Применение реактивных двигателей: РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ • Большая российская энциклопедия

Применение газотурбинных двигателей на военных и гражданских самолетах достигло в настоящее время такой стадии, когда почти все типы военных самолетов оснащаются турбореактивными двигателями; этот вид двигателей находит также все большее применение в гражданской авиации. Самолеты с ракетными и прямоточными воздушно-реактивными двигателями хотя и являются пока что новинками, однако эра их применения быстро приближается. В наш век бурного развития авиации мы часто забываем, что все достигнутое в последние годы в области создания авиационных силовых установок является в основном результатом воплощения очень старых идей — их практического применения на базе более высокого уровня развития техники.

Еще за 250 лет до н. э. Герон Александрийский производил опыты над реактивной турбиной. Эксперименты по использованию энергии движущихся газов не прекращаются до настоящего времени. Реактивные метательные снаряды применялись китайцами против монгольских полчищ хана Хубилая в XIII столетии; в 1780 г.

Однако только в 30-х годах настоящего столетия реактивные двигатели стали серьезно рассматриваться как основные силовые установки для самолетов. Реактивные двигатели нельзя приписать одному изобретателю, их создание является результатом исследований и экспериментов, начатых одновременно и независимо в ряде стран.

В Англии из первых исследователей, начавших работы по созданию реактивных двигателей для самолетов, наиболее известны Ф. Уиттл и д-р Гриффит, в Германии — Г. Охайн и М. А. Мюллер и в Швеции— А. И. Лисхольм. В Германии П. Шмидт разработал пульсирующий воздушно-реактивный двигатель, д-р Е. Зенгер и д-р Отто Пабст проводили исследовательские работы, направленные на создание прямоточных воздушно-реактивных двигателей, в то время как В. Браун разрабатывал жидкостно-реактивные двигатели. Во Франции Р. Ледюк работал над созданием прямоточных воздушно-реактивных двигателей. В Италии С. Кампини работал над созданием мотокомпрессорных двигателей. К концу 1939 г. как турбореактивные, так и ракетные двигатели были успешно применены на самолетах. С этого времени применение силовых установок нового типа вызвало существенные изменения в конструкции самолетов.

Термин «реактивный» может быть применен к любому типу авиационных реактивных двигателей: турбовинтовым, турбореактивным, двухконтурным турбореактивным, пульсирующим, прямоточным и ракетным. Разнообразие терминов часто приводит к путанице, особенно у лиц, не занимающихся специально авиационными силовыми установками. В первом разделе книги в популярном изложении объясняется различие между основными типами газотурбинных, пульсирующих, прямоточных и ракетных двигателей. В последующих разделах книги приведены сведения о современной истории развития авиационных реактивных двигателей, а также данные авиационных реактивных двигателей, созданных в каждой стране, с описанием самолетов, на которых эти двигатели устанавливались. Каких-либо попыток анализа реактивных силовых установок не делалось. В книгу включены, за небольшими исключениями, все реактивные самолеты, совершившие полет до настоящего времени. В частности, не включен одноместный истребитель-перехватчик Локхид XF-104, сведения о котором до настоящего времени не опубликованы, а также некоторые опытные и серийные самолеты, созданные в Советском Союзе, достоверные сведения о которых отсутствуют.

Материалы расположены в книге в хронологическом порядке по времени первого полета первого опытного образца самолета с газотурбинным, прямоточным, пульсирующим или ракетным двигателем. Самолеты некоторых типов, заслуживающих большего внимания, описаны подробнее; к ним относятся самолеты, нашедшие наиболее широкое применение, или самолеты, представляющие собой определенный этап в развитии реактивного самолетостроения. На рисунках проекций этих самолетов иногда приводятся для сравнения в том же масштабе виды сбоку отдельных вариантов основного типа самолета. В каждом случае вид самолета в плане разделен осью симметрии на две части, на одной из которых показан вид самолета снизу, а на другой — вид сверху.

Сведения о большинстве самолетов, представляющих собой летающие лаборатории, предназначенные для летных испытаний реактивных двигателей, помещены в разделе книги, посвященном развитию реактивных двигателей. В этом же разделе приведены сведения о самолетах, основная силовая установка которых состоит из поршневых двигателей, а турбореактивные двигатели являются дополнительными и применяются для ускорения при взлете или в воздушном бою.

Необходимо подчеркнуть, что приведенные в книге данные некоторых английских боевых самолетов и реактивных двигателей, которые не были опубликованы, не могут считаться официальными. Они получены авторами путем приближенного вычисления по некоторым данным, опубликованным в прессе. Данные, полученные из иностранных источников, также не всегда имеют официальное подтверждение, и их следует рассматривать как ориентировочные.

Авторы.

далее

назад

Доклад Реактивный двигатель 8 класс сообщение

• Энциклопедия
• Разное
• Реактивный двигатель

Реактивный двигатель — это машина, которая превращает богатое энергией жидкое топливо в мощную силу толкания, называемую тягой. Тяга от одного или нескольких двигателей толкает самолет вперед, заставляя воздух проходить вдоль крыльев, в результате чего создается восходящая сила, называемая подъемом.

Все реактивные двигатели работают одинаково: втягивают воздух во входное отверстие, сжимают его, сжигают вместе с топливом и выводят выхлопные газы через турбину наружу. Поэтому все реактивные двигатели имеют пять ключевых компонентов: вход, компрессор, камеру сгорания и турбину.

Турбореактивный двигатель — это самый простой реактивный двигатель, основанный на газовой турбине. В нем базовая «ракетная» струя двигает плоскость вперед, стреляя горячей струей выхлопа назад. Выхлоп выходит из двигателя намного быстрее, чем холодный воздух входит в него, что и создает тягу.

Турбореактивные двигатели — это базовые реактивные двигатели общего назначения, которые постоянно производят одинаковое количество энергии, поэтому они подходят для небольших малоскоростных реактивных самолетов, которые не должны делать ничего особенно примечательного, например, внезапно ускоряться или перевозить огромные, тяжелые грузы.

Турбовальный двигатель сильно отличается от турбореактивного двигателя, поскольку выхлопной газ производит относительно небольшую тягу. Турбина в турбовальном двигателе передает большую часть мощности на вращение проходящего через нее приводного вала и один или несколько редукторов, которые вращают роторы. Турбовальные двигатели используются на вертолетах, в поездах, танках и лодках.

Современный самолет с пропеллером обычно использует турбовинтовой двигатель. Он похож на турбовальный двигатель в вертолете, но вместо того, чтобы приводить в действие верхний ротор, турбина внутри него вращает пропеллер, установленный спереди, который толкает плоскость вперед. В отличие от турбовального, турбовинтовой двигатель создает прямое движение от выхлопных газов, но большая часть тяги исходит от пропеллера. Поскольку летательные аппараты, управляемые пропеллером, летают медленнее, они тратят меньше энергии на борьбу с сопротивлением воздуха, что делает их очень эффективными для использования в рабочих грузовых самолетах и других небольших легких самолетах.

Гигантские пассажирские самолеты имеют огромные вентиляторы, установленные спереди, которые действуют как сверхэффективные пропеллеры. Вентиляторы работают двумя способами:

• Немного увеличивают движение воздуха, который течет через центр двигателя, создавая большую тягу с тем же топливом, что делает их более эффективными.
• Передают часть воздуха на внешнюю оболочку двигателя, полностью обходя внутреннюю часть, вызывая обратный поток воздуха.

Другими словами, турбовентилятор производит тягу частично как турбореактивный двигатель и частично как турбовинтовой. Низкооборотные турбовентиляторы посылают практически весь воздух через сердечник, в то время как обходные направляют больше воздуха вокруг двигателя. Впечатляющая мощность и эффективность делают турбовинтовые двигатели самыми востребованными: от пассажирских самолетов до реактивных истребителей.

Доклад №2

Устройство и роль ракетных двигателей в жизни людей.

Люди начали осваивать космос очень не скоро: не на чем было выбраться за пределы атмосферы Земли. Дело обстояло в том, что не хватало тяги для данной операции. Только в 1961 году удалось впервые полететь в космос. Все благодаря тому, что наконец – то удалось создать такой двигатель, который был способен вынести ракету за пределы орбиты Земли. Но как устроен ракетный двигатель? Что использовали для получения такой огромной мощи? И применяются ли где – нибудь еще подобные двигатели?

Как работает ракетный двигатель?

Создателем ракетного двигателя был А. Циолковский. Один из важных фактов про работу ракетного двигателя – это то, что его действие зависит от закона сохранения импульса. Для тех, кто не знает данный закон, я напомню: сумма импульсов до взаимодействия тел равна сумме импульсов после взаимодействия тел. Кстати говоря, ракетные двигатели работоспособны даже там, где отсутствует воздух. Главный компонент для отличной работы двигателей – это твердое топливо, которое вскоре начинает прогорать. Когда оно сгорит полностью, тогда образуется достаточная масса горючего газа. Весь этот газ образуется в мощную струю, благодаря которой ракета движется в направлении, противоположном направлению газового потока.

Роль ракетных двигателей в жизни людей.

К сожалению, у такого рода двигателей только одна задача, о которой уже было говорено ранее. Их цель – отправить ракету в космос, ведь у других двигателей не хватает мощи для этого. Больше ракетные двигатели нигде применения не находят.

Разновидности ракетных двигателей.

Да, они бывают нескольких видов. Главное их отличие – это источник энергии, он же – топливо для двигателей. Итак, вот эти самые виды:

• Химические.

Самый многочисленный, если подумать. Здесь топливом является реакция определенного горючего и окислителя. Затем всю «смесь» нагревают до высокой температуры, что ведет к расширению топлива, которое следом разгоняют в сопле Лаваля. В итоге, то, что получилось, выталкивает ракету. Стоит отметить, что уже в 2013 году данный вид двигателя улучшили до максимума, а значит, у ракет с химическим двигателем есть свой предел.

• Электрические.

Нетрудно догадаться, что в данном случае будет топливом. Импульс электрических двигателей способен достичь отметки 210 километров в час.

• Плазменные.

Схож с прошлым типом двигателей, только здесь ракета будет ускоряться, когда топливо находится в плазменном состоянии. На данный момент существует только один такой двигатель.

8 класс

Реактивный двигатель

Популярные темы сообщений

• Крылов Иван Андреевич

  Самыми известными и интересными произведениями считаются басни Ивана Андреевича Крылова. Пройдя долгий и тяжелый творческий путь непонимания и безразличия, великий писатель смог достичь того высокого уровня, к которому стремился всю жизнь.

• Интересные факты о Черном море

  Вода – это самая загадочная стихия! Человеку о космосе известно больше, чем, например, о некоторых участках дна мирового океана. И не только океан, но и моря хранят свои тайны и порой могут удивлять нас необычными фактами.

• Оса (описание, виды, где обитают, чем питаются)

  Оса – это насекомое из отряда перепончатокрылых, которое не имеет точного научного определения.

  Осы не относятся к пчелам или муравьям.

• Потребности семьи

  У каждого человека есть потребности, потребность в пище, общении и так далее. Однако рассматривал ли кто-нибудь каждую потребность отдельно? Что может быть, если отказаться от одной из потребностей не без известного треугольника Маслоу?

• Полимеры

  Полимеры — высокомолекулярные (более 10000 дальтон) соединения, состоящие из повторяющихся низкомолекулярных структурных единиц (мономеров). Количество этих звеньев называют степенью полимеризации.

Как реактивный двигатель произвел революцию в авиации

Реактивный двигатель — одно из самых важных открытий в истории авиации, поскольку он произвел революцию в том, как люди летают. Независимо от того, где вы путешествуете, от Boeing до Airbus, самолет, на котором вы находитесь, скорее всего, будет оснащен этой технологией.

Однако эта технология не использовалась в коммерческих целях до середины прошлого века. Современный реактивный двигатель изобрел Фрэнк Уиттл в 1930. Способность двигателя быстро доставлять продукты, перевозить пассажиров и развертывать артиллерию изменила то, как управляется мир.

Ранний скептицизм

Уиттлу было чуть больше двадцати, когда он задумал использовать газовую турбину для реактивного движения. Бывший офицер Королевских ВВС подал заявку на патент в 1930 году, однако правительственные учреждения Великобритании не были заинтересованы в поддержке или финансировании дальнейших исследований.

У Германии была собственная программа исследований реактивных двигателей, и когда в 19В 35 лет Уиттл не мог позволить себе пять фунтов, чтобы обновить его. Поэтому первопроходец не получил никаких гонораров за свое изобретение, и им занялась немецкая исследовательская группа.

Немцы культивировали свои исследования в области реактивных двигателей, чтобы помочь своим усилиям, ведущим к Второй мировой войне. Производитель самолетов Эрнст Хейнкель предоставил финансирование инженеру Максу Хану и физику Гансу фон Охайну для создания совершенно нового двигателя, работающего на водороде.

В результате Heinkel He178 вылетел с аэродрома Мариенеэ 27.08.1939 и стал первым в мире реактивным самолетом. Затем его коллега из Германии Ансельм Франц разработал двигатель Jumo 004 с осевым турбореактивным двигателем. Этот двигатель использовался в Messerschmitt Me262 в 1942 году, который был первым реактивным истребителем в небе во время Второй мировой войны.

Более быстрые полеты

Через четыре года после окончания войны Британская корпорация зарубежных самолетов (BOAC) 27, 19 июля подняла в воздух первый в истории коммерческий авиалайнер с реактивным двигателем.49. Затем, 2 мая 1952 года, предшественник British Airways представил первый в истории коммерческий реактивный рейс. Первые рейсы этого рейса de Havilland DH 106 Comet выполнялись из Лондона в Йоханнесбург.

По живописному маршруту рейс делал остановки в Риме, Бейруте, Хартуме, Энтеббе и Ливингстоне. Пассажиры на этих рейсах сидели на спине со скоростью 480 миль в час. Это более чем в 2,5 раза быстрее, чем у Douglas DC-3, который был одним из самых популярных коммерческих авиалайнеров того времени. Поршневой двигатель DC-3 разгонял самолет до крейсерской скорости около 180 миль в час.

Эти реактивные лайнеры произвели революцию не только в скорости передвижения, но и в комфорте. Реактивные двигатели помогли самолетам избавиться от вибрации, сделав их гораздо менее шумными, чем их аналоги.

Основной продукт по всему миру

Компания Pan American World Airways помогла стимулировать использование реактивных двигателей во второй половине 20 века. В октябре 1955 года генеральный директор легендарной авиакомпании Хуан Триппе приказал 45 реактивным лайнерам пересечь Атлантику.

Эти подразделения включали 20 самолетов Boeing 707 и 25 самолетов Douglas DC-8. Pan Am запустила маршрут Нью-Йорк-Лондон с двигателем 707 26 октября 19 года.58. Это открыло новую эру для коммерческой авиации: на рейсе было зафиксировано рекордное количество пассажиров — 111 человек. Это было самое большое количество пассажиров, когда-либо садившихся на один регулярный рейс.

Pan Am и Boeing вскоре совместно разработали модель 707, которая могла летать дольше без дозаправки. Поэтому 707-320 был представлен 15 августа 19 г.59, чтобы стать первой настоящей межконтинентальной службой. Благодаря этому сервису пассажиры впервые регулярно летали между двумя городами без остановок в пути.

Несколько десятилетий спустя, в 1970 году, компания Boeing представила знаменитую модель 747. Этот самолет стал самым большим самолетом по пассажировместимости на момент запуска. Несмотря на большую грузоподъемность, в самолете по-прежнему было достаточно места для маневрирования.

С тех пор реактивные двигатели стали основным продуктом авиационной промышленности. Знаки узнаваемых турбин можно увидеть на самолетах в аэропортах и ​​в небе от всех авиакомпаний. Благодаря изобретению этого революционного двигателя сегодня можно преодолевать большие расстояния, быстрее и с большим комфортом.

Реактивный двигатель | инжиниринг | Британика

реактивный двигатель

Посмотреть все СМИ

Ключевые люди:

сэр Фрэнк Уиттл Ганс Иоахим Пабст фон Охайн Лоуренс Дейл Белл

Связанные темы:

турбореактивный прямоточный воздушно-реактивный двигатель турбовальный турбореактивный двигатель эффективная скорость выхлопа

Просмотреть весь связанный контент →

Сводка

Прочтите краткий обзор этой темы

реактивный двигатель , любой из класса двигателей внутреннего сгорания, которые приводят в движение самолет посредством выброса назад струи жидкости, обычно горячих выхлопных газов, образующихся при сжигании топлива с воздухом, всасываемым из атмосферы.

Общие характеристики

Первичным двигателем практически всех реактивных двигателей является газовая турбина. Газовая турбина, которую по-разному называют активной зоной, генератором газа, газификатором или генератором газа, преобразует энергию, полученную в результате сгорания жидкого углеводородного топлива, в механическую энергию в виде потока воздуха с высоким давлением и высокой температурой. Затем эта энергия используется тем, что называется движителем (например, пропеллером самолета и винтом вертолета), для создания тяги, с помощью которой самолет движется.

Принцип работы

Газовая турбина работает по циклу Брайтона, в котором рабочим телом является непрерывный поток воздуха, подаваемого на вход двигателя. Сначала воздух сжимается турбокомпрессором до степени сжатия, обычно в 10-40 раз превышающей давление входного воздушного потока (как показано на рисунке 1). Затем он поступает в камеру сгорания, где вводится устойчивый поток углеводородного топлива в виде распыленных капель жидкости и пара или того и другого и сгорает при приблизительно постоянном давлении. Это приводит к непрерывному потоку продуктов сгорания под высоким давлением, средняя температура которых обычно составляет от 9от 80 до 1540 °C или выше. Этот поток газов проходит через турбину, которая соединена валом крутящего момента с компрессором и извлекает энергию из газового потока для приведения в действие компрессора. Поскольку к рабочему телу подводится тепло под высоким давлением, газовый поток, выходящий из газогенератора после расширения через турбину, содержит значительное количество избыточной энергии, т. температура и высокая скорость, которые можно использовать для движения.

Теплота, выделяемая при сжигании обычного топлива для реактивных двигателей в воздухе, составляет приблизительно 43 370 килоджоулей на килограмм (18 650 британских тепловых единиц на фунт) топлива. Если бы этот процесс был эффективен на 100 процентов, он тогда производил бы мощность газа на каждую единицу расхода топлива в размере 7,45 лошадиных сил/(фунтов в час) или 12 киловатт/(кг в час). На самом деле, некоторые практические термодинамические ограничения, которые являются функцией пиковой температуры газа, достигаемой в цикле, ограничивают эффективность процесса примерно до 40 процентов от этого идеального значения. Пиковое давление, достигаемое в цикле, также влияет на эффективность выработки энергии. Это означает, что нижний предел удельного расхода топлива (SFC) для двигателя, производящего газ, составляет 0,336 (фунт в час)/лошадиная сила или 0,207 (кг в час)/киловатт. На практике SFC даже выше этого нижнего предела из-за неэффективности, потерь и утечек в отдельных компонентах первичного двигателя.

Викторина «Британника»

Изобретатели и изобретения

Поскольку вес и объем имеют первостепенное значение в общей конструкции самолета и поскольку силовая установка составляет значительную долю от общего веса и объема любого самолета, эти параметры должны быть сведены к минимуму в конструкции двигателя. Воздушный поток, проходящий через двигатель, является репрезентативной мерой площади поперечного сечения двигателя и, следовательно, его веса и объема. Поэтому важным показателем качества первичного двигателя является его удельная мощность — количество энергии, которое он вырабатывает на единицу воздушного потока. Эта величина очень сильно зависит от пиковой температуры газа в активной зоне на выходе из камеры сгорания. Современные двигатели генерируют от 150 до 250 лошадиных сил/(фунт в секунду), или от 247 до 411 киловатт/(кг в секунду).

Движитель

Газовая мощность, вырабатываемая первичным двигателем в виде горячего газа под высоким давлением, используется для привода движителя, позволяя ему создавать тягу для движения или подъема самолета. Принцип создания такой тяги основан на втором законе движения Ньютона. Этот закон обобщает наблюдение, что сила ( F ), необходимая для ускорения дискретной массы ( м ), пропорциональна произведению этой массы на ускорение ( и ). Фактически, где масса берется как вес ( w ) объекта, деленный на ускорение свободного падения ( g ) в месте взвешивания объекта. В случае реактивного двигателя обычно имеют дело с ускорением постоянного потока воздуха, а не с дискретной массой. Здесь эквивалентное утверждение второго закона движения состоит в том, что сила ( F ), необходимая для увеличения скорости потока жидкости, пропорциональна произведению скорости массового потока ( M ) струи и изменение скорости струи, где за скорость полета принята скорость на входе ( V ₀ ) относительно двигателя и скорость нагнетания ( V _j ) скорость выхлопа или реактивной струи относительно двигателя. W — скорость массового расхода рабочего тела (т. е. воздуха или продуктов сгорания), деленная на ускорение свободного падения в месте, где измеряется массовый расход. Относительно небольшое влияние массового расхода топлива на создание разницы между массовым расходом впускного и выхлопного потоков намеренно не учитывается.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Таким образом, можно сделать вывод, что компоненты движителя должны оказывать силу F на поток воздуха, проходящий через движитель, если это устройство ускоряет воздушный поток от скорости полета V ₀ до скорости выпуска В _к . Реакция на эту силу F в конечном итоге передается опорами движителя на самолет в виде тяги.

Существует два основных подхода к преобразованию мощности газа в тягу. В одном случае вторая турбина (т. е. турбина низкого давления или мощность) может быть введена в проточную часть двигателя для извлечения дополнительной механической мощности из имеющейся газовой мощности в лошадиных силах. Затем эта механическая энергия может быть использована для приведения в движение внешнего движителя, такого как пропеллер самолета или винт вертолета. В этом случае тяга создается в движителе, поскольку он возбуждает и ускоряет воздушный поток, проходящий через движитель, т. Е. Воздушный поток, отдельный от потока, протекающего через первичный двигатель.

При втором подходе высокоэнергетический поток, подаваемый первичным двигателем, может подаваться непосредственно к реактивному соплу, которое разгоняет газовый поток до очень высокой скорости на выходе из двигателя, что характерно для турбореактивного двигателя. В этом случае тяга создается в компонентах первичного двигателя, поскольку они возбуждают газовый поток.

В других типах двигателей, таких как турбовентиляторные, тяга создается обоими способами: основная часть тяги создается вентилятором, который приводится в действие турбиной низкого давления и который возбуждает и ускоряет байпасный поток ( см. ниже ). Оставшаяся часть общей тяги создается основным потоком, который выбрасывается через реактивное сопло.

Как первичный двигатель является несовершенным устройством для преобразования тепла сгорания топлива в мощность газа, так и движитель является несовершенным устройством для преобразования мощности газа в тягу. Обычно в высокотемпературном и высокоскоростном реактивном потоке, выходящем из движителя, остается много энергии, которая не полностью используется для движения. КПД движителя, КПД движителя η _p , часть доступной энергии, которая используется для приведения в движение самолета, по сравнению с полной энергией реактивного потока. Для простого, но репрезентативного случая, когда поток нагнетаемого воздуха равен потоку входящего газа, установлено, что

Хотя скорость струи V _j должна быть больше скорости самолета V ₀ для создания полезной тяги, большая скорость реактивной струи, которая значительно превышает скорость полета, может быть очень вредной для тяговой эффективности. Максимальная тяговая эффективность достигается, когда скорость реактивной струи почти равна (но, по необходимости, немного выше) скорости полета. Этот фундаментальный факт привел к появлению большого разнообразия реактивных двигателей, каждый из которых предназначен для создания определенного диапазона реактивных скоростей, который соответствует диапазону скоростей полета самолета, который он должен приводить в действие.