Motori a reazione - estratto. Motore a reazione: opzioni moderne

L'idea di creare un motore termico, che include un motore a reazione, è nota all'uomo fin dai tempi antichi. Quindi, nel trattato di Airone di Alessandria chiamato "Pneumatica" c'è una descrizione di Eolipil - la palla "Aeolus". Questo progetto non era altro che una turbina a vapore, in cui il vapore veniva alimentato attraverso tubi in una sfera di bronzo e, sfuggendo da essa, svolgeva questa sfera. Molto probabilmente, il dispositivo è stato utilizzato per l'intrattenimento.

La palla "Eola" Un po' più avanti i cinesi, che crearono nel XIII secolo una sorta di "razzi". Inizialmente utilizzato come spettacolo pirotecnico, la novità fu presto adottata e utilizzata per scopi di combattimento. Il grande Leonardo, che si proponeva di ruotare lo spiedo per friggere con l'ausilio dell'aria calda fornita alle lame, non passò all'idea. Per la prima volta l'idea di un turbomotore a gas fu proposta nel 1791 dall'inventore inglese J. Barber: il progetto del suo turbomotore a gas era dotato di un generatore di gas, un compressore a pistoni, una camera di combustione e una turbina a gas . Utilizzato come centrale elettrica per il suo aereo, sviluppato nel 1878, un motore termico e A.F. Mozhaisky: due motori a vapore mettono in moto le eliche della macchina. A causa della bassa efficienza, l'effetto desiderato non è stato raggiunto. Un altro ingegnere russo, P.D. Kuzminsky - nel 1892 sviluppò l'idea di un motore a turbina a gas in cui il carburante veniva bruciato a pressione costante. Avviando il progetto nel 1900, decise di installare un motore a turbina a gas con una turbina a gas multistadio su una piccola imbarcazione. Tuttavia, la morte del designer gli ha impedito di portare a termine ciò che aveva iniziato. Più intensamente, la creazione di un motore a reazione è iniziata solo nel ventesimo secolo: prima in teoria e pochi anni dopo, già in pratica. Nel 1903, nella sua opera "Exploration of World Spaces by Reactive Devices" K.E. Tsiolkovsky sviluppato basi teoriche motori a razzo a propellente liquido (LRE) con una descrizione degli elementi principali di un motore a reazione che utilizza carburante liquido. L'idea di creare un motore a getto d'aria (VRM) appartiene a R. Lorin, che ha brevettato il progetto nel 1908. Quando tentò di creare un motore, dopo la promulgazione dei disegni del dispositivo nel 1913, l'inventore fallì: la velocità richiesta per il funzionamento della WFD non fu mai raggiunta. I tentativi di creare motori a turbina a gas sono proseguiti ulteriormente. Così, nel 1906, l'ingegnere russo V.V. Karavodin sviluppò e due anni dopo costruì un motore a turbina a gas senza compressore con quattro camere di combustione intermittenti e una turbina a gas. Tuttavia, la potenza sviluppata dal dispositivo, anche a 10.000 giri/min, non superava 1,2 kW (1,6 CV). Creato motore a turbina a gas combustione intermittente e il designer tedesco H. Holwart. Dopo aver costruito un motore a turbina a gas nel 1908, nel 1933, dopo molti anni di lavoro sul suo miglioramento, portò Efficienza del motore fino al 24%. Tuttavia, l'idea non ha trovato un uso diffuso.

V.P. Glushko L'idea di un motore a turbogetto fu annunciata nel 1909 dall'ingegnere russo N.V. Gerasimov, che ha ricevuto un brevetto per un motore a turbina a gas per creare la spinta del getto. I lavori per l'attuazione di questa idea non si sono fermati in Russia in seguito: nel 1913 M.N. Nikolskoy progetta un motore a turbina a gas da 120 kW (160 CV) con una turbina a gas a tre stadi; nel 1923 V.I. Bazarov propone un diagramma schematico di un motore a turbina a gas, che è simile nel design ai moderni motori turboelica; nel 1930 V.V. Uvarov insieme a N.R. Brilingom progetta e, nel 1936, realizza un turbomotore a gas con compressore centrifugo. Un enorme contributo alla creazione della teoria di un motore a reazione è stato dato dalle opere degli scienziati russi S.S. Nezhdanovsky, I.V. Meshchersky, N.E. Zhukovskij. lo scienziato francese R. Henault-Peltry, lo scienziato tedesco G. Obert. Il lavoro del famoso scienziato sovietico B.S. Stechkin, che pubblicò nel 1929 la sua opera "Teoria di un motore a getto d'aria". Il lavoro sulla creazione di un motore a reazione a propellente liquido non si è fermato: nel 1926, lo scienziato americano R. Goddard ha lanciato un razzo utilizzando carburante liquido. Il lavoro su questo argomento si è svolto anche in Unione Sovietica: nel periodo dal 1929 al 1933, V.P. Glushko ha sviluppato e testato un motore a getto elettrotermico in funzione presso il Laboratorio Gas-Dinamico. Durante questo periodo, creò anche i primi motori a reazione domestici a propellente liquido: ORM, ORM-1, ORM-2. Il maggior contributo all'implementazione pratica del motore a reazione è stato dato da designer e scienziati tedeschi. Con il sostegno e il finanziamento dello stato, che sperava di raggiungere in questo modo la superiorità tecnica nella prossima guerra, il Genio del Terzo Reich, con la massima efficienza e in breve tempo, si avvicinò alla creazione di complessi da combattimento basati sul idea di propulsione a getto. Concentrandosi sulla componente aeronautica, possiamo dire che già il 27 agosto 1939, il pilota collaudatore della ditta Heinkel, il capitano della banderuola E. Varzitz, ha pilotato l'He.178, un aereo a reazione, i cui sviluppi tecnologici sono stati successivamente utilizzati per creare i caccia Heinkel He.280 e Messerschmitt Me.262 Schwalbe. Il motore Heinkel Strahltriebwerke HeS 3, progettato da H.-I. von Ohaina, sebbene non avesse un potere elevato, riuscì ad aprire l'era dei voli a reazione dell'aviazione militare. Raggiunto He.178 velocità massima a 700 km/h utilizzando un motore la cui potenza non superava i 500 kgf parlava molto. Davanti a loro c'erano le possibilità illimitate che i motori a pistoni avrebbero privato del futuro. Un'intera serie di motori a reazione creati in Germania, ad esempio Jumo-004 prodotto da Junkers, gli ha permesso di avere caccia e bombardieri seriali alla fine della seconda guerra mondiale, davanti ad altri paesi in questa direzione di diversi anni. Dopo la sconfitta del Terzo Reich, fu la tecnologia tedesca a dare impulso allo sviluppo della costruzione di aerei a reazione in molti paesi del mondo. L'unico paese che riuscì a vincere la sfida tedesca fu la Gran Bretagna: il motore turbogetto Rolls-Royce Derwent 8 creato da F. Whittle fu installato sul caccia Gloster Meteor.

Trophy Jumo 004 Il primo motore turboelica al mondo è stato il motore ungherese Jendrassik Cs-1 progettato da D. Jendrasik, che lo ha costruito nel 1937 presso lo stabilimento Ganz di Budapest. Nonostante i problemi incontrati durante l'implementazione, il motore doveva essere installato sull'aereo d'attacco bimotore ungherese Varga RMI-1 X / H, appositamente progettato per questo dal progettista di aeromobili L. Vargo. Tuttavia, gli specialisti ungheresi non sono riusciti a completare il lavoro: l'impresa è stata riorientata alla produzione di motori tedeschi Daimler-Benz DB 605, che sono stati selezionati per l'installazione sull'ungherese Messerschmitt Me.210. Prima dell'inizio della guerra in URSS, sono proseguiti i lavori per la creazione di vari tipi di motori a reazione. Così, nel 1939, fu testato il razzo, sul quale c'erano motori ramjet progettati da I.A. Merkulova. Nello stesso anno, presso lo stabilimento Kirov di Leningrado, iniziarono i lavori per la costruzione del primo motore turbogetto domestico progettato da A.M. Culla. Tuttavia, lo scoppio della guerra interruppe i lavori sperimentali sul motore, indirizzando tutta la capacità produttiva alle esigenze del fronte. La vera era dei motori a reazione iniziò dopo la fine della seconda guerra mondiale, quando non solo la barriera del suono fu conquistata in breve tempo, ma anche forza di gravità, che ha permesso di portare l'umanità nello spazio.

E qual è il suo significato per l'aviazione moderna. Fin dall'inizio della sua apparizione sulla Terra, l'Uomo ha rivolto il suo sguardo al cielo. Con quale incredibile facilità gli uccelli si librano nelle correnti ascensionali di aria calda! E non solo piccoli esemplari, ma anche grandi come pellicani, gru e molti altri. I tentativi di imitarli, usando quelli primitivi basati sulla forza muscolare del pilota stesso, se portassero a una sorta di "volo", non potevano ancora parlare dell'introduzione di massa dello sviluppo: i progetti erano molto inaffidabili, troppe restrizioni sono stati imposti alla persona che li utilizza.

Poi vennero i motori a combustione interna e i motori ad elica. Si sono rivelati un tale successo che un moderno motore a reazione e un motore a elica (elica) coesistono ancora in parallelo. Naturalmente, dopo aver subito una serie di modifiche.

Come è apparso il motore a reazione

La maggior parte delle soluzioni tecniche, la cui invenzione è attribuita all'Uomo, sono state in realtà sbirciate dalla natura. Ad esempio, la creazione di un deltaplano è stata preceduta dall'osservazione del volo degli uccelli che si librano nel cielo. Anche le forme aerodinamiche di pesci e uccelli sono state brillantemente discusse, ma già nel quadro dei mezzi tecnici. Una storia simile non è passata per il motore a reazione. Questo principio di movimento è utilizzato da molti abitanti marini: polpi, calamari, meduse, ecc. Tsiolkovsky ha parlato di un tale motore. Ancora di più: ha teoricamente dimostrato la possibilità di creare un dirigibile per i voli nello spazio interplanetario.

I razzi A erano conosciuti nell'antica Cina. Possiamo dire che l'idea di creare un motore a reazione "era nell'aria", era necessario solo vederlo e implementarlo nella tecnologia.

Struttura del motore e principio di funzionamento

Al centro di ogni motore a reazione c'è una camera con un'uscita che termina in una campana tubolare. Una miscela di carburante viene fornita all'interno della camera, si accende lì, trasformandosi in un gas ad alta temperatura. Poiché la sua pressione si diffonde uniformemente in tutte le direzioni, premendo sulle pareti, il gas può uscire dalla camera solo attraverso una campana, orientata nella direzione opposta alla direzione di movimento desiderata. Ciò rende quanto sopra più facile da capire con un esempio: un uomo è in piedi sul ghiaccio, con in mano un pesante piede di porco. Ma non appena mette da parte il piede di porco, riceverà un impulso di accelerazione e scivolerà lungo il ghiaccio nella direzione opposta al lancio. La differenza nel raggio di volo del rottame e dello spostamento di una persona è spiegata solo dalla loro massa, le forze stesse sono uguali e i vettori sono opposti. Disegnare un'analogia con un motore a reazione: una persona è aereo, e il rottame è il gas surriscaldato dalla campana della camera.

Nonostante la sua semplicità, questo schema presenta diversi svantaggi significativi: elevato consumo di carburante ed enorme pressione sulle pareti della camera. Per ridurre i consumi utilizzare diverse soluzioni: come combustibile viene utilizzato anche un ossidante che, modificando il proprio stato di aggregazione, è maggiormente preferibile rispetto al combustibile liquido; un'altra opzione è una polvere ossidabile invece di un liquido.

Ma la soluzione migliore è un motore ramjet. È una camera passante con ingresso e uscita (relativamente parlando - un cilindro con una campana). Quando l'apparecchio si muove, l'aria entra nella camera sotto pressione ambiente esterno, si riscalda e si restringe. La miscela di carburante fornita si accende e segnala una temperatura aggiuntiva. Quindi irrompe attraverso la campana e crea un impulso, come in un motore a reazione convenzionale. In questo schema, il carburante è un elemento ausiliario, quindi i suoi costi sono significativamente inferiori. Questo è il tipo di motore utilizzato negli aeroplani, dove si possono vedere le pale di una turbina che pompano aria nella camera.

Ti sei mai chiesto come funziona il motore di un aereo a reazione? Sapevano della spinta del getto che lo spinge indietro nei tempi antichi. Sono stati in grado di applicarlo in pratica solo all'inizio del secolo scorso, a seguito della corsa agli armamenti tra Gran Bretagna e Germania.

Il principio di funzionamento di un motore di un aereo a reazione è abbastanza semplice, ma presenta alcune sfumature che vengono rigorosamente osservate durante la loro produzione. Affinché l'aereo possa rimanere in volo in modo affidabile, devono funzionare perfettamente. Dopotutto, la vita e la sicurezza di tutti a bordo dell'aereo dipendono da questo.

È alimentato dalla spinta del getto. Ciò richiede che un qualche tipo di fluido venga spinto fuori dal retro del sistema e spinto in avanti. Funziona qui Terza legge di Newton, che recita: "Qualsiasi azione provoca uguale opposizione".

Al motore a reazione l'aria viene utilizzata al posto del liquido... Crea la forza che spinge il movimento.

Utilizza gas caldi e una miscela di aria con combustibile combustibile. Questa miscela esce ad alta velocità e spinge l'aereo in avanti, permettendogli di volare.

Se parliamo del dispositivo del motore di un aereo a reazione, allora lo è collegamento dei quattro più dettagli importanti:

• compressore;
• camere di combustione;
• turbine;
• scarico.

Il compressore è composto da da più turbine che aspirano aria e la comprimono mentre passa attraverso le lame angolate. La compressione aumenta la temperatura e la pressione dell'aria. Una parte dell'aria compressa entra nella camera di combustione, dove si mescola al carburante e si accende. Questo aumenta energia termica dell'aria.

Motore a reazione.

La miscela calda esce dalla camera ad alta velocità e si espande. Non c'è ancora che passa una turbina con pale che ruotano grazie all'energia del gas.

La turbina è collegata al compressore nella parte anteriore del motore, e quindi lo mette in moto. L'aria calda esce dallo scarico. A questo punto la temperatura dell'impasto è molto alta. E aumenta ancora di più, grazie a effetto strozzante... Dopodiché, l'aria esce da esso.

Inizia lo sviluppo di velivoli a reazione negli anni '30 del secolo scorso. Gli inglesi e i tedeschi iniziarono a sviluppare modelli simili. Questa gara è stata vinta da scienziati tedeschi. Pertanto, il primo aereo con un motore a reazione è stato "Swallow" nella Luftwaffe. "Meteora di Gloucester" decollò un po' più tardi. I primi aerei con tali motori sono descritti in dettaglio.

Anche il motore dell'aereo supersonico è a reazione, ma in una modifica completamente diversa.

Come funziona un motore turbogetto?

I motori a reazione sono usati ovunque e i turboreattori sono installati in quelli più grandi. La loro differenza è che il primo porta con sé una scorta di carburante e ossidante e il design garantisce la loro fornitura dai serbatoi.

Motore turbogetto per aereo porta con sé solo carburante e l'ossidante - l'aria - viene pompato dalla turbina dall'atmosfera. Altrimenti, il principio del suo funzionamento è lo stesso di quello del getto.

Uno dei dettagli più importanti che hanno è questa è una pala di turbina. La potenza del motore dipende da questo.

Schema di un motore a turbogetto.

Sono loro che generano la spinta richiesta per l'aereo. Ciascuna delle lame produce 10 volte più energia rispetto al motore di un'auto più comune. Sono installati dietro la camera di combustione, nella parte del motore dove più alta pressione e la temperatura raggiunge fino a 1400 gradi Celsius.

Durante il processo di fabbricazione delle lame, passano attraverso il processo di monocristallizzazione, che conferisce loro durezza e forza.

Prima di essere installato su un aeromobile, ogni motore viene testato per la massima spinta. deve passare Certificazione dell'European Safety Council e dell'azienda che l'ha rilasciata. Una delle più grandi aziende nella loro produzione è Rolls-Royce.

Cos'è un aereo a propulsione nucleare?

Durante Guerra fredda Sono stati fatti tentativi per creare un motore a reazione non su una reazione chimica, ma sul calore, che sarebbe stato generato da un reattore nucleare. È stato installato al posto della camera di combustione.

L'aria passa attraverso il nocciolo del reattore, abbassando la sua temperatura e aumentando la propria. Si espande e fuoriesce dall'ugello ad una velocità maggiore della velocità di volo.

Motore combinato turbogetto-nucleare.

I suoi test sono stati effettuati in URSS basato su TU-95. Negli Stati Uniti, inoltre, non sono rimasti indietro rispetto agli scienziati dell'Unione Sovietica.

Negli anni '60 la ricerca da entrambe le parti cessò gradualmente. I tre principali problemi che hanno impedito lo sviluppo sono stati:

• sicurezza dei piloti durante il volo;
• rilascio di particelle radioattive nell'atmosfera;
• in caso di incidente aereo, il reattore radioattivo può esplodere, causando danni irreparabili a tutti gli esseri viventi.

Come vengono realizzati i motori a reazione per i modellini di aeroplani?

La loro produzione per i modelli di aerei prende circa 6 ore. Prima macinata piastra di base in alluminio, a cui sono attaccate tutte le altre parti. Ha le stesse dimensioni di un disco da hockey.

Ad esso è attaccato un cilindro, quindi sembra un barattolo di latta. Questo è il futuro motore a combustione interna. Successivamente, viene installato il sistema di alimentazione. Per fissarlo, le viti vengono avvitate nella piastra principale, precedentemente abbassata in uno speciale sigillante.

Motore per un aeromodello.

Le porte di avviamento sono montate sull'altro lato della camera per reindirizzare le emissioni di gas alla ruota della turbina. Nel foro sul lato della camera di combustione è installato spirale incandescente. Accende il carburante all'interno del motore.

Quindi mettono la turbina e l'asse centrale del cilindro. Ci hanno messo ruota del compressore, che pompa aria nella camera di combustione. Viene verificato con un computer prima che il programma di avvio sia protetto.

Il motore finito viene nuovamente controllato per la potenza. Il suo suono non è molto diverso da quello del motore di un aereo. È, ovviamente, meno potente, ma gli assomiglia completamente, dando più somiglianza al modello.

I motori a reazione sono tali dispositivi che creano la forza di trazione necessaria per il processo di movimento mediante trasformazione Energia interna carburante nell'energia cinetica dei getti a getto nel mezzo di lavoro. Il fluido di lavoro scorre rapidamente dal motore e, secondo la legge di conservazione della quantità di moto, si forma una forza reattiva che spinge il motore nella direzione opposta. Per accelerare il fluido di lavoro, può essere utilizzato come espansione di gas riscaldati in vari modi per alte temperature, così come altri processi fisici, in particolare, l'accelerazione di particelle cariche in un campo elettrostatico.

I motori a reazione combinano motori reali con eliche. Vuol dire che creano forze di trazione esclusivamente per interazione con corpi di lavoro, senza appoggi, o per contatti con altri corpi. Cioè, assicurano il proprio progresso, mentre i meccanismi intermedi non prendono parte. Di conseguenza, vengono utilizzati principalmente per azionare aerei, razzi e, naturalmente, veicoli spaziali.

Cos'è la spinta del motore?

La spinta dei motori è chiamata forza reattiva, che si manifesta con le forze gas-dinamiche, la pressione e l'attrito applicati ai lati interno ed esterno del motore.

Le canne si differenziano per:

• Interna (spinta del getto), quando non si tiene conto della resistenza esterna;
• Efficace, tenendo conto della resistenza esterna delle centrali elettriche.

L'energia di avviamento viene immagazzinata a bordo di aeromobili o altri veicoli dotati di motori a reazione (combustibile chimico, nucleare), oppure può essere fornita dall'esterno (ad esempio energia solare).

Come si forma la spinta del getto?

Per generare la spinta del getto (spinta del motore), utilizzata dai motori a reazione, avrai bisogno di:

• Fonti di energia iniziale, che vengono convertite in energia cinetica dei getti a getto;
• Fluidi di lavoro che verranno espulsi dai motori a reazione come correnti a getto;
• Il motore a reazione stesso come convertitore di energia.

Come ottenere un corpo funzionante?

Per acquistare un fluido di lavoro nei motori a reazione, è possibile utilizzare quanto segue:

• Sostanze prese da ambiente(ad esempio, acqua o aria);
• Sostanze nei serbatoi degli apparecchi o nelle camere dei motori a reazione;
• Sostanze miste provenienti dall'ambiente e stoccate a bordo dei veicoli.

I moderni motori a reazione utilizzano principalmente energia chimica. I fluidi di lavoro sono una miscela di gas incandescenti, prodotti della combustione di combustibili chimici. Quando un motore a reazione è in funzione, l'energia chimica dai materiali di combustione viene convertita in energia termica dai prodotti di combustione. Allo stesso tempo, l'energia termica dei gas caldi viene convertita in energia meccanica dai movimenti di traslazione dei getti e dei dispositivi su cui sono installati i motori.

Nei motori a reazione, i getti d'aria che entrano nei motori incontrano le turbine dei compressori che ruotano ad altissima velocità, che aspirano aria dall'ambiente (tramite ventilatori incorporati). Pertanto, vengono risolti due compiti:

• Presa d'aria primaria;
• Raffreddamento di tutto il motore.

Le pale della turbina dei compressori comprimono l'aria circa 30 o più volte, la spingono (iniezione) nella camera di combustione (viene generato il fluido di lavoro). In generale, le camere di combustione svolgono anche il ruolo di carburatori, mescolando il carburante con l'aria.

Questo può essere, in particolare, miscele di aria e cherosene, come nei motori a turbogetto dei moderni aerei a reazione, o miscele di ossigeno liquido e alcol, tali sono le proprietà di alcuni motori a razzo a propellente liquido, o qualche altro combustibile solido nei razzi a polvere . Non appena si forma la miscela aria-carburante, si accende con il rilascio di energia sotto forma di calore. Pertanto, il carburante nei motori a reazione può essere solo sostanze che, di conseguenza reazioni chimiche nei motori (quando accesi) generano calore, formando molti gas.

In caso di incendio, si verifica un notevole riscaldamento della miscela e delle parti circostanti con espansione volumetrica. I motori a reazione sono infatti utilizzati per azionare esplosioni controllate. Le camere di combustione nei motori a reazione sono uno degli elementi più caldi (il regime di temperatura in esse può raggiungere i 2700 ° C) e richiedono un raffreddamento intensivo costante.

I motori a reazione sono dotati di ugelli attraverso i quali i gas caldi, che sono prodotti della combustione del carburante, escono da essi ad alta velocità. In alcuni motori i gas finiscono negli ugelli subito dopo le camere di combustione. Questo vale, ad esempio, per i motori a razzo o a reazione.

I motori a turbogetto funzionano in modo leggermente diverso. Quindi i gas, dopo le camere di combustione, passano prima attraverso le turbine, alle quali cedono la loro energia termica. Questo viene fatto per azionare i compressori, che serviranno a comprimere l'aria davanti alla camera di combustione. In ogni caso, gli ugelli rimangono le ultime parti dei motori attraverso le quali possono fluire i gas. In realtà, formano direttamente la corrente a getto.

Agli ugelli viene inviata aria fredda, forzata dai compressori per raffreddare le parti interne dei motori. Gli ugelli a getto possono essere di diverse configurazioni e design in base alla varietà di motori. Quindi, quando la velocità del deflusso dovrebbe essere superiore alla velocità del suono, agli ugelli viene data la forma di tubi espandibili o, inizialmente, restringenti e quindi in espansione (i cosiddetti ugelli Laval). Solo con tubi di questa configurazione, i gas vengono accelerati a velocità supersoniche, con l'aiuto dei quali gli aerei a reazione scavalcano le "barriere del suono".

In base al fatto che l'ambiente sia coinvolto nel funzionamento dei motori a reazione, sono suddivisi nelle principali classi di motori ad aria compressa (WFM) e motori a razzo (RD). Tutti i WFD sono motori termici, i cui corpi di lavoro si formano quando si verifica la reazione di ossidazione delle sostanze combustibili con l'ossigeno delle masse d'aria. Venendo dall'atmosfera correnti d'aria costituiscono la base degli organi di lavoro della direttiva quadro sulle acque. Pertanto, i veicoli dotati di DQA trasportano a bordo fonti di energia (carburante), ma la maggior parte degli organi di lavoro proviene dall'ambiente.

I dispositivi WFD includono:

• Motori a turbogetto (TRD);
• Motori a getto d'aria (a getto d'aria);
• motori a getto d'aria pulsante (PuVRD);
• Motori a reazione ipersonici (motori scramjet).

A differenza dei motori a getto d'aria, tutti i componenti dei fluidi di lavoro della pista di rullaggio sono a bordo di veicoli dotati di motori a razzo. L'assenza di eliche che interagiscono con l'ambiente, nonché la presenza di tutti gli organi di lavoro costitutivi a bordo dei veicoli, rendono i motori a razzo idonei al funzionamento in spazio... C'è anche una combinazione di motori a razzo, che è una sorta di combinazione delle due varietà principali.

Brevemente sulla storia del motore a reazione

Si ritiene che il motore a reazione sia stato inventato da Hans von Ohain e dall'eccezionale progettista tedesco Frank Whittle. Il primo brevetto per un motore a turbina a gas funzionante fu ricevuto da Frank Whittle nel 1930. Tuttavia, il primo modello funzionante è stato assemblato dallo stesso Ohain. Alla fine dell'estate del 1939, il primo aereo a reazione apparve nel cielo: l'He-178 (Heinkel-178), che era equipaggiato con il motore HeS 3 sviluppato da Ohain.

Come funziona un motore a reazione?

La struttura dei motori a reazione è abbastanza semplice e allo stesso tempo estremamente complessa. È semplice in linea di principio. Quindi, aria fuoribordo (in motori a razzo- ossigeno liquido) viene aspirato nella turbina. Dopo di che inizia a mescolarsi con il carburante e bruciare lì. Sul bordo della turbina si forma un cosiddetto "fluido di lavoro" (precedentemente menzionato corrente a getto), che spinge l'aereo o il veicolo spaziale.

Per tutta la sua semplicità, infatti, questa è tutta una scienza, perché nel mezzo di tali motori la temperatura di esercizio può raggiungere più di mille gradi Celsius. Uno dei problemi più importanti in turbogetto la struttura è la creazione di parti non consumabili da metalli, che sono essi stessi suscettibili di fusione.

All'inizio, davanti ad ogni turbina, c'è sempre un ventilatore che aspira le masse d'aria dall'ambiente nelle turbine. Le ventole hanno una vasta area, oltre a un numero colossale di pale di configurazioni speciali, il cui materiale è il titanio. Immediatamente dietro i ventilatori ci sono potenti compressori, necessari per forzare l'aria sotto un'enorme pressione nelle camere di combustione. Dopo le camere di combustione, le miscele aria-carburante in combustione vengono inviate alla turbina stessa.

Le turbine sono costituite da una pluralità di pale, che sono pressurizzate da correnti a getto, che azionano le turbine in rotazione. Inoltre, le turbine fanno ruotare gli alberi sui quali sono "montati" ventilatori e compressori. In realtà, il sistema si chiude e necessita solo dell'alimentazione di carburante e masse d'aria.

Seguendo le turbine, i flussi sono diretti agli ugelli. Gli ugelli dei motori a reazione sono le ultime, ma non meno importanti, parti dei motori a reazione. Formano correnti a getto diretto. Le masse d'aria fredda sono dirette negli ugelli, che sono costretti dai ventilatori per raffreddare "l'interno" dei motori. Questi flussi limitano i collari degli ugelli dai flussi di getto surriscaldati e ne impediscono la fusione.

Vettore di spinta deviata

I motori a reazione hanno un'ampia varietà di configurazioni di ugelli. I più avanzati sono considerati ugelli mobili situati su motori che hanno un vettore di spinta deviato. Possono spremere ed espandersi, oltre a deviare ad angoli significativi: è così che le correnti a getto vengono regolate e dirette direttamente. Grazie a ciò, i velivoli con motori aventi un vettore di spinta deviato diventano estremamente manovrabili, poiché i processi di manovra avvengono non solo per le azioni dei meccanismi alari, ma anche direttamente dai motori stessi.

Tipi di motori a reazione

Esistono diversi tipi principali di motori a reazione. Quindi, il classico motore a reazione può essere chiamato motore aeronautico nell'aereo F-15. La maggior parte di questi motori viene utilizzata principalmente in vari tipi di caccia.

Motori turboelica a due pale

In questo tipo di motore turboelica, la potenza delle turbine viene indirizzata tramite riduttori per far ruotare le classiche eliche. La presenza di tali motori consente ai velivoli di grandi dimensioni di volare alle massime velocità accettabili utilizzando meno carburante per aerei. La normale velocità di crociera per i velivoli turboelica può essere di 600-800 km/h.

Motori a reazione turbofan

Questo tipo di motore è più economico nella famiglia di motori. tipi classici... La principale caratteristica distintiva di essi è che all'ingresso sono installati ventilatori di grande diametro, che forniscono flussi d'aria non solo per le turbine, ma creano anche flussi piuttosto potenti all'esterno di essi. Di conseguenza, è possibile ottenere una maggiore efficienza migliorando l'efficienza. Sono utilizzati su navi di linea e aerei di grandi dimensioni.

Motori a getto d'aria

Questo tipo di motore funziona in modo tale da non necessitare di parti in movimento. Le masse d'aria vengono spinte in camera di combustione in modo rilassato, grazie alla frenatura dei flussi attorno alle carenature delle prese d'aria. In futuro, tutto viene eseguito come nei normali motori a reazione, ovvero i flussi d'aria vengono miscelati con il carburante ed escono come getti a getto dagli ugelli. I motori a reazione a flusso diretto sono utilizzati nei treni, negli aerei, nei "droni", nei razzi, inoltre, possono essere installati su biciclette o scooter.

Nella scienza propulsione a jetè chiamato il movimento di un corpo che si verifica quando una parte di esso è separata da esso. Cosa significa questo?

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

Il motore a reazione è costruito su questa legge della fisica. Il carburante brucia nella camera resistente al calore. Il gas incandescente in espansione generato durante la combustione viene espulso con la forza dall'ugello. Ma la stessa forza spinge il motore stesso (insieme al razzo o all'aereo nella direzione opposta). Questa forza è chiamata spinta.

Il principio della propulsione a getto è noto all'umanità da molto tempo. - I semplici razzi furono realizzati dagli antichi cinesi. Ma per salire al cielo aereo moderno e missili, gli ingegneri hanno dovuto risolvere molti problemi tecnici e i motori a reazione di oggi sono dispositivi piuttosto complessi.

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

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

motore turbogetto;

motore turbofan;

Turboelica.

Come funzionano e in cosa differiscono l'uno dall'altro? Cominciamo con il più semplice - turbogetto ... Il nome stesso di questo dispositivo ci dice la parola chiave: "turbina"... Una turbina è un albero attorno al quale sono fissate le pale - metallo "petali" schierato ad angolo. Se l'aria (o l'acqua, per esempio) viene diretta alla turbina lungo l'albero, questa inizierà a ruotare. Se, al contrario, si inizia a ruotare l'albero della turbina, le sue pale condurranno un flusso d'aria o d'acqua lungo l'albero.

La combustione è la combinazione di combustibile con ossigeno, un gas di cui non c'è tanto nell'aria ordinaria. Più precisamente, è abbastanza per noi respirarlo. Ma per "Respirazione" camere di combustione di un motore a reazione l'ossigeno è troppo disciolto nell'aria.

Cosa si dovrebbe fare per riaccendere il fuoco spento? Destra! Soffia o ondeggia sopra, ad esempio, con un foglio di compensato. Forzando l'aria, tu "Alimentazione" la brace si ossigena e la fiamma si riaccende. La turbina in un turbogetto fa lo stesso.

Mentre l'aereo avanza, un getto d'aria entra nel motore. Qui l'aria incontra le turbine del compressore che ruotano ad alta velocità. Parola "compressore" può essere tradotto in russo come "Spremiagrumi". Le pale delle turbine del compressore comprimono l'aria di circa 30 volte e "Spingi attraverso" nella camera di combustione. Il gas incandescente prodotto durante la combustione del combustibile precipita ulteriormente verso l'ugello. Ma un'altra turbina è in arrivo. Cadendo sulle sue lame, il getto di gas costringe il suo albero a ruotare. Ma le turbine del compressore sono attaccate allo stesso albero. Risulta così strano Push-pull... Il compressore pompa aria nel motore, la miscela di aria compressa e carburante brucia, rilasciando gas caldo e il gas fa ruotare le turbine del compressore nel suo percorso verso l'ugello.

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

si scopre, il motore è avviato da un motore elettrico, che è collegato all'albero della turbina. Il motore elettrico fa ruotare il compressore e non appena la pressione dell'aria richiesta appare nella camera di combustione, il carburante entra lì e viene attivata l'accensione. Il motore a reazione è in funzione!

Il dispositivo di un motore a turbogetto.

I motori turbojet sono potenti e leggeri. Pertanto, di solito sono installati su aerei militari supersonici, nonché su aerei di linea passeggeri supersonici. Ma tali motori hanno e gravi carenze- fanno molto rumore e bruciano troppo carburante.

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

Dispositivo motore turbofan.

Differire provengono dal motore turbogetto davanti, al compressore, un'altra turbina con grandi pale è fissata sull'albero: una ventola. È lei che incontra per prima il flusso dell'aria in arrivo e lo respinge con forza. Parte di quest'aria, come in un motore a turbogetto, entra nel compressore e ulteriormente nella camera di combustione, e l'altra parte "Scorre in giro" fotocamera e viene anche respinto, creando ulteriore spinta. Più precisamente, per motore turbofan la spinta del getto principale (circa 3/4) è creata proprio da questo flusso d'aria, che aziona il ventilatore. E solo 1/4 della spinta è prodotta dai gas caldi che fuoriescono dall'ugello.

Un tale motore fa molto meno rumore e brucia molto meno carburante, il che è molto importante per gli aerei utilizzati per il trasporto di passeggeri.

Dispositivo motore turboelica.

la rotazione dell'albero della turbina viene trasmessa all'elica, l'elica che spinge l'aereo in avanti. Un'elica con pale enormi non può ruotare alla stessa velocità vertiginosa dell'albero di una turbina. Pertanto, l'elica è collegata all'albero da un riduttore che riduce la velocità di rotazione. E sebbene il motore turboelica "Mangia" carburante basso, il che significa che rende il costo del volo più economico, non può accelerare l'aereo per alta velocità... Pertanto, in questi giorni, tali motori sono utilizzati principalmente nell'aviazione da trasporto e su piccoli aerei passeggeri che effettuano voli locali.

Per l'esperienza avrai bisogno di:

1. il filo è più forte;

2. Ampia cannuccia da cocktail;

3. Palloncino forma oblunga;

4. un rotolo di scotch;

5. molletta.

Tirare il filo (è possibile ad angolo), prima passandolo attraverso una cannuccia. Gonfia il palloncino e, in modo che non si sgonfi, pizzicalo con una molletta come mostrato nell'immagine a sinistra. Ora fissa la palla alla cannuccia. Il motore a reazione è pronto!

Ai tuoi segni! Apri la molletta. Un flusso d'aria esploderà dalla palla e lui stesso, insieme a una cannuccia, scivolerà in avanti lungo il filo.

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