Реактивный двигатель что такое: РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — это… Что такое РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ?
[История] Реактивный двигатель — Новости
ВНИМАНИЕ! Устаревший формат новостей. Возможны проблемы с корректным отображением контента.
Ранние самолёты с реактивными двигателями: Me.262 и Як-15
Идеи создания теплового двигателя, к которому относится и реактивный двигатель, известны человеку с древнейших времен. Так, в трактате Герона Александрийского под названием «Пневматика» присутствует описание Эолипила – шара «Эола». Данная конструкция представляла собой не что иное, как паровую турбину, в которой пар подавался через трубки в бронзовую сферу и, вырываясь из нее, эту сферу и раскручивал. Вероятнее всего, устройство использовалось для развлечений.
| Шар «Эола» |
Несколько дальше продвинулись китайцы, создавшие в XIII веке некое подобие «ракет».
Не обошел стороной идею и великий Леонардо, вознамерившийся при помощи горячего воздуха, подаваемого на лопасти, вращать вертел для жарки.
Впервые идею газотурбинного двигателя предложил в 1791 году английский изобретатель Дж. Барбер: конструкция его ГТД была оснащена газогенератором, поршневым компрессором, камерой сгорания и газовой турбиной.
Использовал в качестве силовой установки для своего самолета, разработанного в 1878 году, тепловой двигатель и А.Ф. Можайский: два паросиловых двигателя приводили в движение пропеллеры машины. Из-за низкого КПД желаемого эффекта достичь не удалось.
Другой русский инженер – П.Д. Кузьминский – в 1892 году разработал идею газотурбинного двигателя, в котором топливо сгорало при постоянном давлении. Начав реализацию проекта в 1900 году, он решил установить ГТД с многоступенчатой газовой турбиной на небольшой катер.
Более интенсивно за создание реактивного двигателя принялись лишь в ХХ веке: сначала теоретически, а через несколько лет – уже и практически.
В 1903 году в работе «Исследование мировых пространств реактивными приборами» К.Э. Циолковским были разработаны теоретические основы жидкостных ракетных двигателей (ЖРД) с описанием основных элементов реактивного двигателя, использующего жидкое топливо.
Идея создания воздушно-реактивного двигателя (ВРД) принадлежит Р. Лорину, запатентовавшему проект в 1908 году. При попытке создания двигателя, после обнародования чертежей устройства в 1913 году, изобретатель потерпел неудачу: скорости, необходимой для функционирования ВРД, достигнуть так и не удалось.
Попытки создания газотурбинных двигателей продолжались и далее. Так, в 1906 году русский инженер В.В. Караводин разработал, а через два года и построил бескомпрессорный ГТД с четырьмя камерами прерывистого сгорания и газовой турбиной.
Однако мощность, развиваемая устройством, даже при 10000 об/мин не превышала 1,2 квт (1,6 л.с.).
Создал газотурбинный двигатель прерывистого горения и немецкий конструктор Х. Хольварт. Построив ГТД в 1908 году, к 1933 году, после многолетних работ по его совершенствованию, он довёл КПД двигателя до 24%. Тем не менее, идея не нашла широкого применения.
| В.П. Глушко |
Идея же турбореактивного двигателя была озвучена в 1909 году русским инженером Н.В. Герасимовым, получившим патент на газотурбинный двигатель для создания реактивной тяги. Работы по реализации этой идеи не прекращались в России и впоследствии: в 1913 году М.Н. Никольской проектирует ГТД мощностью 120 квт (160 л.с.) с трёхступенчатой газовой турбиной; в 1923 году В.И. Базаров предлагает принципиальную схему газотурбинного двигателя, близкую по схеме современным турбовинтовым двигателям; в 1930 году В.
В. Уваров совместно с Н.Р. Брилингом проектирует, а в 1936 году и реализует газотурбинный двигатель с центробежным компрессором.
Огромный вклад в создание теории реактивного двигателя внесли работы русских ученых С.С. Неждановского, И.В. Мещерского, Н.Е. Жуковского. французского учёного Р. Эно-Пельтри, немецкого учёного Г. Оберта. На создание воздушно-реактивного двигателя повлияла и работа известного советского ученого Б.С. Стечкина, который опубликовал в 1929 году свой труд «Теория воздушно-реактивного двигателя».
Не останавливались работы по созданию и жидкостного реактивного двигателя: в 1926 году американский ученый Р. Годдард осуществил запуск ракеты на жидком топливе. Работы над этой темой происходили и в Советском Союзе: в период с 1929 по 1933 год В.П. Глушко разработал и испытал в действии в Газодинамической лаборатории электротермический реактивный двигатель. Им же в этот период были созданы и первые отечественные жидкостные реактивные двигатели – ОРМ, ОРМ-1, ОРМ-2.
Наибольший вклад в практическое воплощение реактивного двигателя внесли немецкие конструкторы и ученые. Имея поддержку и финансирование со стороны государства, рассчитывавшего этим путем добиться технического превосходства в грядущей войне, инженерный корпус III Рейха с максимальной отдачей и в короткие сроки подошел к созданию боевых комплексов, имевших в своей основе идеи реактивного движения.
Концентрируя внимание на авиационной составляющей, можно сказать, что уже 27 августа 1939 года летчик-испытатель фирмы Heinkel флюг-капитан Э. Варзиц поднял в воздух He.178 – реактивный самолет, технологические наработки которого были впоследствии использованы при создании истребителей Heinkel He.280 и Messerschmitt Me.262 Schwalbe.
Установленный на Heinkel He.178 двигатель Heinkel Strahltriebwerke HeS 3 конструкции Х.-И. фон Охайна хоть и не обладал высокой мощностью, но сумел открыть эру реактивных полетов боевой авиации.
Достигнутая He.178 максимальная скорость в 700км/ч с использованием двигателя, мощность которого не превышала 500 кгс, говорила о многом. Впереди лежали безграничные возможности, которые лишали будущего поршневые моторы.
Созданная в Германии целая серия реактивных двигателей, например, Jumo-004 производства фирмы Junkers, позволила ей уже в конце Второй мировой войны обладать серийными реактивными истребителями и бомбардировщиками, опередив другие страны в этом направлении на несколько лет. После поражения III Рейха именно немецкие технологии дали толчок развитию реактивного самолетостроения во многих странах мира.
Единственной страной, сумевшей ответить на немецкий вызов, была Великобритания: созданный Ф. Уиттлом турбореактивный двигатель Rolls-Royce Derwent 8 был установлен на истребителе Gloster Meteоr.
| Трофейный Jumo 004 |
Первым в мире турбовинтовым двигателем стал венгерский двигатель Jendrassik Cs-1 конструкции Д.
Перед началом войны в СССР продолжались работы по созданию различных типов реактивных двигателей. Так, в 1939 году прошли испытания ракеты, на которых стояли прямоточные воздушно-реактивные двигатели конструкции И.А. Меркулова.
В том же году на ленинградском Кировском заводе начались работы по постройке первого отечественного турбореактивного двигателя конструкции А.М. Люльки. Однако начавшаяся война прекратила опытные работы над двигателем, направив всю мощность производства на нужды фронта.
Настоящая эра реактивных двигателей началась после завершения Второй мировой войны, когда за короткий промежуток времени был покорен не только звуковой барьер, но и земное притяжение, что позволило вывести человечество в космическое пространство.
Updating… Маргарита Жильцова, 30 янв. 2015 г., 09:05 |
Кроме того, все современные скоростные самолёты оснащены воздушно-реактивными двигателям
Это охлаждает камеры смешивания и сгорания и не дает им разрушится..jpg)
Таким образом система замыкается и требует лишь подвода топлива и воздуха для своего функционироваия.
Китайские ученые создали прототип реактивного двигателя на воздухе
https://ria.ru/20200506/1571028781.html
Китайские ученые создали прототип реактивного двигателя на воздухе
Китайские ученые создали прототип реактивного двигателя на воздухе — РИА Новости, 06.05.2020
Китайские ученые создали прототип реактивного двигателя на воздухе
Китайские физики продемонстрировали прототип реактивного двигателя, не использующего горючее топливо. Движущей силой в нем выступает струя сжатой плазмы,… РИА Новости, 06.05.2020
2020-05-06T14:30
2020-05-06T14:30
2020-05-06T14:30
наука
технологии
китай
наса
открытия — риа наука
физика
двигатели
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.
img.ria.ru/images/07e4/05/06/1571021772_0:0:1440:810_1920x0_80_0_0_f209343917ebd9f665b030398a8a02bc.jpg
МОСКВА, 6 мая — РИА Новости. Китайские физики продемонстрировали прототип реактивного двигателя, не использующего горючее топливо. Движущей силой в нем выступает струя сжатой плазмы, получаемая непосредственно из воздуха. Описание разработки приведено в журнале AIP Advances.В реактивных двигателях современных самолетов и ракет импульс, которой толкает аппарат вперед, создается за счет мощной струи сжигаемого топлива. Ученые из Уханьского университета в Китае разработали устройство, которое сжимает воздух и ионизирует его микроволнами, генерируя мощную струю плазму.Пока это только прототип, но результаты демонстрируют практическую возможность изготовления экологически чистого и бесшумного двигателя для самолетов, который использует только электричество и окружающий воздух в качестве топлива.»Мотивация нашей работы состояла в том, чтобы помочь решить проблемы глобального потепления из-за того, что люди используют двигатели внутреннего сгорания для такой техники, как автомобили и самолеты, — приводятся в пресс-релизе Американского института физики слова руководителя исследования, Джау Тана (Jau Tang), профессора Уханьского университета.
— Наши результаты показали, что двигатель на основе микроволновой воздушной плазмы может быть потенциально жизнеспособной альтернативой обычному реактивному двигателю на ископаемом топливе».Изготовленный учеными прототип смог поднять в воздух стальной шарик весом в один килограмм над кварцевой трубкой диаметром 24 миллиметра. Исследователи отмечают, что в пересчете на собственную массу создаваемая прототипом тяга сравнима с показателями обычных реактивных двигателей.Метод получения реактивной плазмы, который применили авторы разработки, принципиально отличается от предыдущих попыток создания плазменных реактивных двигателей тем, что в нем в качестве вещества плазмы используется обычный воздух. Ранее, например, в реактивном двигателе космического зонда НАСА Dawn, применялась ксеноновая плазма, которая не способна преодолеть трение в атмосфере Земли, и поэтому не обладает достаточной мощностью для использования в воздушном транспорте.Плазма — это четвертое состояние вещества, помимо твердого тела, жидкости и газа.
В природе плазма существует на поверхности Солнца или внутри разряда молнии. Но это состояние может быть получено и искусственным путем. Новый плазменный реактивный двигатель генерирует высокотемпературную плазму высокого давления на месте, используя только впрыскиваемый воздух и электричество. Мощный компрессор сжимает воздух, который, проходя под высоким давлением через ионизационную микроволновую камеру, превращается в плазменную струю.На сегодняшний день углекислый газ, выбрасываемый при сгорании топлива в двигателях коммерческих самолетов — не считая военных — составляет около 2,5 процентов от всех выбросов парниковых газов. Авторы надеются, что их разработка создаст предпосылки для начала производства реактивных двигателей, не использующих ископаемое топливо. В настоящее время ученые работают над повышением эффективности своего устройства для достижения этой цели.
https://ria.ru/20191017/1559806864.html
https://ria.ru/20190716/1556569652.html
китай
РИА Новости
internet-group@rian.
ru
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2020
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e4/05/06/1571021772_77:0:1346:952_1920x0_80_0_0_6ae482a5006d7297af4c74411efc3c8e.jpgРИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.
xn--p1ai/awards/
технологии, китай, наса, открытия — риа наука, физика, двигатели
МОСКВА, 6 мая — РИА Новости. Китайские физики продемонстрировали прототип реактивного двигателя, не использующего горючее топливо. Движущей силой в нем выступает струя сжатой плазмы, получаемая непосредственно из воздуха. Описание разработки приведено в журнале AIP Advances.В реактивных двигателях современных самолетов и ракет импульс, которой толкает аппарат вперед, создается за счет мощной струи сжигаемого топлива. Ученые из Уханьского университета в Китае разработали устройство, которое сжимает воздух и ионизирует его микроволнами, генерируя мощную струю плазму.Пока это только прототип, но результаты демонстрируют практическую возможность изготовления экологически чистого и бесшумного двигателя для самолетов, который использует только электричество и окружающий воздух в качестве топлива.
«Мотивация нашей работы состояла в том, чтобы помочь решить проблемы глобального потепления из-за того, что люди используют двигатели внутреннего сгорания для такой техники, как автомобили и самолеты, — приводятся в пресс-релизе Американского института физики слова руководителя исследования, Джау Тана (Jau Tang), профессора Уханьского университета.
— Наши результаты показали, что двигатель на основе микроволновой воздушной плазмы может быть потенциально жизнеспособной альтернативой обычному реактивному двигателю на ископаемом топливе».
Изготовленный учеными прототип смог поднять в воздух стальной шарик весом в один килограмм над кварцевой трубкой диаметром 24 миллиметра. Исследователи отмечают, что в пересчете на собственную массу создаваемая прототипом тяга сравнима с показателями обычных реактивных двигателей.
Метод получения реактивной плазмы, который применили авторы разработки, принципиально отличается от предыдущих попыток создания плазменных реактивных двигателей тем, что в нем в качестве вещества плазмы используется обычный воздух. Ранее, например, в реактивном двигателе космического зонда НАСА Dawn, применялась ксеноновая плазма, которая не способна преодолеть трение в атмосфере Земли, и поэтому не обладает достаточной мощностью для использования в воздушном транспорте.
Плазма — это четвертое состояние вещества, помимо твердого тела, жидкости и газа. В природе плазма существует на поверхности Солнца или внутри разряда молнии. Но это состояние может быть получено и искусственным путем. Новый плазменный реактивный двигатель генерирует высокотемпературную плазму высокого давления на месте, используя только впрыскиваемый воздух и электричество. Мощный компрессор сжимает воздух, который, проходя под высоким давлением через ионизационную микроволновую камеру, превращается в плазменную струю.
На сегодняшний день углекислый газ, выбрасываемый при сгорании топлива в двигателях коммерческих самолетов — не считая военных — составляет около 2,5 процентов от всех выбросов парниковых газов. Авторы надеются, что их разработка создаст предпосылки для начала производства реактивных двигателей, не использующих ископаемое топливо.
В настоящее время ученые работают над повышением эффективности своего устройства для достижения этой цели.
16 июля 2019, 12:41НаукаРоссийские ученые разработали новые способы борьбы с тряской самолетаJet engine/ru — Kerbal Space Program Wiki
Воздушно-реактивный двигатель — это атмосферный двигатель, который использует жидкое топливо, имеющееся на борту, и воспламеняет его вместе с кислородом, добываемым из атмосферы. При низком атмосферном давлении на больших высотах его тяга соответствующим образом изменяется.
Использование
В отличии от ракетных двигателей, воздушно-реактивные берут кислород из атмосферы, вместо того, чтобы брать из баков на борту. Это представлено в игре в виде много меньшего расхода уровня топлива. В зависимости от самолета, воздушно-реактивные двигатели могут выдавать тягу на высотах более 20 km. Воздушно-реактивные двигатели работают совсем не так как ракетные двигатели. Так как воздушно-реактивные двигатели используют турбину для сжатия смеси топлива и атмосферы и создания тяги, то изменение скорости занимает время. Также, если регулировка подачи топлива или поток воздуха слишком малы — двигатель остановится. В отличие от этого, ракетные двигатели реагируют мгновенно на управление.
С версия 0.18 воздушно-реактивные двигатели потребляют поступающий воздух для работы, поставляемый воздухозаборниками. Воздушно-реактивные двигатели не тратят окислитель, так что использование баков для жидкого топлива очень расточительно, потому что вместе с окислителем полный бак имеет дополнительную массу. Если уровень поступающего воздуха периодически не проверяется, тогда воздушно-реактивный двигатель имеет тенденцию к потере факела пламени и может внезапно перестать создавать тягу. Поскольку это может произойти не одновременно (в случае нескольких двигателей), то может вызвать серьезное вращение и возможную потерю управления летательным аппаратом.
Преимущества
- Обеспечивает отличную эффективность топлива внутри атмосферы;
- Все текущие воздушно-реактивные двигатели обеспечивают управление вектором тяги для лучшего маневрирования;
- Отличное отношение тяги к весу.
Недостатки
- Не может использоваться вне атмосферы, содержащей кислород. В текущей версии, это означает, что они будут работать только на Кербине и Лейт;
- Выдаваемая тяга изменяется в зависимости от скорости;
- Двигателю требуется время для достижения потенциального максимума тяги.
Доступные воздушно-реактивные двигатели
| Вид | Название | Размер | Цена () | Масса (т) | Макс. температура (K) | Прочность (м/с) | Прочность (м/с) | Тяга (кН) | Тяговооружённость | Расход топлива (/с) | Intake (/с) | Удельный импульс (с) | УВТ (°) | Реверс |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Турбореактивный двигатель J-20 «Юнона» | Крошечный | 450 | 0,25 | 2 000 | 7 | 50 | 20,0 Mach 0 20,6 Mach 1,3 | 8,16 Mach 0 8,40 Mach 1,3 | 0,064 | 1,402 | 6 400 | — | Нет | |
| Турбовентиляторный двигатель J-33 «Кряхтун» | Маленький | 1 400 | 1,5 | 2 000 | 7 | 50 | 120,0 Mach 0 | 8,16 Mach 0 | 0,233 | 29,601 | 10 500 | — | Да | |
| Турбовентиляторный двигатель J-404 «Пантера» | Маленький | 2 000 | 1,2 | 2 000 | 7 | 50 | 85,00 Mach 0 107,89 Mach 1,75 / 130,00 Mach 0 219,48 Mach 2,5 | 7,22 Mach 0 9,17 Mach 1,75 / 11,05 Mach 0 18,65 Mach 2,5 | 0,193 / 0,663 | 7,705 / 7,954 | 9 000 / 4 000 | 10,0 | Нет | |
| Турбореактивный двигатель J-X4 «Бич» | Маленький | 2 250 | 1,8 | 2 000 | 7 | 50 | 130,00 Mach 0 386,66 Mach 3,0 | 7,36 Mach 0 21,90 Mach 3,0 | 0,663 | 5,303 | 4 000 | 1,0 | Нет | |
| Турбовентиляторный двигатель J-90 «Голиаф» | Установленный радиально | 2 600 | 4,5 | 2 000 | 7 | 50 | 360,0 Mach 0 | 8,16 Mach 0 | 0,583 | 132,273 | 12 600 | — | Да | |
| Двигатель CR-7 Р.А.П.И.Р.А.[Примечание 1] | Маленький | 6 000 | 2,0 | 2 000 | 20 | 50 | 105,00 Mach 0 465,64 Mach 3,75 | 5,35 Mach 0 23,74 Mach 3,75 | 0,669 | 4,015 | 3 200 | 3,0 | Нет |
- ↑ Двигатель R.A.P.I.E.R. является комбинацией ЖРД и ВРД. Показаны только параметры, относящиеся к ВРД.
Обратите внимание
Ядерные двигатели в крылатых ракетах. Досье — Биографии и справки
ТАСС-ДОСЬЕ. 19 июля 2018 года в Минобороны сообщили журналистам, что Россия готовится провести летные испытания опытных образцов усовершенствованной крылатой ракеты «Буревестник» с ядерным двигателем. В ведомстве указали, что малозаметная крылатая ракета с практически неограниченной дальностью, несущая ядерную боевую часть, является неуязвимой для всех существующих и перспективных систем как противоракетной, так и противовоздушной обороны.
Редакция ТАСС-ДОСЬЕ подготовила справочный материал о проектах использования ядерных двигателей в крылатых ракетах.
Ядерные двигатели
Идея использовать ядерные двигатели в авиации и космонавтике возникла в 1950-х годах вскоре после создания технологии управляемой атомной реакции. Плюсом такого двигателя является длительное время работы на практически не расходуемом в полете компактном источнике топлива, что означает неограниченную дальность полета. Минусами были большой вес и габариты атомных реакторов того времени, сложность их перезарядки, необходимость обеспечения биологической защиты обслуживающего персонала. С начала 1950-х годов ученые СССР и США независимо друг от друга изучали возможность создания разных типов атомных двигателей:
- ядерный прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ЯПВРД): в нем поступающий через воздухозаборник воздух попадает в активную зону реактора, нагревается и выбрасывается через сопло, создавая нужную тягу;
- ядерный турбореактивный двигатель: действует по похожей схеме, но воздух перед попаданием в реактор сжимается компрессором;
- ядерный ракетный двигатель: тяга создается за счет нагрева реактором рабочего тела, водорода, аммиака, других газов или жидкостей, которые затем выбрасываются в сопло;
- ядерный импульсный двигатель: реактивную тягу создают поочередные ядерные взрывы малой мощности;
- электрореактивный двигатель: вырабатываемая реактором электроэнергия используется для нагрева рабочего тела до состояния плазмы.
Наиболее подходящими для крылатых ракет и самолетов являются прямоточный воздушно-реактивный или турбореактивный двигатель. В проектах крылатых ракет предпочтение традиционно отдавалось первому варианту.
Советские проекты
В СССР работами по созданию ядерного прямоточного воздушно-реактивного двигателя занималось ОКБ-670 под руководством Михаила Бондарюка. ЯПВРД был предназначен для модификации межконтинентальной крылатой ракеты «Буря» («изделие 375»), которую с 1954 года проектировало ОКБ-301 под руководством Семена Лавочкина. Стартовый вес ракеты достигал 95 т, дальность должна была составить 8 тыс. км. Однако в 1960 году через несколько месяцев после смерти Лавочкина проект «обычной» крылатой ракеты «Буря» был закрыт. Создание же ракеты с ЯПВРД так и не вышло за рамки предэскизного проектирования.
Впоследствии специалисты ОКБ-670 (переименованного в КБ «Красная Звезда») занялись созданием ядерных ракетных двигателей для космических и боевых баллистических ракет, однако ни один из проектов так и не дошел до стадии испытаний. После смерти Бондарюка работы над авиационными ядерными двигателями были фактически прекращены.
К ним вернулись лишь в 1978 году, когда при НИИ тепловых процессов было образовано конструкторское бюро из бывших специалистов «Красной Звезды», занимавшееся прямоточными воздушно-реактивными двигателями. Одной из их разработок стал ядерный прямоточный воздушно-реактивный двигатель для более компактной, по сравнению с «Бурей», крылатой ракеты (стартовой массой до 20 т). Как писали СМИ, «проведенные исследования показали принципиальную возможность реализации проекта». Однако о ее испытаниях не сообщалось.
Само КБ просуществовало под различными названиями (НПВО «Пламя», ОКБ «Пламя-М») до 2004 года, после чего закрыто.
Опыт США
С середины 1950-х годов ученые Радиационной лаборатории в Ливерморе (штат Калифорния) в рамках проекта Pluto разрабатывали ядерный прямоточный воздушно-реактивный двигатель для сверхзвуковой крылатой ракеты.
К началу 1960-х годов были созданы несколько прототипов ЯПВРД, первый из которых — Tory-IIA — был испытан в мае 1961 года. В 1964 году начались испытания новой модификации двигателя — Tory-IIC, который смог проработать пять минут, показав тепловую мощность около 500 МВт и тягу в 16 т.
Однако вскоре проект был закрыт. Традиционно считают, что причиной этого как в США, так и в СССР стало успешное создание межконтинентальных баллистических ракет, способных доставить ядерные боезаряды на территорию противника. В этой ситуации межконтинентальные крылатые ракеты не выдержали конкуренции.
В России
1 марта 2018 года, выступая с посланием Федеральному собранию РФ, президент России Владимир Путин сообщил, что в конце 2017 года на Центральном полигоне Российской Федерации была успешно испытана новейшая крылатая ракета с ядерной энергоустановкой, дальность полета которой «является практически неограниченной». Ее разработка была начата после выхода США в декабре 2001 года из Договора об ограничении систем противоракетной обороны 1972 года. Название «Буревестник» ракета получила 22 марта 2018 года по итогам открытого голосования на сайте Минобороны.
Энергетическое образование
6. Реактивные двигатели
Реактивный двигатель — двигатель-движитель, создающий необходимую для движения силу тяги посредством преобразования потенциальной энергии топлива в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела. Рабочее тело с большой скоростью истекает из двигателя, и, в соответствии с законом сохранения импульса, образуется реактивная сила, толкающая двигатель в противоположном направлении. Для разгона рабочего тела может использоваться как расширение газа, нагретого тем или иным способом до высокой температуры (т.н. тепловые реактивные двигатели), так и другие физические принципы, например, ускорение заряженных частиц в электростатическом поле. Реактивный двигатель сочетает в себе собственно двигатель с движителем, то есть он создаёт тяговое усилие только за счёт взаимодействия с рабочим телом, без опоры или контакта с другими телами. По этой причине чаще всего он используется для приведения в движение самолётов, ракет и космических аппаратов.
Реактивный двигатель.ТРД J85 производства компании General Electric. Между 8 ступенями компрессора и 2 ступенями турбины расположена кольцевая камера сгорания.
В турбореактивном двигателе (ТРД, англоязычный термин — turbojet engine) сжатие рабочего тела на входе в камеру сгорания и высокое значение расхода воздуха через двигатель достигается за счёт совместного действия встречного потока воздуха и компрессора, размещённого в тракте ТРД сразу после входного устройства, перед камерой сгорания. Компрессор приводится в движение турбиной, смонтированной на одном валу с ним, и работающей на том же рабочем теле, нагретом в камере сгорания, из которого образуется реактивная струя. Во входном устройстве осуществляется рост статического давления воздуха за счёт торможения воздушного потока. В компрессоре осуществляется рост полного давления воздуха за счёт совершаемой компрессором механической работы. Степень повышения давления в компрессоре является одним из важнейших параметров ТРД, поскольку от него зависит эффективный КПД двигателя. Если у первых образцов ТРД (Jumo-004) этот показатель составлял 3, то у современных он достигает 40 (General Electric GE90). Для повышения газодинамической устойчивости компрессоров они выполняются двухкаскадными. Каждый из каскадов работает со своей скоростью вращения и приводится в движение своей турбиной. При этом вал 1-го каскада компрессора (низкого давления), вращаемого последней (самой низкооборотной) турбиной, проходит внутри полого вала компрессора второго каскада (высокого давления). Каскады двигателя так же именуют роторами низкого и высокого давления. Камера сгорания большинства ТРД имеет кольцевую форму и вал турбина-компрессор проходит внутри кольца камеры. При поступлении в камеру сгорания воздух разделяется на 3 потока. Первичный воздух — поступает через фронтальные отверстия в камере сгорания, тормозится перед форсунками и принимает непосредственное участие в формировании топливно-воздушной смеси. Непосредственно участвует в сгорании топлива. Топливо-воздушная смесь в зоне сгорания топлива в ВРД по своему составу близка к стехиометрической. Вторичный воздух — поступает через боковые отверстия в средней части стенок камеры сгорания и служит для их охлаждения путём создания потока воздуха с гораздо более низкой температурой, чем в зоне горения. Третичный воздух — поступает через специальные воздушные каналы в выходной части стенок камеры сгорания и служит для выравнивания поля температур рабочего тела перед турбиной. Из камеры сгорания нагретое рабочее тело поступает на турбину, расширяется, приводя её в движение и отдавая ей часть своей энергии, а после неё расширяется в сопле и истекает из него, создавая реактивную тягу. Благодаря компрессору ТРД (в отличие от ПВРД) может «трогать с места» и работать при низких скоростях полёта, что для двигателя самолёта является совершенно необходимым, при этом давление в тракте двигателя и расход воздуха обеспечиваются только за счёт компрессора. При повышении скорости полёта давление в камере сгорания и расход рабочего тела растут за счёт роста напора встречного потока воздуха, который затормаживается во входном устройстве (так же, как в ПВРД) и поступает на вход низшего каскада компрессора под давлением более высоким, чем атмосферное, при этом повышается и тяга двигателя.
Схема работы ТРД: 1. Забор воздуха; 2. Компрессор низкого давления; 3. Компрессор высокого давления; 4. Камера сгорания; 5. Расширение рабочего тела в турбине и сопле; 6. Горячая зона; 7. Турбина; 8. Зона входа первичного воздуха в камеру сгорания; 9. Холодная зона; 10. Входное устройство.
Турбо реактивные двигатели наиболее активно развиваются в качестве двигателей для всевозможных военных и коммерческих самолетов.
Реактивный самолет.Что такое ракетный двигатель?
Ракетный двигатель — это тип реактивного двигателя, который означает, что это реактивный двигатель, который создает тягу, выпуская высокоскоростной поток газа в направлении, противоположном желаемому направлению движения, продвигаясь вперед благодаря сохранению импульса. Отличительной особенностью ракеты является то, что ее движущая струя создается полностью из собственной массы ракетного двигателя, и ни одна из них не извлекается из внешней среды. Это отличается от других видов реактивных двигателей, таких как турбореактивные двигатели, турбовентиляторы и прямоточные реактивные двигатели, которые смешивают свое топливо со сжатым воздухом из атмосферы, чтобы сжечь свое топливо и произвести струю. Технология ракетного двигателя имеет важное значение для космического полета, потому что ракеты могут работать вне атмосферы. Ракеты также используются для таких целей, как фейерверки, оружие и высокоскоростные самолеты.
Существуют несколько форм ракетного двигателя. Наиболее часто используемый тип называется химическая ракета. Химическая ракета продвигается вперед химическими реакциями в своем топливе, которые производят тепло, создавая поток высокоскоростного выхлопа, который выпускается из задней части ракеты. Каждая химическая ракета несет в себе горючее топливо в качестве источника топлива. Это сочетается с еще более легковоспламеняющимся веществом, которое называется инициатором или воспламенителем. Инициатор зажигается, как правило, от электрической искры или пиротехнического заряда, а тепло, в свою очередь, зажигает пропеллент, который сгорает, создавая движительную вытяжную струю.
Химическими веществами-вытеснителями могут быть твердые вещества, жидкости или твердые вещества в сочетании с жидкостями или газами. В твердотопливной ракете твердое топливо, называемое зерном, хранится вместе с окисляющими химическими веществами, которые служат инициатором, в то время как жидкотопливные ракеты хранят жидкое топливо и инициатор в отдельных баках до тех пор, пока не настанет время выпустить их в камера сгорания для смешивания. В гибридных топливных ракетах используется твердое топливо, которое затем смешивается с жидким или газообразным инициатором, хранящимся в отдельном резервуаре, пока он не будет готов к использованию.
Наиболее распространенное твердое топливо, используемое сегодня, называется композитным пропеллентом перхлората аммония (APCP), которое относится к ряду различных химических смесей, которые включают в себя как пропеллент, так и инициатор. APCP обычно включает окислитель перхлорат аммония (NH 4 ClO 4 ), эластичные полимеры, называемые эластомерами, и порошкообразный алюминий или другие металлы. Жидкие ракетные топлива часто состоят из жидкого кислорода, смешанного с очищенным керосином или жидким водородом, или из тетроксида диоксида азота (N 2 O 4 ), смешанного с гидразином (N 2 H 4 ) или одним из его производных.
Твердотопливные ракеты были первой формой ракетного двигателя, но в значительной степени были вытеснены более эффективными жидкотопливными и гибридными конструкциями. Однако они по-прежнему широко используются для таких целей, как фейерверки и модельные ракеты, и иногда используются в космическом полете для запуска малой полезной нагрузки на орбиту или в качестве дополнения к жидкотопливной ракете с целью увеличения грузоподъемности. Например, космический челнок использует одну большую ракету на жидком топливе в окружении двух меньших ракет на твердом топливе, чтобы достичь орбиты.
Тепловая ракета использует топливо, которое нагревается от внешнего источника тепла, а не путем химических реакций в самом топливе. Ракеты с горячей водой, также называемые паровыми ракетами, используют воду в качестве топлива, нагревая ее для образования струй пара. Они часто используются в очень скоростных наземных транспортных средствах, таких как гонщики сопротивления. Электротермические ракеты используют электрические поля для производства нагретой плазмы, которая затем нагревает топливо для создания струи. Электротермические ракеты полезны для создания коротких импульсов тяги и обычно используются для таких целей, как контроль высоты на спутниках.
Несколько других типов тепловых ракет были предложены и могут в конечном итоге найти применение. Солнечная тепловая ракета использовала бы солнечную энергию в качестве источника тепла, либо подвергая ракетное топливо непосредственно солнечному излучению, либо используя солнечную энергию для питания теплообменника, который нагревал ракетное топливо. Солнечная энергия будет собираться и концентрироваться через зеркала или линзы, чтобы обеспечить достаточно концентрированного тепла. Тепловой ракетный двигатель также может питаться от энергии, передаваемой ему от внешнего источника через лазерные или микроволновые лучи. Тепловая ракета с ядерной установкой могла бы нагревать свое топливо энергией от ядерного реактора или от распада радиоактивных изотопов.
ДРУГИЕ ЯЗЫКИ
Школа инженерии Массачусетского технологического института | »Как работает реактивный двигатель?
Как работает реактивный двигатель?
Намного эффективнее, чем раньше. Читайте дальше…
Джейсон М. РубинРеактивные двигатели создают прямую тягу, всасывая большое количество воздуха и выбрасывая его в виде высокоскоростной струи газа. Их конструкция позволяет самолетам летать быстрее и дальше по сравнению с винтовыми самолетами. Их разработка и усовершенствование в течение последних 65 лет сделали коммерческие авиаперелеты более практичными и прибыльными, открыв мир для деловых путешественников и отдыхающих.
«Типичный реактивный двигатель — это газовая турбина», — говорит Джефф Дефо, научный сотрудник газотурбинной лаборатории Массачусетского технологического института. «Проще говоря, он состоит из компрессора, у которого есть лопасти, похожие на крылья, которые очень быстро вращаются. Это втягивает воздух и сжимает его, превращая его в газ под высоким давлением. Затем в газ впрыскивается топливо и зажигается. Это делает газ одновременно и высоким давлением, и высокотемпературным ».
Этот поток пламенного газа под высоким давлением и высокой температурой проходит теперь через турбину — по сути, через другой набор лопастей, — которая отбирает энергию из газа, снижая давление и температуру.«Турбина втягивает газ через двигатель и выходит обратно через сопло, которое заметно увеличивает скорость за счет давления — давление уменьшается, а скорость увеличивается», — говорит Дефо. «Это сила выброса газа, которая обеспечивает тягу для движения самолета вперед».
Помимо компрессии / воспламенения топлива / мощности турбины реактивного двигателя, оболочка вокруг него также делает его более эффективным, чем открытый пропеллерный двигатель. «Без оболочки винт« видит »приближающийся к нему воздух с любой скоростью, — говорит Дефо.«Это ограничивает скорость вращения воздушного винта до того, как величина результирующей тяги уменьшится, ограничивая скорость полета самолета. Поскольку оболочка реактивного двигателя обеспечивает движение воздуха, поступающего в двигатель, с почти одинаковой скоростью независимо от скорости полета, самолет может летать быстрее ».
В наши дни реактивные двигатели даже более продвинуты, чем базовая конструкция турбины, описанная выше. Теперь у них есть огромные вентиляторы спереди, и вместо того, чтобы стрелять напрямую из задней части, он проходит через вторую турбину, которая приводит в действие вентилятор спереди.В то время как старые реактивные двигатели забирали меньше воздуха и сильно его ускоряли, новые реактивные двигатели забирают больше воздуха и немного ускоряют его. В результате двигатель потребляет гораздо меньше энергии. «До 1970-х годов для полетов через Тихий океан требовались остановки для дозаправки», — отмечает Дефо.
В лаборатории газовых турбин Дефо и его коллеги работают над тем, чтобы сделать реактивные двигатели тише и еще более эффективными, исследуя изменения конструкции, такие как снятие двигателей с крыльев и их размещение рядом с фюзеляжем, где молекулы воздуха замедляются. трением.Самые большие реактивные двигатели могут иметь вентиляторы диаметром более десяти футов, но они также могут быть достаточно маленькими, чтобы поместиться в ладони. Полезно отметить, что массивные газовые турбины, построенные по тем же принципам, что и двигатели реактивных самолетов, также используются для выработки электроэнергии на электростанциях, работающих на природном газе.
Спасибо 21-летнему Кумару Вишалу из Патны, Индия, за этот вопрос.
Опубликовано: 14 февраля 2012 г.
Реактивный двигатель| Encyclopedia.com
Научный принцип
Ракеты
Прямоточные реактивные двигатели
Турбореактивные двигатели
Турбореактивные двухконтурные двигатели
Форсажные камеры
Турбовинтовые двигатели
Ресурсы
Реактивный двигатель является тепловым двигателем, который движется вперед. утечка горячих газов из задней части двигателя.Существуют два основных типа реактивных двигателей: воздушно-реактивный двигатель и ракетный. В воздушно-реактивном двигателе воздух, поступающий в переднюю часть двигателя, используется для сжигания топлива внутри двигателя, производя горячие газы, необходимые для движения. В ракете воздух не нужен для приведения в движение. Вместо этого
внутри ракетного двигателя происходит какая-то химическая, ядерная или электрическая реакция. Горячие газы, образующиеся в результате этой реакции, выходят из двигателя сзади, обеспечивая двигателю его тягу или поступательный импульс.Некоторые авторитетные источники оставляют за собой термин «реактивный двигатель» для первого из этих двух типов — «воздушно-реактивный двигатель». Воздушно-реактивные двигатели используются для самых быстрых коммерческих и военных самолетов, имеющихся в настоящее время.
Изобретателями реактивного двигателя считаются офицер и изобретатель Королевских ВВС сэр Фрэнк Уиттл (1907–1996) и американский ученый и изобретатель немецкого происхождения Ганс Иоахим Пабст фон Охайн (1911–1998). Работая независимо друг от друга, Охайн обычно считается разработчиком первого действующего реактивного двигателя, в то время как Уиттл был первым (в 1930 году), запатентовавшим турбореактивный двигатель, а Охайн запатентовал его в 1936 году.Однако реактивный самолет Охайна впервые взлетел в 1939 году, а реактивный самолет Уиттла — позже в 1941 году.
Научный принцип, на котором работает реактивный двигатель, был впервые изложен в научных терминах английским физиком и математиком сэром Исааком Ньютоном (1642–1727) в 1687 году. Согласно третьему закону Ньютона, на каждое действие существует равное и противоположное противодействие. Этот принцип можно проиллюстрировать на примере воздушного шара, наполненного воздухом. Пока горловина воздушного шара связана, газы (воздух) внутри воздушного шара равномерно прижимаются ко всем сторонам воздушного шара, и никакого движения не происходит.Однако, если горловина баллона отвязана, газы начинают выходить из баллона. По Ньютону, утечка газов из воздушного шара — это действие. Равная и противоположная реакция, возникающая в результате утечки газов, — это движение воздушного шара в направлении, противоположном направлению движения газов. То есть, когда воздух движется наружу в одном направлении, воздушный шар движется наружу в противоположном направлении.
Ракеты можно условно разделить на две категории: те, которые используют химическую реакцию в качестве источника энергии, и те, которые используют какой-либо другой источник энергии.Примером первых являются ракеты, которые работают за счет химической реакции между жидким кислородом и жидким водородом. Когда эти два химических вещества вступают в реакцию друг с другом, они производят очень горячий пар (водяной пар). Выход пара из задней части ракеты обеспечивает движущую силу, которая движет реактивный двигатель вперед.
Химические ракеты используют жидкое топливо, такое как ракета, описанная выше, или твердое топливо. Примером последних являются твердотопливные ракеты, используемые для вывода космических кораблей на орбиту.Эти ракеты содержат горючее, состоящее из смеси алюминиевого металла (горючее), перхлората аммония (окислитель) и пластмассовой смолы (связующего).
Ядерные и электрические ракеты являются примерами реактивных двигателей, в которых используется нехимический источник движения. В ядерной ракете, например, источник ядерной энергии, такой как реактор деления или термоядерного синтеза, используется для нагрева рабочей жидкости, такой как жидкий водород. Горячие газы, образующиеся в этом процессе, затем выпускаются из задней части ракеты, обеспечивая ее прямую тягу.
Были сконструированы различные виды электрических ракет. В одном из типов жидкость в двигателе сначала ионизируется. Образованные таким образом ионы притягиваются и / или отталкиваются сильными электростатическими полями, создаваемыми внутри двигателя. Утечка ионизированной жидкости обеспечивает ракету тягу вперед.
Самым простым из всех реактивных двигателей является ПВРД. ПВРД состоит из длинной металлической цилиндрической трубы, открытой с обоих концов. Трубка вздувается посередине и сужается с обоих концов.Эта форма заставляет воздух, поступающий в переднюю часть двигателя, расширяться и создавать более высокое давление в центре двигателя. Внутри двигателя сжатый воздух используется для сжигания топлива, обычно материала, подобного керосину. Горячие газы, образующиеся при сгорании в двигателе, затем выходят из задней части двигателя. Эти выходящие газы можно сравнить с воздухом, выходящим из резинового баллона. Когда газы покидают заднюю часть реактивного двигателя (выход из сопла), они продвигают сам двигатель в прямом направлении.
Когда ПВРД остановлен, воздух не попадает в переднюю часть двигателя, и двигатель не обеспечивает тяги. Однако, как только двигатель перемещается по воздуху, он начинает работать более эффективно. По этой причине прямоточные воздушно-реактивные двигатели обычно используются для самолетов, которые движутся с очень высокой скоростью.
Типичный сегодня ПВРД имеет длину около 13 футов (4 м), диаметр около 39 дюймов (1 м) и вес около 1000 фунтов (450 кг). ПВРД этой конструкции способен развивать тягу в 9000 ньютонов (Н) (около 2000 фунтов), обеспечивая максимальную скорость около 4 Маха на больших высотах.
Можно предположить, что одним из способов повышения эффективности реактивного двигателя было бы увеличение скорости, с которой выхлопные газы выводятся из двигателя. На самом деле это не так. Авиационные инженеры обнаружили, что большая масса газа, движущаяся с меньшей скоростью, создает большую тягу в двигателе. Модификация, разработанная для достижения этого эффекта, называется турбореактивным. Основное различие между турбореактивным двигателем и прямоточным воздушным двигателем состоит в том, что первый содержит компрессор, прикрепленный к турбине.Компрессор состоит из нескольких рядов металлических лопаток, прикрепленных к центральному валу. Вал, в свою очередь, прикреплен к турбине в задней части компрессора. Когда воздух попадает во входное отверстие турбореактивного двигателя, часть его направляется в ядро двигателя, где расположен компрессор. Компрессор уменьшает объем воздуха и отправляет его в камеру сгорания под высоким давлением.
Выхлопные газы, образующиеся в камере сгорания, выполняют две функции. В первую очередь они выходят из задней части патронника, как в ПВРД, обеспечивая двигателю прямую тягу.При этом газы проходят над лопатками турбины, заставляя ее вращаться вокруг своей оси. Вращающаяся турбина приводит в действие компрессор в передней части двигателя, обеспечивая непрерывное сжатие нового поступающего воздуха. В отличие от поршневого двигателя, который имеет такты увеличения мощности и такты выпуска, описанный здесь турбореактивный двигатель работает непрерывно. Следовательно, он не подвержен вибрациям, характерным для винтового самолета с поршневым двигателем.
Реактивный двигатель можно сделать более эффективным, добавив большой вентилятор, окруженный металлическим кожухом в передней части двигателя.Вентилятор чем-то похож на пропеллер, за исключением того, что у него гораздо больше лопастей, чем у простого пропеллера. Вентилятор прикреплен к валу, который также приводится в движение турбиной в задней части двигателя. Когда выхлопные газы из камеры сжатия вызывают вращение турбины, энергия вращения передается не только компрессору, как описано выше, но также и вентилятору в передней части двигателя.
Вращающийся вентилятор втягивает больше воздуха в двигатель, причем часть его проходит по пути, описанному выше.Однако часть воздуха обходит компрессор и направляется прямо к задней части двигателя. Там он соединяется с выхлопными газами из камеры сгорания, увеличивая общую тягу двигателя.
Турбореактивный реактивный двигатель имеет то преимущество, что он работает более эффективно и тише, чем турбореактивный. Однако они тяжелее и дороже, чем турбореактивные. Как следствие, турбовентиляторные двигатели обычно используются только на более крупных коммерческих и военных самолетах (например, бомбардировщиках), в то время как турбореактивные двигатели являются предпочтительным двигателем для более мелких самолетов, таких как небольшие коммерческие самолеты и военные истребители.
Сжигание в любом воздушно-реактивном двигателе весьма неэффективно. Из всего кислорода, поступающего в переднюю часть двигателя, не более четверти фактически используется для сжигания топлива в двигателе. Таким образом, чтобы сделать процесс более эффективным, некоторые реактивные двигатели также оснащены дожигателем. Форсажная камера расположена непосредственно за турбиной в реактивном двигателе. Он состоит из трубок, из которых топливо впрыскивается в горячие выхлопные газы, выходящие из труб. Сгорание происходит в форсажной камере, как и в камере сгорания, обеспечивая двигателю дополнительную тягу.В типичном реактивном двигателе умеренного размера форсажная камера может увеличить взлетную тягу с примерно 50 000 Н (11 000 фунтов) до примерно 70 000 Н (15 500 фунтов).
Когда в 1940-х годах впервые появились реактивные двигатели, они были не очень эффективны. Фактически, стоимость
КЛЮЧЕВЫЕ УСЛОВИЯ
Форсажная камера — устройство, добавленное в задней части реактивного двигателя, которое добавляет дополнительное топливо к выхлопным газам, повышая эффективность сгорания двигателя.
Ramjet — простой тип воздушно-реактивного двигателя, в котором поступающий воздух сжимается и используется для сжигания реактивного топлива, такого как керосин.
Турбореактивный двухконтурный двигатель — тип воздушно-реактивного двигателя, который содержит большой вентилятор в передней части двигателя, приводимый в действие турбиной в задней части двигателя.
Turbojet — тип воздушно-реактивного двигателя, в котором некоторые из выхлопных газов, производимых в двигателе, используются для приведения в действие компрессора, с помощью которого поступающий воздух уменьшается в объеме и повышается давление.
Турбовинтовой — Двигатель, в котором воздушно-реактивный двигатель используется для приведения в действие обычного винтового самолета.
Управление реактивным самолетом было настолько велико, что его можно было оправдать только в военных целях. В то время коммерческие авиакомпании решили пойти на компромисс между хорошо испытанными поршневыми двигателями, которые они тогда использовали, и более мощными, но более дорогими реактивными двигателями. Результатом стал турбовинтовой двигатель. В турбовинтовом двигателе обычный пропеллер прикреплен к турбине турбореактивного двигателя. Когда турбина вращается в результате серии реакций, описанных выше, она вращает пропеллер самолета.Эта комбинация позволяет достичь гораздо большей скорости гребного винта, чем это возможно с простыми винтами с поршневым приводом. Проблема в том, что на высоких скоростях вращения у пропеллеров возникают такие серьезные проблемы с завихрением, что они фактически начинают замедлять самолет. Таким образом, максимальная эффективная скорость, на которой могут работать турбовинтовые самолеты, составляет менее 450 миль в час (724 км / ч).
КНИГИ
Кампсти, Николас А. Реактивное движение: Простое руководство по аэродинамической и термодинамической конструкции и характеристикам реактивных двигателей. Кембридж: Издательство Кембриджского университета, 2000.
Флэк, Рональд Д. Основы реактивного движения с приложениями. Нью-Йорк: Издательство Кембриджского университета, 2005.
Мейерс, Роберт А., изд. «Реактивный двигатель.» В энциклопедии Physical Science and Technology San Diego, CA: Academic Press, 2002.
OTHER
Bucknell University . «История реактивного двигателя».
Исследовательский центр Гленна, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. «Газотурбинный двигатель». 16 марта 2006 г.
HowStuffWorks Inc. «Как работают газотурбинные двигатели».
Дэвид Э. Ньютон
Ракетный двигатель будущего дышит воздухом, как реактивный двигатель
Адониос Карпетис, аэрокосмический инженер Техасского университета A&M и эксперт по высокоскоростному сгоранию, также сомневается в возможности создания Фенриса. двигатель.Он отмечает, что, хотя ракеты проводят большую часть своего времени, двигаясь со сверхзвуковой или гиперзвуковой скоростью, сама камера сгорания не испытывает таких условий. Это не относится к гиперзвуковым воздушно-реактивным двигателям, которые испытывают гиперзвуковой поток воздуха в самом двигателе. Это была серьезная техническая проблема для компаний, создающих гиперзвуковые ГПВРД, и во время полета с ней также столкнется воздушно-реактивный двигатель, такой как Фенрис. «Одно статическое огневое испытание устройства Fenris было проведено на нулевой скорости, — говорит Карпетис.«Что произойдет, когда устройство Fenris станет действительно сверхзвуковым и воздух устремится в него через входное отверстие на высоких скоростях? Простое предположение может предсказать ухудшение поведения, быстро уменьшив удельный импульс 600 секунд до некоторого меньшего значения».
Существует долгая история организаций с большими деньгами и большим опытом, которые изо всех сил пытались воплотить в жизнь воздушные ракетные двигатели. В 1980-х годах НАСА и партнерство британских аэрокосмических компаний разрабатывали концепции космических самолетов SSTO, которые могли бы заменить космический шаттл.Транспортное средство НАСА, известное как Национальный аэрокосмический самолет, было разработано для использования воздушно-реактивного двигателя для ускорения в 25 раз скорости звука и выхода на орбиту без ракетного двигателя. Британский автомобиль, получивший название Horizontal Take-Off and Landing (или Hotol), должен был иметь гибридный двигатель, сочетающий в себе аспекты реактивного двигателя и ракетного двигателя.
Бюджетные ограничения убили обе программы по созданию космических самолетов еще до того, как они были построены, но Алан Бонд, один из ведущих инженеров Hotol, не мог отказаться от этой идеи.В 1989 году Бонд основал Reaction Engines, чтобы построить новый воздушно-реактивный двигатель на основе разработок Хотола. Он предполагал использовать двигатель на концептуальном космическом самолете, который он назвал Skylon, который выглядит как ракета, оснащенная воздушным двигателем на концах двух узких крыльев. Двигатель Skylon известен как Synergetic Air Breathing Rocket Engine или Sabre, и хотя космоплан все еще является не более чем концепцией, двигатель вполне реален.
Идея Sabre состоит в том, чтобы использовать воздушно-реактивный режим двигателя, чтобы разогнать космический корабль до гиперзвуковых скоростей в нижних слоях атмосферы, а затем переключиться на полноценный ракетный режим на краю космоса.Концептуально это просто, но дьявол кроется в деталях. Например, когда двигатель разгоняет самолет до гиперзвуковых скоростей на малых высотах, температура воздуха приближается к 1800 градусам по Фаренгейту, что достаточно для того, чтобы расплавить компоненты двигателя. Чтобы решить эту проблему, Sabre использует предварительный охладитель для снижения температуры воздуха за счет циркуляции водородного топлива через двигатель. Это понижает температуру воздуха до температуры окружающей среды на высоте около -200 градусов по Фаренгейту. «Фактически основной двигатель не знает, что он летает гиперзвуком», — говорит Шон Дрисколл, директор по программам в Reaction Engines.«Об этом позаботится предварительный охладитель».
После того, как воздух понижается до приемлемой температуры, он подается в компрессор для повышения давления газа, как в обычном реактивном двигателе. Затем он направляется в камеру сгорания ракеты, где смешивается с жидким водородным топливом и воспламеняется для создания тяги. К тому времени, когда аппарат достигает гиперзвуковой скорости, атмосфера становится слишком разреженной для воздушного двигателя, и система переключается на бортовой бак с окислителем для заключительного этапа полета в космос.
5 фактов о реактивных двигателях | Блог
Реактивные двигатели являются обычным компонентом большинства коммерческих самолетов. Они предназначены для создания тяги за счет сжигания топлива и кислорода в герметичной камере, известной как камера сгорания. Выбрасывая выхлопные газы, реактивный двигатель продвигает самолет вперед. Ниже приведены пять фактов о реактивных двигателях и их работе.
# 1) 30,000 лошадиных сил
Реактивные двигатели нередко развивают мощность более 30 000 лошадиных сил.Для сравнения: в большинстве легковых и грузовых автомобилей используются двигатели мощностью от 100 до 200 лошадиных сил. Самолеты, конечно, нуждаются в более мощных и мощных двигателях из-за их веса. Они весят больше, чем легковые и грузовые автомобили. Для создания достаточного количества силовой установки требуются двигатели большой мощности.
# 2) Запатентовано в начале 1900-х годов
Первый патент на реактивный двигатель был подан в начале 1900-х годов Максин Гийом. В своем патенте Гийом предложил осевой турбореактивный двигатель для использования в самолетах.Гийом никогда не создавал этот реактивный двигатель, но его патент послужил основой для появления других реактивных двигателей.
# 3) Дорого
Неудивительно, что реактивные двигатели стоят дорого. Хотя стоимость варьируется, большинство реактивных двигателей имеют цену от 10 до 40 миллионов долларов каждый. А поскольку большинство коммерческих самолетов используют несколько двигателей, стоимость производства может быть довольно высокой. Компании-производители авиакосмической промышленности должны использовать несколько реактивных двигателей в каждом коммерческом самолете, что приводит к высокой стоимости коммерческих самолетов, которым они их продают.
# 4) Несколько типов
Не все реактивные двигатели одинаковы. Есть несколько типов реактивных двигателей, каждый из которых работает по-своему. На некоторых самолетах используются воздушно-реактивные двигатели. Они очень эффективны и обеспечивают приличную тягу. На других самолетах используются газотурбинные двигатели. Газотурбинные двигатели — это тип роторного двигателя, который генерирует тягу за счет сгорания. Пожалуй, самый распространенный тип реактивного двигателя — турбореактивный. Турбореактивные двигатели предназначены для сжатия воздуха, который они смешивают с топливом, чтобы вызвать сгорание.Турбореактивные двигатели сжигают эту смесь топлива и сжатого воздуха для создания тяги, которая приводит в движение соответствующий самолет по воздуху.
# 5) Отношение тяги к массе
Все реактивные двигатели имеют удельную тягу. Как следует из названия, это измерение тяги реактивного двигателя по отношению к его массе. Более тяжелые реактивные двигатели требуют большей тяги. Если реактивный двигатель не может обеспечить достаточную тягу, он может не бороться с удержанием самолета в воздухе. Реактивные двигатели могут иметь удельную тягу 1.От 8 до более 100.
Реактивный двигатель: футуристическая технология, застрявшая в прошлом
«Falcon Heavy, в грохоте грома переносит амбиции SpaceX на орбиту». Так читает New York Times заголовок о самом большом зрелище недели. Последняя ракета Илона Маска взорвалась в атмосфере, а культовая песня Дэвида Боуи «Space Oddity» играла с автоповтором, которую никто не слушал. Толпа аплодировала, когда ракета взорвалась при взлете — не меньше Tesla Roadster в качестве полезной нагрузки — и снова взревела, когда ускорители благополучно вернулись на Землю.
Звук реактивного движения может быть завораживающим и незабываемым. Во время недавней поездки в Вашингтон, округ Колумбия, я отчетливо почувствовал череду грохотов в небе каждое утро ранним утром: устойчивые звуки первых рядов коммерческих авиалайнеров, взлетающих из национального аэропорта Рейгана через Потомак. В этом нет ничего необычного: просто стон турбовентиляторных двигателей, превращающих наружный воздух в тягу, чтобы авиалайнер мог подняться после взлета.
Может показаться глупым даже замечание по этому поводу.Это случается со мной чаще, чем я бы хотел признаться: я слышу грохот реактивного двигателя над головой, смотрю вверх и говорю: «Ух ты!» Неандерталец. Но этот глухой рев означает поистине удивительный подвиг, происходящий каждый день в регулярном и плотном графике. Это рабочие лошадки в небе, перевозящие людей и грузы по всей планете для работы и отдыха, рутинная работа и долг, смешанные с фантазиями об отдыхе и удовольствиях. Турбореактивные двигатели перемещают кузова и ящики по всему миру.
И все же вот что странно: те же технологии, которые буквально толкают людей и предметы в космос и будущее, также могут удерживать людей от по-настоящему радикальных и перспективных инноваций.
В последнее время появилось много шума о новых разработках в области электрических ТРДД. Усовершенствование привело бы к более тихому и экономичному режиму реактивного движения — и, следовательно, к более дешевому и менее загрязняющему виду путешествия по воздуху. Рекламные ролики продуктов часто показывают энергетические диаграммы с жирными зелеными стрелками и линиями или гладкие самолеты, парящие над зелеными холмистыми ландшафтами.Rolls-Royce, например, сотрудничает с Siemens и Airbus в разработке гибридного самолета, на котором один из четырех газотурбинных двигателей — турбовентиляторный, окрашенный в зеленый цвет, — будет приводиться в действие исключительно электрической энергией. Самолет будет иметь три обычных газовых турбовентиляторных двигателя в качестве резервных, поскольку компании тестируют экологически чистый двигатель на предмет стресса, безопасности и надежности. Цель состоит в том, чтобы запустить этот испытательный самолет к 2020 году, что предполагает, что технология может быть использована в течение следующих двух десятилетий.
Модель этого испытательного самолета — British Aerospace 146 или BAe-146.Это небольшой самолет средней и малой дальности, рассчитанный на 70–112 мест, чаще всего используется на региональных маршрутах. Это своеобразный самолет, напоминающий миниатюрный грузовой реактивный самолет, с высокорасположенной консолью и четырьмя сравнительно небольшими двигателями. Это довольно старый самолет, впервые взлетевший в 1981 году и больше не находящийся в коммерческой эксплуатации в Соединенных Штатах. Только 144 из 387 построенных самолетов все еще находятся в эксплуатации по всему миру. Другими словами, испытания экологичных двигателей не проводятся на широкофюзеляжных основных авиалайнерах — типах самолетов, где настоящие деньги получают авиакомпании, а также производители самолетов и турбовентиляторных двигателей.Вместо этого устаревший самолет используется для испытания новой силовой установки. Таким образом, это инвестиции в экологически чистую энергию, но, возможно, более символические, чем реалистичные с точки зрения широкого и экономичного использования.
Конечно, более крупное оборудование также подвергается обновлению и инновациям. Rolls-Royce разрабатывает новую коробку передач Power Gearbox, которая к 2025 году увеличит топливную экономичность их больших турбовентиляторных двигателей по сравнению с моделью Trent 700 20-летней давности.
Что касается своих новых турбовентиляторных двигателей Trent 7000, разработанных для широкофюзеляжного Airbus A330neo (от 250 до 440 пассажиров), Rolls-Royce уверенно заявляет, что эти двигатели «рассчитаны на будущее с точки зрения шума и выбросов, с большим запасом по сравнению с нынешним и будущие экологические цели / законодательство.Компания Rolls-Royce подтвердила, что этот турбовентиляторный двигатель был разработан с учетом требований предполагаемых нормативов выбросов и шума, которые еще не были ужесточены. Это предполагает ухудшение положения дел (увеличение загруженности воздушного движения, повышение экологической актуальности и т. Д.) И уверенность покупателей в том, что все это уже запланировано и встроено в двигатель. Это равносильно тому, чтобы справиться с трагедией того, что надвигается, а затем поздравить себя с тем, что вы так готовы к этому. Это любопытный способ подумать о будущем, если вы сделаете паузу, чтобы поразмышлять над ним.
И, конечно же, даже несмотря на то, что производители турбовентиляторных двигателей и самолетов в одинаковой степени призывают к более чистым технологиям, их цель не в сокращении количества авиаперелетов. Что касается модели A330, Airbus имеет 1694 заказа на эти самолеты, из которых только 1373 выполнены. Неявное сообщение: спрос не был удовлетворен, а это значит, что нужно строить больше самолетов и быстрее. И это представлено как постоянное состояние. Производитель авиакомпаний никогда не будет стремиться удовлетворить потребности всех авиакомпаний раз и навсегда, а будет продолжать производить новые самолеты до бесконечности.Таким образом, даже если будущие самолеты будут оснащены относительно более чистыми турбовентиляторными двигателями Trent 7000, предполагается — цель — поднять в небо еще больше A330. Это несколько усложняет прямую задачу по поражению «экологических целей», как выражается Rolls-Royce. Индивидуально, конечно — но все вместе, если в небе больше самолетов?
Авиационные футуристы могут возразить, что по мере вывода из эксплуатации старых самолетов новые, более эффективные самолеты просто заменят их, и что объединение сократит общее количество полетов и устранит ненужные маршруты.Однако ясно, что Airbus и Boeing вряд ли откажутся от нового бизнеса или замедления производства. Подумайте, как Airbus смело заявляет, что их семейство A320 является «самым продаваемым самолетом всех времен в мире»; а затем посмотрите, как Boeing демонстрирует свой рог изобилия клиентов для своего сопоставимого 737 следующего поколения. Очевидно, это гонка за рост , а не только за эффективность.
Турбореактивные двухконтурные двигатели — звуковое напоминание о парадоксе прогресса. Как бы сильно люди ни хотели испытывать новые вещи, они должны использовать для этого старые инструменты и средства.Иногда эти инструменты и средства могут действовать как шоры. Люди привязаны к существующим шаблонам, инфраструктуре и системам, даже если они хотят или должны делать что-то новое и действительно инновационное.
Покидая Вашингтон несколько дней спустя, я был поражен красотой международного аэропорта имени Ээро Сааринена имени Даллеса на рассвете. Как он поднимается с земли, как архитектурно возвещает грандиозный проект полета. Это похоже на гимн реактивному веку, своего рода живой памятник.
Однако, пока я пробирался через контрольно-пропускной пункт к своим воротам, мне пришло в голову, насколько путешественники застряли в этом странном моменте прошлого, в этом стремлении середины 20-го века, которое является путешествием на реактивном самолете. Инновации в конструкции и технологии турбовентиляторных двигателей могут быть благими намерениями и дальновидными, по крайней мере, в некотором смысле. И реальная работа, которую турбовентиляторные двигатели выполняют изо дня в день, час за часом безостановочно мчась по небу, — это не что иное, как невероятное с технической точки зрения.Но в то же время шум полета действительно не может не напоминать людям о том, что несколько десятилетий назад пережило свой расцвет.
Горькая правда заключается в том, что путешествия по воздуху, вероятно, не станут намного лучше в ближайшие годы. Возможно, он достиг определенных пределов с точки зрения скорости, экономичности и комфорта. Есть множество признаков того, что это так: изменение климата, ограниченные ресурсы, ограничения в землепользовании, неравенство в благосостоянии и так далее. Недавно появились новости о проблемах с двигателями Rolls-Royce Trent 1000, которыми оснащен Boeing 787, который был впервые представлен в 2011 году: лопасти турбины на двух отдельных самолетах сломались во время полета, что привело к сильным вибрациям, и самолет прекратил работу. путешествия.В отношении этих недавних инцидентов Уоррен Ист, исполнительный директор Rolls-Royce, признал очевидную, но неприятную правду о деталях ТРДД: «Они изнашиваются».
Несмотря на все бахвальство Илона Маска и даже невероятное инженерное великолепие достижений SpaceX, в одну из презентаций Маска о «создании многопланетной жизни» проскользнула странная деталь: описана герметичная зона секции полезной нагрузки его планируемого космического корабля на Марс. как «больше, чем салон Airbus A380.«Этот факт должен быть впечатляющим, но он не совсем соответствует ожидаемой продолжительности полета на Марс. От трех до шести месяцев путешествия на суперджамбо-лайнере? Нет, спасибо. Шестнадцать часов в A380 уже могут довести человека до безумия, независимо от того, насколько роскошны его помещения. Аналогичным риторическим ходом масса звездной ракеты на этой неделе Falcon Heavy была объяснена сравнением с 737 — одним из самых узнаваемых коммерческих авиалайнеров Boeing, эксплуатируемых сегодня. Вообразить многоразовую космическую ракету как нечто большее, чем выровненный по вертикали юго-западный самолет, действительно приводит звезды к земле.Амбиции и технологические чудеса ракет Маска отягощены багажом коммерческих рейсов 20-го века.
На данный момент кажется, что цель авиапутешествий человека состоит в том, чтобы поддерживать его любой ценой — как будто человечество все еще движется в другое место, в новое место. Rolls-Royce планирует «привести в движение самолеты будущего», как смело говорится в заявлении компании. И SpaceX, безусловно, усердно работает над созданием еще одного аспекта этого будущего. Но действительно ли будущее здесь является чем-то революционным?
Вне зависимости от того, заключен ли он в мечты миллиардера-технолога или укрыт в зубчатом колесе турбовентиляторного двигателя нового поколения, рев будущего становится неуклюже приглушенным.Это очень похоже на настоящее или, может быть, даже больше на прошлое. При таком понимании возникает извращенный смысл, почему Маск отправил машину в открытый космос, никуда не поехав, как если бы раз и навсегда освятил ХХ век как последний рубеж.
Предотвращение травм двигателя от заглатывания при работе вблизи самолетов
История показала, что несоблюдение правил техники безопасности меры предосторожности, такие как хорошее общение и осведомленность опасные зоны вблизи работающего реактивного двигателя, могут привести к серьезным травмам или смерти.Риск проглатывания может быть предотвращается при соответствующем обучении и соблюдении техники безопасности меры предосторожности и опасные зоны, указанные в применимом самолете Руководство по техническому обслуживанию (AMM), глава 71, процедуры. Несмотря на то что эта статья написана в основном о 737 зонах опасности двигателя, риск проглатывания существует на всех моделях самолетов.
ВСЕ НАЗЕМНЫЙ ПЕРСОНАЛ, РАБОТАЮЩИЙ ВБЛИЗИ САМОЛЕТОВ, ДОЛЖЕН ЗНАТЬ РАСПОЛОЖЕНИЕ ОПАСНЫХ ЗОН НА ВПУСКЕ ДВИГАТЕЛЯ.
Фред Циммер
Ведущий инженер, Сервисная инженерия, Движение
Сотрудники авиакомпаний и аэропортов работают над коммерческими авиалайнеры каждый день по всему миру без происшествий.Однако, пренебрегая отсутствием опасных зон впуска двигателя или самоуспокоенности работа рядом с работающими двигателями может привести к тяжелая травма или смерть.
Было зарегистрировано 33 приема внутрь личный состав в двигатель на самолетах 737-100 / -200 с 1969 г. Некоторые из этих приемов пищи нанесли серьезные травмы, и в результате одного из них летальный исход. Также было четыре сообщения о смертельных исходах. инциденты с заглатыванием на 737-300 / -400 / -500 и Самолеты 737 нового поколения.Самый последний смертельные случаи произошли в 2006 году.
В этой статье подчеркивается важность предотвращения опасные зоны впуска двигателя при работе на или вблизи работающих двигателей и дает рекомендации для предотвращения заглатывания двигателя.
ОПАСНОСТЬ ПРОГЛАТЫВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ БЛИЖАЙШИЕ САМОЛЕТЫ
При работе реактивного двигателя создается низкое давление воздуха. площадь на входе. Эта зона низкого давления вызывает большое количество воздуха из области вперед впускного кожуха, чтобы войти в двигатель.Воздух что рядом с впускным кожухом движется намного выше скорость, чем воздух, который находится дальше от впускного отверстия. В качестве в результате мощность всасывания двигателя мала пока один не приблизится к впускному отверстию, где всасывание значительно увеличивается.
Из-за опасной тяги двигателя всасывание, важно для наземного персонала работающие возле пассажирских авиалайнеров с действующими двигатели держаться на безопасном расстоянии от носа область двигателя, чтобы избежать травм или смерть.Это особенно важно в самолетах. с малым клиренсом, в том числе 737. Кроме того, существует гораздо больший потенциал для серьезные или смертельные травмы при попадании внутрь CFM56 двигатель возникает из-за того, что CFM56 не имеет входные направляющие лопатки. JT8D имеет 19 стационарных входов направляющие лопатки, предоставившие заглатываемый персонал некоторая защита от смертельного контакта с вращающийся вентилятор.Как работает реактивный двигатель?
Современная авиация обязана своим успехом реактивному двигателю.Первоначально эта технология была разработана в конце 1930-х — начале 1940-х годов для использования в военных целях во время Второй мировой войны, но с тех пор она стала двигателем революции пассажирских самолетов.
Существует много различных вариантов реактивного двигателя, но наиболее часто используемый в пассажирских самолетах называется турбовентиляторным (потому что он содержит турбину и вентилятор). Приведенное ниже описание относится, в частности, к турбовентиляторным двигателям, но в большей степени оно применимо в более общем плане.
Так как же работают эти чудеса инженерной мысли?
На самом простом уровне принцип работы реактивного двигателя можно свести к четырем словам: сосать, сжимать, трясти, дуть.Давайте разберемся, что это значит.
Следуйте за воздухом: воздушный поток через вентилятор, компрессор, камеру сгорания и турбину приводит в движение реактивный двигатель.
Кредит: Ivcandy / Getty
Сосать
Когда вы смотрите на реактивный двигатель, первое, что вы обычно замечаете, это то, что передняя часть представляет собой гигантский многолопастный вентилятор, расположенный внутри так называемого воздухозаборника. Лопасти действуют точно так же, как лопасти пропеллера или настольного вентилятора, всасывая воздух и выталкивая его с другой стороны на высокой скорости.Однако у вентилятора в реактивном двигателе гораздо больше лопастей, чем у настольного вентилятора: часто их больше 20. Думайте о вентиляторе как о пропеллере на стероидах.
В большинстве современных реактивных двигателей только вентилятор может генерировать до 90% тяги или «толкающей мощности» двигателя. Чтобы выяснить, откуда берутся остальные 10%, мы должны продолжать следить за воздухом в его путешествии.
Сжать
Теперь мы оставляем позади технологию предпусковых двигателей. Как только вентилятор всасывает воздух, часть его не просто нагнетается вокруг двигателя, но направляется в так называемый компрессор.Внутри воздух проталкивается множеством вращающихся дисков с небольшими лопастями по трубке, которая становится все меньше и меньше. Это быстро сжимает воздух, делая его более плотным, горячим и взрывоопасным при добавлении топлива.
Банг
Для пироманов начинается самое интересное. Топливо добавляется к сжатому воздуху, образуя очень летучую смесь, для сгорания которой требуется простая искра. Это то, что происходит в камере сгорания, где смесь топлива и воздуха распыляется и воспламеняется, быстро расширяя воздух и создавая остальную тягу двигателя.
Удар
Быстрое расширение воздуха во время горения создает огромное давление, которому необходимо найти выход. Выход из реактивного двигателя находится в конце другой трубы, заполненной вращающимися дисками, ощетинившимися лопастями, которые вращаются под действием расширяющегося газа. Эта часть известна как турбина. Оказавшись в конце турбины, газы покидают двигатель на высокой скорости, оказывая на двигатель силу в противоположном направлении. (В соответствии с третьим законом Ньютона: на каждое действие есть равное и противоположное противодействие.)
Гениальная часть современного реактивного двигателя состоит в том, что всасывающий вентилятор, компрессор, камера сгорания и турбина связаны одним валом, проходящим внутри двигателя.