hvor flytende drivstoff (oftest flyparafin) injiseres. Delvis utvidelse av gassene som dannes under forbrenning skjer i turbinen som roterer kompressoren, og den endelige ekspansjonen skjer i jetdysen. En etterbrenner kan installeres mellom turbinen og jetmotoren for å gi ekstra drivstoffforbrenning.

I dag er de fleste militære og sivile fly, samt noen helikoptre, utstyrt med turbojetmotorer (TRD).

I en turbopropmotor genereres hovedkraften av propellen, og ytterligere skyvekraft (ca. 10%) genereres av en strøm av gasser som strømmer fra jetdysen. Driftsprinsippet til en turbopropmotor ligner på en turbojet (TR), med den forskjellen at turbinen roterer ikke bare kompressoren, men også propellen. Disse motorene brukes i subsoniske fly og helikoptre, samt for fremdrift av høyhastighetsskip og biler.

De tidligste solide rakettmotorene (SRM) ble brukt i kampmissiler. Deres utbredte bruk begynte på 1800-tallet, da rakettenheter dukket opp i mange hærer. I sent XIXårhundrer ble det første røykfrie kruttet skapt, med mer stabil forbrenning og større effektivitet.

I 1920-1930 ble det arbeidet med å skape rakettvåpen. Dette førte til oppkomsten av rakettdrevne mørtler - Katyushas i Sovjetunionen, seks-tønnede rakettdrevne mørtler i Tyskland.

Utviklingen av nye typer krutt har gjort det mulig å bruke jetmotorer med fast brensel i kampmissiler, inkludert ballistiske. I tillegg brukes de innen luftfart og astronautikk som motorer for de første stadiene av bæreraketter, startmotorer for fly med ramjet-motorer og bremsemotorer for romfartøy.

En jetmotor med fast brensel (SFRE) består av et hus (forbrenningskammer), som inneholder hele drivstofftilførselen og en jetdyse. Kroppen er laget av stål eller glassfiber. Munnstykket er laget av grafitt eller ildfaste legeringer. Drivstoffet antennes av en tenningsanordning. Skyvkraften kan justeres ved å endre forbrenningsflaten til ladningen eller det kritiske seksjonsområdet til dysen, samt ved å injisere væske inn i forbrenningskammeret. Skyveretningen kan endres med gassror, en deflektor (deflektor), hjelpekontrollmotorer, etc.

Jetmotorer med fast brensel er svært pålitelige, krever ikke komplisert vedlikehold, kan lagres i lang tid og er alltid klare til å starte.

Typer jetmotorer.

I dag brukes jetmotorer av forskjellige design ganske mye.

Jetmotorer kan deles inn i to kategorier: rakettjetmotorer og luftpustemotorer.

Rakettmotor med fast drivstoff (rakettmotor med fast drivstoff) - en rakettmotor med fast drivstoff - en motor som går på fast brensel, oftest brukt i rakettartilleri og mye sjeldnere i astronautikk. Det er den eldste av varmemotorene.

Liquid rakettmotor (LPRE) er en kjemisk rakettmotor som bruker rakettdrivstoff væsker, inkludert flytende gasser. Antall komponenter som brukes skiller mellom en-, to- og trekomponents flytende drivstoffmotorer.

Ramjet;

Puls luftstråle;

Turbojet;

Turboprop.

Moderne jetmotorer.

Bildet viser en jetmotor under testing.

Bildet viser prosessen med å montere rakettmotorer.

Jetmotorer. Jetmotorers historie. Typer jetmotorer.

nettstedet og Rostec husker menneskene som fikk raketter til å fly.

Opprinnelse

"En rakett vil ikke fly av seg selv" er en setning som tilskrives mange kjente forskere. Og Sergei Korolev, og Wernher von Braun, og Konstantin Tsiolkovsky. Det antas at ideen om rakettflukt nesten ble formulert av Archimedes selv, men selv han hadde ingen anelse om hvordan han skulle få den til å fly.

Konstantin Tsiolkovsky

Til dags dato finnes det mange typer rakettmotorer. Kjemisk, kjernefysisk, elektrisk, til og med plasma. Imidlertid dukket det opp raketter lenge før mennesket oppfant den første motoren. Ordene «atomfusjon» eller «kjemisk reaksjon» betydde knapt noe for beboerne Det gamle Kina. Men missilene dukket opp akkurat der. Nøyaktig dato Det er vanskelig å nevne, men antagelig skjedde dette under Han-dynastiets regjeringstid (III-II århundrer f.Kr.). De første omtalene av krutt dateres tilbake til den tiden. Raketten, som steg oppover på grunn av kraften som ble generert av eksplosjonen av krutt, ble i disse dager utelukkende brukt til fredelige formål - til fyrverkeri. Disse missilene, karakteristisk, hadde eget lager drivstoff, i dette tilfellet, krutt.

Conrad Haas regnes som skaperen av den første kampraketten

Neste trinn ble laget først i 1556 av den tyske oppfinneren Conrad Haas, som var skytevåpenspesialist i hæren til Ferdinand I - den hellige romerske keiseren. Haas regnes som skaperen av den første militærraketten. Selv om oppfinneren strengt tatt ikke skapte det, men bare la det teoretiske grunnlaget. Det var Haas som kom opp med ideen om en flertrinnsrakett.

Flertrinnsrakett som forestilt av Conrad Haas

Forskeren beskrev i detalj mekanismen for å lage et fly fra to raketter som skulle skilles under flukt. "En slik enhet," forsikret han, "kan nå enorm hastighet." Haas sine ideer ble snart utviklet av den polske generalen Kazimir Semenovich.

Forside bøker der Kazimir Semenovich beskrev raketter

I 1650 foreslo han et prosjekt for å lage en tre-trinns rakett. Imidlertid ble denne ideen aldri ført ut i livet. Det er selvfølgelig det, men bare i det tjuende århundre, flere århundrer etter Semenovichs død.

Raketter i hæren

Militæret vil selvfølgelig aldri gå glipp av muligheten til å adoptere nytt utseende destruktive våpen. På 1800-tallet hadde de muligheten til å bruke en rakett i kamp. I 1805 demonstrerte den britiske offiseren William Congreve ved Royal Arsenal pulverrakettene han hadde laget, som hadde enestående makt på den tiden. Det er en antagelse om at Congreve "stjal" de fleste ideene fra den irske nasjonalisten Robert Emmett, som brukte en slags rakett under opprøret i 1803. Man kan krangle om dette temaet for alltid, men ikke desto mindre kalles raketten som de britiske troppene tok i bruk Congreve-raketten, og ikke Emmett-raketten.

Militæret begynte å bruke raketter ved begynnelsen av 1800-tallet

Lansering av Congreve Rocket, 1890

Våpenet ble brukt mange ganger under Napoleonskrigene. I Russland regnes generalløytnant Alexander Zasyadko som pioneren innen rakettvitenskap.

Alexander Zasyadko

Han forbedret ikke bare Congreve-raketten, men trodde også at energien til dette destruktive våpenet kunne brukes til fredelige formål. Zasyadko var for eksempel den første som uttrykte ideen om at det ville være mulig å fly ut i verdensrommet ved å bruke en rakett. Ingeniøren regnet til og med ut nøyaktig hvor mye krutt som skulle til for at raketten skulle nå Månen.

Zasyadko var den første som foreslo å bruke raketter for å fly ut i verdensrommet

På en rakett til verdensrommet

Zasyadkos ideer dannet grunnlaget for mange av Konstantin Tsiolkovskys verk. Denne berømte vitenskapsmannen og oppfinneren underbygget teoretisk muligheten for å fly ut i verdensrommet ved hjelp av rakettteknologi. Riktignok foreslo han ikke å bruke krutt som drivstoff, men en blanding av flytende oksygen og flytende hydrogen. Lignende ideer ble uttrykt av Tsiolkovskys yngre samtidige Herman Oberth.

Hermann Oberth

Han utviklet også ideen om interplanetariske reiser. Oberth forsto perfekt kompleksiteten i oppgaven, men arbeidet hans var slett ikke fantastisk. Forskeren foreslo spesielt ideen om en rakettmotor. Han utførte til og med eksperimentelle tester av slike enheter. I 1928 møtte Obert en ung student, Wernher von Braun. Denne unge fysikeren fra Berlin skulle snart få et gjennombrudd innen rakettvitenskap og bringe mange av Oberths ideer ut i livet. Men mer om det senere, fordi to år før møtet mellom disse to forskerne ble historiens første flytende brenselrakett skutt opp.

Rakettalderen

Dette skjedde betydelig hendelse 16. mars 1926. Og hovedpersonen var den amerikanske fysikeren og ingeniøren Robert Goddard. Tilbake i 1914 patenterte han en flertrinnsrakett. Han klarte snart å bringe ut i livet ideen Haas foreslo nesten fire hundre år tidligere. Goddard foreslo å bruke bensin og lystgass som drivstoff. Etter en rekke mislykkede lanseringer oppnådde han suksess. Den 16. mars 1926, på tantens gård, skjøt Goddard opp en rakett på størrelse med menneskelig hånd. På drøye to sekunder fløy hun 12 meter opp i luften. Det er merkelig at Bazooka senere vil bli skapt basert på Goddards verk.

Robert Goddard og raketten hans

Oppdagelsene til Goddard, Oberth og Tsiolkovsky hadde stor resonans. I USA, Tyskland og Sovjetunionen begynte samfunn av rakettvitenskapsentusiaster spontant å dukke opp. I USSR, allerede i 1933, ble Jet Institute opprettet. Samme år dukket det opp en fundamentalt ny type våpen - raketter. Installasjonen for å lansere dem gikk ned i historien under navnet "Katyusha".

Salvo "Katyusha"

I Tyskland ble utviklingen av Oberths ideer utført av den allerede kjente Wernher von Braun. Han skapte raketter for den tyske hæren og forlot ikke denne aktiviteten etter at nazistene kom til makten. Dessuten fikk Brown fabelaktig finansiering og ubegrensede arbeidsmuligheter fra dem.

Wernher von Braun med en V-2-modell i hendene

Slavearbeid ble brukt til å lage nye raketter. Det er kjent at Brown forsøkte å protestere mot dette, men mottok en trussel som svar om at han selv kunne havne i tvangsarbeidernes plass. Slik ble det opprettet et ballistisk missil, hvis utseende ble spådd av Tsiolkovsky. De første testene fant sted i 1942. I 1944 ble V-2 langtrekkende ballistisk missil adoptert av Wehrmacht. Med dens hjelp skjøt de hovedsakelig mot Storbritannias territorium (missilet nådde London fra tysk territorium på 6 minutter). V-2 forårsaket forferdelige ødeleggelser og slo frykt inn i folks hjerter. Minst 2700 sivile i Foggy Albion ble ofrene. I britisk presse ble V-2 kalt "bevinget skrekk".

Nazistene brukte slavearbeid for å lage raketter

Etter krigen

Det amerikanske og sovjetiske militæret har jaktet på Brown siden 1944. Begge land var interessert i hans ideer og utvikling. Forskeren selv spilte en nøkkelrolle i å løse dette problemet. Tilbake våren 1945 samlet han laget sitt til et råd, hvor spørsmålet om hvem som skulle overgi seg ved krigens slutt ble avgjort. Forskere har konkludert med at det er bedre for amerikanerne å overgi seg. Brown selv ble tatt til fange nesten ved et uhell. Hans bror Magnus, som så en amerikansk soldat, løp bort til ham og sa: "Jeg heter Magnus von Braun, broren min oppfant V-2, vi vil overgi oss."

R-7 Korolev - den første raketten som ble brukt til å fly ut i verdensrommet

I USA fortsatte Wernher von Braun å jobbe med raketter. Nå arbeidet han imidlertid hovedsakelig for fredelige formål. Det var han som ga en kolossal drivkraft til utviklingen av den amerikanske romindustrien ved å designe de første bærerakettene for USA (selvfølgelig skapte Brown også kampballistiske missiler). Teamet hans lanserte den første amerikanske kunstige jordsatellitten ut i verdensrommet i februar 1958. Sovjetunionen slo USA med oppskytingen av satellitt med nesten seks måneder. Den 4. oktober 1957 ble den første kunstige satellitten skutt opp i jordens bane. Den ble skutt opp ved hjelp av den sovjetiske R-7-raketten, skapt av Sergei Korolev.

Sergey Korolev

R-7 ble verdens første interkontinentale ballistiske missil, samt den første raketten som ble brukt til romfart.

Rakettmotorer i Russland

I 1912 ble et anlegg for produksjon av flymotorer åpnet i Moskva. Selskapet var en del av det franske samfunnet "Gnome". Motorer for fly fra det russiske imperiet under første verdenskrig ble også laget her. Anlegget overlevde revolusjonen, fikk et nytt navn "Icarus" og fortsatte å operere under sovjetisk styre.

Et anlegg for produksjon av flymotorer dukket opp i Russland i 1912

Luftfartsmotorer ble skapt her på 1930- og 1940-tallet, krigsårene. Motorene som ble produsert på Icarus ble installert i forkant sovjetiske fly. Og allerede på 1950-tallet begynte selskapet å produsere turborakettmotorer, blant annet for romfartsindustrien. Nå tilhører anlegget OJSC Kuznetsov, som fikk navnet sitt til ære for den fremragende sovjetiske flydesigneren Nikolai Dmitrievich Kuznetsov. Selskapet er en del av Rostec State Corporation.

Nåværende tilstand

Rostec fortsetter å produsere rakettmotorer, inkludert for rakettindustrien. I siste årene produksjonsvolumene vokser. I fjor dukket det opp informasjon om at Kuznetsov mottok bestillinger på produksjon av motorer i så mye som 20 år i forveien. Motorer er laget ikke bare for romfartsindustrien, men også for luftfart, energi og jernbanegodstransport.

I 2012 testet Rostec en månemotor

I 2012 testet Rostec månemotoren. Eksperter klarte å gjenopplive teknologier som ble skapt for Sovjet måneprogram. Selve programmet ble som kjent til slutt avviklet. Men tilsynelatende glemte utviklinger har nå funnet et nytt liv. Måne-thrusteren forventes å se utbredt bruk i det russiske romprogrammet.