Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Краткие сведения о реактивных двигателях

Краткие сведения о реактивных двигателях

Так как в настоящее время в эксплуатации находится много различных реактивных двигателей и число их может значительно увеличиться, нам казалось целесообразным дать здесь элементарные сведения о принципе действия этих двигателей, их пожаро- и взрывоопасное, а также о средствах пожаротушения, наиболее часто применяемых в случае загорания этих двигателей.

Речь будет идти о самых общих сведениях, которые могут дать личному составу пожарно-спасательных служб представление о действии реактивных двигателей и об их пожарной опасности.

Рис. 32. Схема турбореактивного двигателя.

подача топлива; 3 — воздухозаборники; 4 — крыльчатка компрессора; 5 — свеча зажигания; 6 — камера сгорания; 7 — неподвижные направляющие лопатки; 8 — лопатки турбины; 9 — реактивное сопло; 10 — венти­лятор охлаждения; // — турбина.

1. Общие положения

Силовая установка реактивного самолета состоит из следующих частей: собственно реактивного двигателя, бака для горючего (обычно керосин), бака для масла, топливного и масляного насосов, батареи и электрического стартера для запуска компрессора.

Собственио реактивный двигатель состоит из трех частей: воздушного компрессора с его турбиной, форсунок, сопла с турбиной, приводящей в действие компрессор.

Вспомогательные агрегаты (топливный и масляный насосы, свечи зажигания) монтируются на двигателе.

2. Принцип действия

Воздух всасывается в передней части двигателя и поступает затем в компрессор. По выходе из компрессора он направляется в камеры сгорания.

Топливо подается в форсунки под давлением 2—4 кг/см2, чтобы обеспечить достаточное распыление.

Камеры сгорания имеют форсунки, обеспечивающие распыление топлива под давлением, систему циркуляции воздуха, поступающего из компрессора, и запальные свечи.

Продукты сгорания по выходе из камеры сгорания поступают в турбину, приводящую в движение компрессор и различные механические агрегаты, которые обеспечивают подачу и распределение топлива. Затем они несколько охлаждаются за счет поступления из компрессора свежего воздуха и истекают через реактивное сопло, расположенное в задней части двигателя.

Запуск двигателя осуществляется с помощью электростартера, работающего от батареи и приводящего’ в действие компрессор. Электрический ток подается на свечи зажигания (в камерах сгорания). После этого пускается в ход топливный насос, и керосин впрыскивается в камеры сгорания. Как только произойдет зажигание топлива, электрический ток, питающий свечи, и электрический стартер сразу же выключаются. Двигатель работает самостоятельно, топливо непрерывно подается в форсунки; все механизмы приводятся в действие задней турбиной, работающей за счет энергии проходящих через нее продуктов сгорания.

Основная опасность при запуске двигателя — задержка в зажигании топлива. Керосин в виде мельчайших капелек заливает камеры сгорания, турбину и реактивное сопло. Избыточное топливо просачивается и стекает через сопло на землю.

Мерой предосторожности является продувка двигателя (компрессор приводится в движение при выключенном зажигании) в течение долгого времени, достаточного для того, чтобы удалить все пары керосина.

Загорание происходит в том случае, если продувка перед вторым зажиганием была недостаточной. Пары топлива, находящиеся не только в камерах сгорания, но и в турбине и в сопле, воспламеняются. Происходит сильная вспышка (при работе на некоторых летучих топливах возможен взрыв в задней части двигателя). Жидкий керосин, скопившийся в сопле, воспламеняется и стекает на землю в виде огненных струй.

Если на земле образовалась лужа керосина, она также может воспламениться и создать угрозу для хвоста самолета.

Тушение. Для эффективного тушения необходимо:

а) максимально форсировать работу двигателя, чтобы быстрее сжечь лишнее горючее и сдуть пламя, образовавшееся в сопле;

б) одновременно с этим тушить пламя горящего на земле топлива и огненные струи, стекающие из сопла.

Если это не дает результатов (или когда пилот выключил двигатель), вместо форсирования работы двигателя следует:

а) подавать внутрь двигателя углекислоту или галоиди-рованное огнегасительное вещество, направив раструб или спрыск в сопло;

б) тушить пламя на земле.

Примечание. Подача огнегасительного вещества через входное отверстие двигателя не дает никакого результата, так как огонь находится в выхлопном контуре.

Остановка двигателя достигается путем сокращения, а потом и полного прекращения подачи топлива. Температура внутри камер сгорания быстро снижается, но так как при работе двигателя она остается высокой, охлаждение требует значительного времени.

Смазка производится с целью предохранить от коррозии внутренние органы путем впрыскивания масла.

У летчиков нет прибора для измерения температуры внутри двигателя. Для выбора момента смазки они руководствуются только числом оборотов турбины. Обычно она производится при 5000 об/мин. Температура двигателя в этот момент составляет примерно +340° С. Операция заключается в том, что вместо топлива внезапно подается масло. Так как разница между температурой вспышки (воспламенения) масла и предполагаемой в этот момент температурой двигателя равна около 20°С, то масло часто воспламеняется. В других случаях оно испаряется, и его пары также могут воспламениться спустя некоторое время.

Тушение. Если огонь возник лишь в задней части двигателя (пламя выходит из сопла), надо направлять огнегасительное вещество внутрь двигателя через сопло.

Если огонь перешел на переднюю часть двигателя (пламя вырывается из входного отверстия), надо направлять огнегасительное вещество одновременно и во входное отверстие и в сопло. Необходимо также тушить горящую жидкость, стекающую с двигателя.

Промывка производится путем впрыскивания топлива в двигатель, как и при нормальной работе, но без включения зажигания.

Пожарная опасность во время этой операции меньше, . чем при смазке, так как промывка производится при холодном двигателе. Однако остается опасность из-за статического электричества и температуры двигателя, если он во время стоянки находился на солнце. Лужи топлива на земле около самолета и неосторожность курящих и электротехников (пары керосина воспламеняются гораздо легче, чем жидкий керосин) представляют главную опасность при этой операции. После промывки двигатель должен быть хорошо провентилирован.

Постановка на стоянку. Реактивные двигатели, находящиеся в ангаре, всегда сохраняют несколько литров топлива и масла в своих насосах, топливо- и маслопроводах.

Топливо из баков самолетов должно сливаться, однако некоторое его количество всегда остается на дне бака. В этом отношении реактивные самолеты не отличаются от поршневых. Однако следует заметить, что у керосина температура самовоспламенения значительно ниже, чем у бензина.

Реактивные двигатели с системой дожигания топлива. Для того чтобы увеличить мощность реактивных двигателей, не увеличивая их размеров, в сопло двигателя нормального типа впрыскивают распыленное топливо.

Это впрыскивание осуществляется посредством целого ряда форсунок, расположенных в первой трети сопла. Система управления подачей этого дополнительного топлива не зависит от основной системы управления подачей топлива в камеры сгорания.

Запуск реактивного двигателя производится при выключенной системе дожигания. Она включается в полете, когда установится определенный режим работы двигателя и будет достигнута определенная температура выхлопных газов. Перед посадкой система дожигания выключается.

Топливо, впрыскиваемое в сопло, воспламеняется самостоятельно, так как температура в сопле значительно превышает температуру воспламенения топлива.

Таким образом, тяга реактивного двигателя, получаемая за счет истечения газов из сопла, возрастает при наличии системы дожигания. •

Опасности, связанные с дожиганием. Большинство загораний, связанных с наличием системы дожигания, происходит из-за плохого действия впускных клапанов, подающих топливо в дополнительные форсунки.

а) Топливо протекает через эти форсунки, и, прежде чем установится режим, необходимый для дожигания, происходит воспламенение (с предшествующей сильной вспышкой). В полете это может вредно отразиться на устойчивости самолета, на который внезапно начинает действовать тяга, превышающая необходимые в данный момент полета усилия.

б) Клапаны совсем не закрываются и плохо закрываются в момент выключения системы дожигания. В этом случае могут произойти два явления:

1. Двигатель развивает избыточную мощность, и посадка становится затруднительной; после приземления на ВПП двигатель не может быть остановлен нормальным способом, для его остановки надо выключить топливный насос.

2. Подача топлива замедляется, так как обычно клапан закрывается лишь частично и двигатель перегревается, что может привести к механическим повреждениям, разрыву маслопроводов, воспламенению масла.

Читать еще:  Что такое вывешивание двигателя

Не исключается и опасность взрыва газов в сопле: если топливо, подаваемое для дожигания, воспламеняется не сразу, происходит скапливание паров топлива. Это возможно лишь при неправильном, преждевременном включении системы дожигания, когда двигатель работает еще на небольших оборотах.

Прочие опасности связаны с возможными несчастными случаями и отдельными загораниями, если вблизи реактивного двигателя расположены такие системы, как система зажигания и электрооборудования, система смазки и т. п.

Топливо. В настоящее время в качестве топлива используется керосин. Так как он имеет температуру вспышки порядка + 46° С, то очевидно, что с этой точки зрения он менее опасен, чем бензин. Обычные операции по заправке, хранению и запуску реактивных самолетов, работающих на керосине, менее опасны в пожарном отношении, чем те же работы на поршневых самолетах, работающих на бензине. Наоборот, температура самовоспламенения керосина такова, что при соприкосновении с нагретой поверхностью или в перегретой атмосфере это топливо становится значительно более опасным, чем бензин.

Топливо УР/4 (по французскому стандарту AIR) на всех стадиях обращения с ним отличается исключительно большой взрывоопасностью, гораздо большей, чем у бензина.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Реферат: Реактивный двигатель

РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Выполнил: Мельников Семен.

Физическая основа теплового двигателя

Совершение механической работы в современных машинах и механизмах в основном происходит за счет внутренней энергии веществ.

Тепловой двигатель – устройство, преобразующее внутреннюю энергию топлива в механическую энергию

Невозможно представить себе современную цивилизацию без тепловых двигателей.

Механическая работа в двигателе совершается при расширении рабочего вещества, перемещающего поршень в цилиндре. Для цикличной, непрерывной работы двигателя необходимо возвращения поршня в его первоначальное положение, т.е. сжатие рабочего вещества. Легко сжимаемым веществом является вещество в газообразном состоянии, поэтому в качестве рабочего вещества в тепловых двигателях используется газ или пар.

Работы теплового двигателя состоит из периодически повторяющихся процессов расширения и сжатия газа. Сжатие газа не может быть самопроизвольным, оно происходит только под действием внешней силы, например за счет энергии, запасенной маховиком двигателя при расширении газа.

Полная механическая работа А складывается из работы расширения газа Арасш и работы сжатия газа Асж , совершаемой силами давления газа при его сжатии. Так как при сжатии ΔV 0) необходимо, чтобы работа сжатия газа была меньше работы его расширения.

С учетом формулы: A=pΔVимеем А=(pрасш — pсж) ΔV.

Изменение объема ΔV газа при расширении и сжатии должно быть одинаковым из-за цикличности работы двигателяю.

Следовательно, давление газа при сжатии должно быть меньше его давления при расширении. При одном и том же объеме газа тем меньше, чем ниже его температура, поэтому перед сжатием газ должен быть охлажден, т.е. приведен в контакт с холодильной машиной – телом, имеющим более низкую температуру. Для получения механической работы в тепловом двигателе при циклическом процессе расширение газа должно происходить при более высокой температуре, чем сжатие.

Необходимое условие дл циклического получения механической работы в тепловом двигателе – наличие нагревателя и холодильника .

История теплового двигателя

Созданию тепловых машин предшествовало доказательство существования атмосферного давления.

РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

Реактивный двигатель, двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги путём преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела; в результате истечения рабочего тела из сопла двигателя образуется реактивная сила в виде реакции (отдачи) струи, перемещающая в пространстве двигатель и конструктивно связанный с ним аппарат в сторону, противоположную истечению струи. В кинетическую (скоростную) энергию реактивной струи в Р. д. могут преобразовываться различные виды энергии (химическая, ядерная, электрическая, солнечная). Р. д. (двигатель прямой реакции) сочетает в себе собственно двигатель с движителем, т. е. обеспечивает собственное движение без участия промежуточных механизмов.

Для создания реактивной тяги, используемой Р. д., необходимы: источник исходной

(первичной) энергии, которая превращается в кинетическую энергию реактивной струи;

рабочее тело, которое в виде реактивной струи выбрасывается из Р. д.; сам Р. д. —

преобразователь энергии. Исходная энергия запасается на борту летательного или др.

аппарата, оснащенного Р. д. (химическое горючее, ядерное топливо), или (в принципе)

может поступать извне (энергия Солнца). Для получения рабочего тела в Р. д. может

использоваться вещество, отбираемое из окружающей среды (например, воздух или вода);

вещество, находящееся в баках аппарата или непосредственно в камере Р. д.; смесь веществ, поступающих из окружающей среды и запасаемых на борту аппарата. В современных Р. д. в качестве первичной чаще всего используется химическая энергия. В этом случае рабочее тело представляет собой раскалённые газы — продукты сгорания химического топлива. При работе Р. д. химическая энергия сгорающих веществ преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания, а тепловая энергия горячих газов превращается в механическую энергию поступательного движения реактивной струи и, следовательно, аппарата, на котором установлен двигатель. Основной частью любого Р. д. является камера сгорания, в которой генерируется рабочее тело. Конечная часть камеры, служащая для ускорения рабочего тела и получения реактивной струи, называется реактивным соплом.

В зависимости от того, используется или нет при работе Р. д. окружающая среда,

их подразделяют на 2 основных класса — воздушно-реактивные двигатели (ВРД) и

ракетные двигатели (РД). Все ВРД — тепловые двигатели, рабочее тело которых образуется

при реакции окисления горючего вещества кислородом воздуха. Поступающий из атмосферы воздух составляет основную массу рабочего тела ВРД. Т. о., аппарат с ВРД несёт на борту источник энергии (горючее), а большую часть рабочего тела черпает из окружающей среды. В отличие от ВРД все компоненты рабочего тела РД находятся на борту аппарата, оснащенного РД. Отсутствие движителя, взаимодействующего с окружающей средой, и наличие всех компонентов рабочего тела на борту аппарата делают РД единственно пригодным для работы в космосе. Существуют также комбинированные ракетные двигатели, представляющие собой как бы сочетание обоих основных типов.

Принцип реактивного движения известен очень давно. Родоначальником Р. д. можно считать шар Герона. Твёрдотопливные ракетные двигатели — пороховые ракеты появились в Китае в 10 в. н. э. На протяжении сотен лет такие ракеты применялись сначала на Востоке, а затем в Европе как фейерверочные, сигнальные, боевые. В 1903 К. Э. Циолковский в работе «Исследование мировых пространств реактивными приборами» впервые в мире выдвинул основные положения теории жидкостных ракетных двигателей и предложил основные элементы устройства РД на жидком топливе. Первые советские жидкостные ракетные двигатели — ОРМ, ОРМ-1, ОРМ-2 были спроектированы В. П. Глушко и под его руководством созданы в 1930-31 в Газодинамической лаборатории (ГДЛ). В 1926 Р. Годдард произвёл запуск ракеты на жидком топливе. Впервые электротермический РД был создан и испытан Глушко в ГДЛ в 1929-33.

В 1939 в СССР состоялись испытания ракет с прямоточными воздушно-реактивными двигателями конструкции И. А. Меркулова. Первая схема турбореактивного двигателя? была предложена русским инженером Н. Герасимовым в 1909.

В 1939 на Кировском заводе в Ленинграде началась постройка турбореактивных двигателей конструкции А. М. Люльки. Испытаниям созданного двигателя помешала Великая Отечественная война 1941-45. В 1941 впервые был установлен на самолёт и испытан турбореактивный двигатель конструкции Ф. Уиттла (Великобритания). Большое значение для создания Р. д. имели теоретические работы русских учёных С. С. Неждановского, И. В. Мещерского, Н. Е. Жуковского, труды французского учёного Р. Эно-Пельтри, немецкого учёного Г. Оберта. Важным вкладом в создание ВРД была работа советского учёного Б. С. Стечкина «Теория воздушно-реактивного двигателя», опубликованная в 1929.

Р. д. имеют различное назначение и область их применения постоянно расширяется.

Читать еще:  В жару поднимается температура двигателя

Наиболее широко Р. д. используются на летательных аппаратах различных типов.

Турбореактивными двигателями и двухконтурными турбореактивными двигателями оснащено большинство военных и гражданских самолётов во всём мире, их применяют на вертолётах. Эти Р. д. пригодны для полётов как с дозвуковыми, так и со сверхзвуковыми скоростями; их устанавливают также на самолётах-снарядах, сверхзвуковые турбореактивные двигатели могут использоваться на первых ступенях воздушно-космических самолётов. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели устанавливают на зенитных управляемых ракетах, крылатых ракетах, сверхзвуковых истребителях-перехватчиках. Дозвуковые прямоточные двигатели применяются на вертолётах (устанавливаются на концах лопастей несущего винта). Пульсирующие воздушно-реактивные двигатели имеют небольшую тягу и предназначаются лишь для летательных аппаратов с дозвуковой скоростью. Во время 2-й мировой войны 1939-45 этими двигателями были оснащены самолёты-снаряды ФАУ-1.

РД в большинстве случаев используются на высокоскоростных летательных аппаратах.

Жидкостные ракетные двигатели применяются на ракетах-носителях космических летательных аппаратов и космических аппаратах в качестве маршевых, тормозных и управляющих двигателей, а также на управляемых баллистических ракетах. Твёрдотопливные ракетные двигатели используют в баллистических, зенитных, противотанковых и др. ракетах военного назначения, а также на ракетах-носителях и космических летательных аппаратах. Небольшие твёрдотопливные двигатели применяются в качестве ускорителей при взлёте самолётов. Электрические ракетные двигатели и ядерные ракетные двигатели могут использоваться на космических летательных аппаратах.

Основные характеристики Р. д.: реактивная тяга, удельный импульс — отношение тяги двигателя к массе ракетного топлива (рабочего тела), расходуемого в 1 сек, или идентичная характеристика — удельный расход топлива (количество топлива, расходуемого за 1 сек на 1 н развиваемой Р. д. тяги), удельная масса двигателя

(масса Р. д. в рабочем состоянии, приходящаяся на единицу развиваемой им тяги).

Для многих типов Р. д. важными характеристиками являются габариты и ресурс.

Тяга — сила, с которой Р. д. воздействует на аппарат, оснащенный этим Р. д., — определяетсяпо формуле

где m — массовый расход (расход массы) рабочего тела за 1 сек; Wc — скорость рабочего тела в сечении сопла; Fc — площадь выходного сечения сопла; pc — давление газов в сечении сопла; pn — давление окружающей среды (обычно атмосферное давление). Как видно из формулы, тяга Р. д. зависит от давления окружающей среды. Она больше всего в пустоте и меньше всего в наиболее плотных слоях атмосферы, т. е. изменяется в зависимости от высоты полёта аппарата, оснащенного Р. д., над уровнем моря, если речь идёт о полёте в атмосфере Земли. Удельный импульс Р. д. прямо пропорционален скорости истечения рабочего тела из сопла. Скорость же истечения увеличивается с ростом температуры истекающего рабочего тела и уменьшением молекулярной массы топлива (чем меньше молекулярная масса топлива, тем больше объём газов, образующихся при его сгорании, и, следовательно, скорость их истечения).

Тяга существующих Р. д. колеблется в очень широких пределах — от долей гс у электрических до сотен тс у жидкостных и твёрдотопливных ракетных двигателей. Р. д. малой тяги применяются главным образом в системах стабилизации и управления летательных аппаратов. В космосе, где силы тяготения ощущаются слабо и практически нет среды, сопротивление которой приходилось бы преодолевать, они могут использоваться и для разгона. РД с максимальной тягой необходимы для запуска ракет на большие дальность и высоту и особенно для вывода летательных аппаратов в космос, т. е. для разгона их до первой космической скорости. Такие двигатели потребляют очень большое количество топлива; они работают обычно очень короткое время, разгоняя ракеты до заданной скорости. Максимальная тяга ВРД достигает 28 тс (1974). Эти Р. д., использующие в качестве основного компонента рабочего тела окружающий воздух, значительно экономичнее. ВРД могут работать непрерывно в течение многих часов, что делает их удобными для использования в авиации. Историю и перспективы развития отдельных видов Р. д. и лит. см. в статьях об этих двигателях.

Коэффициент полезного действия

Коэффициент полезного действия (кпд>), характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии; определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой; обозначается обычно h = Wпол /Wcyм.

В электрических — отношение совершаемой (полезной) механической работы к электрической энергии, получаемой от источника; в тепловых — отношение полезной механической работы к затрачиваемому количеству теплоты; в электрических трансформаторах — отношение электромагнитной энергии, получаемой во вторичной обмотке, к энергии, потребляемой первичной обмоткой. Для вычисления разные виды энергии и механическая работа выражаются в одинаковых единицах на основе механического эквивалента теплоты, и др. аналогичных соотношений. В силу своей общности понятие позволяет сравнивать и оценивать с единой точки зрения такие различные системы, как атомные реакторы, электрические генераторы и , теплоэнергетические установки, полупроводниковые приборы, биологические объекты и т. д.

Из-за неизбежных потерь энергии на трение, на нагревание окружающих тел и т. п. всегда меньше единицы. Соответственно этому выражается в долях затрачиваемой энергии, т. е. в виде правильной дроби или в процентах, и является безразмерной величиной. тепловых электростанций достигает 35—40%, внутреннего сгорания — 40—50%, динамомашин и генераторов большой мощности—95%, трансформаторов—98%. процесса фотосинтеза составляет обычно 6—8%, у хлореллы он достигает 20—25%. У тепловых в силу второго начала термодинамики имеет верхний предел, определяемый особенностями термодинамического цикла (кругового процесса), который совершает рабочее вещество. Наибольшим обладает Карно цикл.

Различают отдельного элемента (ступени) машины или устройства и , характеризующий всю цепь преобразований энергии в системе. первого типа в соответствии с характером преобразования энергии может быть механическим, термическим и т. д. Ко второму типу относятся общий, экономический, технический и др. виды . Общий системы равен произведению частных , или ступеней.

Воздушно-реактивный двигатель — Airbreathing jet engine

Airbreathing воздушно — реактивный двигатель (или обтекателе реактивный двигатель ) представляет собой реактивный двигатель , который испускает струю горячих выхлопных газов , образованных из воздуха , который нагнетается в двигатель на несколько этапов центробежного , осевого или барана сжатия , который затем нагревается и расширяется через а сопло . Обычно это газотурбинные двигатели . Большая часть массового потока через воздушно-реактивный двигатель обеспечивается воздухом, забираемым снаружи двигателя и нагреваемым изнутри с использованием энергии, накопленной в виде топлива.

Все практические воздушно-реактивные двигатели — это двигатели внутреннего сгорания, которые непосредственно нагревают воздух за счет сжигания топлива, в результате чего горячие газы используются для движения через пропульсивное сопло , хотя экспериментировались и другие методы нагрева воздуха (например, ядерные реактивные двигатели). Большинство современных конструкций реактивных двигателей представляют собой турбовентиляторные двигатели , которые в значительной степени заменили турбореактивные двигатели . В этих современных двигателях используется сердечник газотурбинного двигателя с высоким общим перепадом давления (около 40: 1 в 1995 году) и высокой температурой на входе в турбину (около 1800 K в 1995 году), и большую часть своей тяги они обеспечивают за счет ступени вентилятора с приводом от турбины. , а не с чистой выхлопной тягой, как в турбореактивном двигателе. Сочетание этих характеристик обеспечивает высокую эффективность по сравнению с турбореактивным двигателем. Несколько реактивных двигатели используют простой баран эффект ( ПВРД ) или сгорание импульсов ( пульсирующий воздушно-реактивный двигатель ) , чтобы дать сжатие.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Справочная информация
  • 2 Типы воздушно-реактивных двигателей
    • 2.1 Турбореактивный двигатель
    • 2.2 Турбореактивный двухконтурный двигатель
    • 2.3 Турбовинтовой и турбовальный
    • 2.4 Проповентилятор
  • 3 Основные компоненты
    • 3.1 Холодная секция
    • 3.2 Горячая секция
  • 4 Эксплуатация
    • 4.1 Цикл двигателя
    • 4.2 Падение тяги
  • 5 Безопасность и надежность
    • 5.1 Помпаж двигателя
    • 5.2 Сдерживание лезвия
    • 5.3 Проглатывание птиц
    • 5.4 Вулканический пепел
    • 5.5 Неограниченные отказы
  • 6 Экономические соображения
  • 7 Экологические соображения
  • 8 продвинутых дизайнов
    • 8.1 Ramjet
    • 8.2 ГПД
    • 8.3 P&W J58 Mach 3+ ТРД с форсажем
    • 8.4 Воздушно-реактивные двигатели, работающие на водороде
    • 8.5 Предварительно охлаждаемые реактивные двигатели
    • 8.6 Турбореактивный двигатель
  • 9 Терминология
  • 10 См. Также
  • 11 Источники
    • 11.1 Цитаты
    • 11.2 Цитируемые источники

Задний план

Первоначальным воздушно-реактивным газотурбинным двигателем был ТРД . Это была идея, воплощенная в жизнь двумя инженерами: Фрэнком Уиттлом из Англии, Великобритания, и Хансом фон Охайном из Германии . Турбореактивный двигатель сжимает и нагревает воздух, а затем выпускает его в виде высокоскоростной высокотемпературной струи для создания тяги. Хотя эти двигатели способны создавать высокие уровни тяги, они наиболее эффективны на очень высоких скоростях (более 1 Маха) из-за маломассового расхода и высокой скорости выхлопных газов.

Читать еще:  Глохнет двигатель после запуска гранта

Современные турбовентиляторные двигатели — это развитие турбореактивного двигателя; По сути, они представляют собой турбореактивный двигатель, который включает новую секцию, называемую ступенью вентилятора . Вместо того, чтобы использовать все выхлопные газы для обеспечения прямой тяги, как у турбореактивного двигателя, турбовентиляторный двигатель извлекает часть мощности из выхлопных газов внутри двигателя и использует ее для питания ступени вентилятора. Ступень вентилятора ускоряет большой объем воздуха через канал, минуя сердечник двигателя (фактический компонент газовой турбины двигателя) и выталкивая его сзади в виде струи, создавая тягу. Часть воздуха, проходящего через ступень вентилятора, попадает в сердечник двигателя, а не направляется назад, и, таким образом, сжимается и нагревается; часть энергии отбирается для питания компрессоров и вентиляторов, а оставшаяся часть выводится сзади. Этот высокоскоростной выхлоп горячего газа смешивается с низкоскоростным выхлопом холодного воздуха из ступени вентилятора, и оба они вносят свой вклад в общую тягу двигателя. В зависимости от того, какая часть холодного воздуха обходится вокруг сердечника двигателя, турбовентиляторные двигатели можно назвать двигателями с низким байпасом , с высоким байпасом или с очень высоким байпасом .

Двигатели с малым байпасом были первыми производимыми турбовентиляторными двигателями и обеспечивали большую часть своей тяги за счет горячих выхлопных газов сердечника, в то время как ступень вентилятора только дополняет это. Эти двигатели по-прежнему часто используются на военных истребителях , поскольку они имеют меньшую лобовую площадь, что создает меньшее сопротивление тарану на сверхзвуковых скоростях, оставляя большую тягу, создаваемую двигателем, для приведения в движение самолета. Их сравнительно высокий уровень шума и дозвуковой расход топлива считаются приемлемыми для такого применения, тогда как, хотя в первом поколении авиалайнеров с турбовентиляторными двигателями использовались двигатели с малым байпасом, их высокий уровень шума и расход топлива означают, что они вышли из моды для больших самолетов. Двигатели с большим байпасом имеют гораздо большую ступень вентилятора и обеспечивают большую часть своей тяги за счет потока воздуха вентилятора; ядро двигателя обеспечивает мощность ступени вентилятора, и только часть общей тяги создается выхлопным потоком в сердечнике двигателя. Турбореактивный двухконтурный двигатель с высокой степенью байпаса работает очень похоже на турбовинтовой двигатель, за исключением того, что он использует многолопастной вентилятор, а не многолопастной пропеллер , и полагается на воздуховод, который правильно направляет воздушный поток для создания тяги.

За последние несколько десятилетий произошел переход к двигателям с очень большим байпасом , в которых используются вентиляторы, намного превышающие размеры самого сердечника двигателя, что обычно представляет собой современную высокоэффективную конструкцию с двумя или тремя золотниками. Этот высокий КПД и мощность — вот что делает такие большие вентиляторы жизнеспособными, а доступная увеличенная тяга (до 75000 фунтов на двигатель в двигателях, таких как Rolls-Royce Trent XWB или General Electric GENx ) позволила перейти к большому двухместному двигателю. воздушные суда с двигателями, такие как Airbus A350 или Boeing 777 , а также позволяющие самолетам с двумя двигателями совершать полеты по протяженным надводным маршрутам , ранее являвшимся прерогативой самолетов с 3 или 4 двигателями .

Реактивные двигатели были разработаны для питания самолетов, но использовались для двигателей реактивных автомобилей и реактивных лодок для попыток установления рекордов скорости и даже для коммерческого использования, например, на железных дорогах для очистки от снега и льда стрелочных переводов на железнодорожных путях (установленных в специальных железнодорожных вагонах), и гоночными трассами для сушки вне трассы после дождя (устанавливаются на специальных грузовиках с обдувом струи выхлопных газов на поверхность трассы).

Типы воздушно-реактивных двигателей

Воздушно-реактивные двигатели почти всегда представляют собой двигатели внутреннего сгорания, которые получают тягу от сгорания топлива внутри двигателя. Кислород, присутствующий в атмосфере, используется для окисления источника топлива, обычно реактивного топлива на углеводородной основе . Горящая смесь сильно расширяется в объеме, прогоняя нагретый воздух через сопло .

Реактивный двигатель с тараном:

Реактивный двигатель с импульсным сгоранием:

Реактивный двигатель

Реактивный двигатель — двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги посредством преобразования внутренней 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 (см. ионный двигатель).

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.

Содержание

  • 1 Особенности реактивных двигателей
  • 2 Классы реактивных двигателей
  • 3 Составные части реактивного двигателя
  • 4 Основные технические параметры реактивного двигателя
  • 5 История
  • 6 Примечания
  • 7 См. также

Особенности реактивных двигателей [ | ]

  • Сила тяги реактивного двигателя не зависит от наличия окружающей среды [1] .
  • Сила тяги реактивного двигателя не зависит от скорости движения ракеты [1] .
  • Полезная мощность реактивного двигателя пропорциональна скорости ракеты [1] .
  • При скорости ракеты, большей, чем половина скорости истечения газов двигателя, полезная мощность реактивного двигателя становится больше полной мощности (парадокс силы тяги реактивного двигателя) [1] .

Классы реактивных двигателей [ | ]

Существует два основных класса реактивных двигателей:

  • Воздушно-реактивные двигатели — тепловые двигатели, которые используют энергию окисления горючегокислородомвоздуха, забираемого из атмосферы. Рабочее тело этих двигателей представляет собой смесь продуктов горения с остальными компонентами забранного воздуха.
  • Ракетные двигатели — содержат все компоненты рабочего тела на борту и способны работать в любой среде, в том числе и в безвоздушном пространстве.

Составные части реактивного двигателя [ | ]

Любой реактивный двигатель должен иметь, по крайней мере, две составные части:

  • Камера сгорания («химический реактор») — в нём происходит освобождение химической энергии топлива и её преобразование в тепловую энергиюгазов.
  • Реактивное сопло («газовый туннель») — в котором тепловая энергия газов переходит в их кинетическую энергию, когда из сопла газы вытекают наружу с большой скоростью, тем самым создавая реактивную тягу.

Основные технические параметры реактивного двигателя [ | ]

Основным техническим параметром, характеризующим реактивный двигатель, является тяга (иначе — сила тяги) — усилие, которое развивает двигатель в направлении движения аппарата.

Ракетные двигатели помимо тяги характеризуются удельным импульсом, являющимся показателем степени совершенства или качества двигателя. Этот показатель является также мерой экономичности двигателя. В приведённой ниже диаграмме в графической форме представлены верхние значения этого показателя для разных типов реактивных двигателей, в зависимости от скорости полёта, выраженной в форме числа Маха, что позволяет видеть область применимости каждого типа двигателей.

История [ | ]

Реактивный двигатель был изобретён Гансом фон Охайном (Dr. Hans von Ohain), выдающимся немецким инженером-конструктором и Фрэнком Уиттлом (Sir Frank Whittle).
Первый патент на работающий газотурбинный двигатель был получен в 1930 году Фрэнком Уиттлом. Однако первую рабочую модель собрал именно Охайн.

2 августа 1939 года в Германии в небо поднялся первый реактивный самолёт — Хейнкель He 178, оснащённый двигателем HeS 3, разработанный Охайном.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector