Zanimljiv članak o prošlosti, sadašnjosti i budućnosti naše raketne industrije i perspektivama svemirskih letova.
Akademik Boris Katorgin, tvorac najboljih svjetskih tečnih raketnih motora, objašnjava zašto Amerikanci još uvijek ne mogu ponoviti naša dostignuća u ovoj oblasti i kako zadržati sovjetske šanse u budućnosti.
Dana 21. juna 2012. godine, na Ekonomskom forumu u Sankt Peterburgu, dodeljene su nagrade pobednicima Global Energy Prize. Autoritativna komisija industrijskih stručnjaka iz različitih zemalja odabrala je tri prijave od 639 prijavljenih i imenovala dobitnike nagrade za 2012. godinu, koja se već uobičajeno naziva "Nobelova nagrada za energiju". Kao rezultat toga, 33 miliona bonus rubalja ove godine podijelio je poznati izumitelj iz Velike Britanije, prof. RodneyJohnAllam i dva naša istaknuta naučnika - akademika Ruske akademije nauka BorisKatorgin I ValeryKostyuk.
Sva tri su vezana za stvaranje kriogene tehnologije, proučavanje svojstava kriogenih proizvoda i njihovu primjenu u raznim elektranama. Akademik Boris Katorgin dobio je nagradu „za razvoj raketnih motora na tečno gorivo visokih performansi na kriogena goriva, koji daju visoke energetske parametre pouzdane performanse svemirski sistemi za mirno korištenje svemira. Uz direktno učešće Katorgina, koji je više od pedeset godina posvetio preduzeću OKB-456, sada poznatom kao NPO Energomash, stvoreni su raketni motori na tečno gorivo (LRE), čije se performanse danas smatraju najboljim u svijetu. Sam Katorgin se bavio razvojem shema za organizaciju radnog procesa u motorima, formiranjem mješavine komponenti goriva i uklanjanjem pulsiranja u komori za sagorijevanje. Poznate su i njegove fundamentalni rad na nuklearnim raketnim motorima (NRE) sa visokim specifičnim impulsom i razvojima u oblasti stvaranja hemijskih lasera velike snage bez prestanka.
U najtežim vremenima za ruske naučno-intenzivne organizacije, od 1991. do 2009. godine, Boris Katorgin je bio na čelu NPO Energomash, kombinujući pozicije generalnog direktora i generalnog projektanta, i uspeo je ne samo da spasi kompaniju, već i da stvori niz novih motori. Nedostatak interne narudžbe za motore primorao je Katorgin da potraži kupca na stranom tržištu. Jedan od novih motora bio je RD-180, razvijen 1995. godine posebno za učešće na tenderu koji je organizovala američka korporacija Lockheed Martin, a koja je izabrala raketni motor na tečno gorivo za tada unapređenu raketu-nosač Atlas. Kao rezultat toga, NPO Energomash je potpisao ugovor za isporuku 101 motora i do početka 2012. već je isporučio više od 60 LRE u Sjedinjene Američke Države, od kojih je 35 uspješno radilo na Atlasu tokom lansiranja satelita za različite namjene.
Prije uručenja nagrade "Stručnjak", razgovarao sam sa akademikom Borisom Katorginom o stanju i perspektivama razvoja raketnih motora na tečnost i saznao zašto se motori zasnovani na četrdesetogodišnjim razvojima i dalje smatraju inovativnim, a RD- 180 se nije moglo rekreirati u američkim tvornicama.
— Boris Ivanovich, V kako upravo tvoj zasluga V kreacija domaći tečnost reaktivan motori, I Sad razmatrano najbolji V svijet?
- Da biste to objasnili nespecijalisti, vjerovatno vam je potrebna posebna vještina. Za LRE, razvio sam komore za sagorevanje, gasne generatore; općenito, vodio je stvaranje samih motora za mirno istraživanje svemira. (U komorama za sagorevanje, gorivo i oksidant se mešaju i sagorevaju, a stvara se zapremina vrućih gasova koji, potom izbačeni kroz mlaznice, stvaraju stvarni mlazni potisak; gasni generatori takođe sagorevaju mešavinu goriva, ali za rad turbopumpi, koje pod ogromnim pritiskom pumpaju gorivo i oksidant u istu komoru za sagorevanje. — « stručnjak".)
— Vi govoriti O mirno razvoj prostor, Iako očigledno, Šta Sve motori potisak od nekoliko desetine do 800 tone, koji kreiran V NVO " Energomaš", namjeravao prije Ukupno Za vojni potrebe.
“Nismo morali da bacimo nijednu atomsku bombu, nismo isporučili ni jedno nuklearno punjenje na metu na našim projektilima, i hvala Bogu. Sav vojni razvoj otišao je u mirni prostor. Možemo biti ponosni na ogroman doprinos naše raketne i svemirske tehnologije razvoju ljudske civilizacije. Zahvaljujući astronautici, rođeni su čitavi tehnološki klasteri: svemirska navigacija, telekomunikacije, satelitska televizija, zvučni sistemi.
— Motor Za interkontinentalni balistički rakete R-9, gore koji Vi radio Onda lezi V osnovu malo da li Ne sve naš sa posadom programe.
- Još krajem 1950-ih izvršio sam računske i eksperimentalne radove na poboljšanju formiranja smeše u komorama za sagorevanje motora RD-111, koji je bio namenjen za tu istu raketu. Rezultati rada se još uvijek koriste u modificiranim motorima RD-107 i RD-108 za istu raketu Sojuz, na kojima je obavljeno oko dvije hiljade svemirskih letova, uključujući sve programe s ljudskom posadom.
— Dva godine nazad I uzeo intervju at tvoj njegov kolege, laureat" Global energija" akademik Aleksandra Leontiev. IN razgovor O zatvoreno Za širok javnosti specijalisti, koji Leontiev sebe Kada- To bio, On spomenuto Vitalij Ievleva, Isto puno napravljeno Za naš prostor industrije.
- Mnogi akademici koji su radili za odbrambenu industriju su klasifikovani - to je činjenica. Sada je mnogo toga skinuto povjerljivo - i to je činjenica. Poznajem Aleksandra Ivanoviča veoma dobro: radio je na stvaranju proračunskih metoda i metoda za hlađenje komora za sagorevanje raznih raketnih motora. Rješavanje ovog tehnološkog problema nije bilo lako, pogotovo kada smo počeli da istiskujemo kemijsku energiju do maksimuma mješavina goriva za postizanje maksimalnog specifičnog impulsa, povećavajući, između ostalih mjera, pritisak u komorama za sagorijevanje na 250 atmosfera. Uzmimo naš najmoćniji motor - RD-170. Potrošnja goriva sa oksidantom - kerozin sa tečnim kiseonikom koji prolazi kroz motor - 2,5 tona u sekundi. Toplotni tokovi u njemu dosežu 50 megavata po kvadratnom metru - to je ogromna energija. Temperatura u komori za sagorevanje je 3,5 hiljada stepeni Celzijusa. Bilo je potrebno osmisliti posebno hlađenje za komoru za sagorijevanje, kako bi mogla raditi proračunano i izdržati toplinski pritisak. Aleksandar Ivanovič je upravo to uradio i, moram reći, uradio je odličan posao. Vitalij Mihajlovič Ievlev, dopisni član Ruske akademije nauka, doktor tehničkih nauka, profesor, nažalost, koji je umro prilično rano, bio je naučnik najšireg profila, posedovao je enciklopedijsku erudiciju. Kao i Leontiev, on je mnogo radio na metodologiji za proračun toplotnih struktura visokog napona. Njihov rad se negde presekao, negde integrisao, i kao rezultat toga, dobijena je odlična tehnika kojom je moguće izračunati gustinu toplote bilo koje komore za sagorevanje; sada, možda, koristeći ga, svaki student to može učiniti. Osim toga, Vitalij Mihajlovič je aktivno učestvovao u razvoju nuklearnih, plazma raketnih motora. Tu su se naši interesi ukrstili u onim godinama kada je Energomaš radio isto.
— IN naš razgovor With Leontiev Mi pogođeni tema prodaja energomashevsky motori RD-180 V SAD, I Alexander Ivanovich rekao Šta in mnogi ovo motor - rezultat razvoj događaja, koji bili napravljeno Kako jednom at kreacija RD-170, I V neki To smisao njegov pola. Šta Ovo - stvarno rezultat obrnuto skaliranje?
- Svaki motor u novoj dimenziji je, naravno, novi uređaj. RD-180 sa potiskom od 400 tona je zapravo upola manji od RD-170 sa potiskom od 800 tona. RD-191, dizajniran za našu novu raketu Angara, ima potisak od 200 tona. Šta je zajedničko ovim motorima? Svi imaju jednu turbopumpu, ali RD-170 ima četiri komore za sagorevanje, "američki" RD-180 ima dve, a RD-191 jednu. Svaki motor treba svoju turbopumpnu jedinicu - uostalom, ako jednokomorni RD-170 troši oko 2,5 tone goriva u sekundi, za šta je razvijena turbopumpa kapaciteta 180 hiljada kilovata, u dva sa ponovo premašujući, na primjer, snagu reaktora nuklearnog ledolomca Arktika, tada je dvokomorni RD-180 samo upola, 1,2 tone. Direktno sam učestvovao u razvoju turbopumpi za RD-180 i RD-191 i istovremeno nadgledao stvaranje ovih motora u cjelini.
— Kamera sagorijevanje, znači, on sve ove motori jedan I to isto, samo količina njihov razno?
— Da, i ovo je naše glavno dostignuće. U jednoj takvoj komori prečnika od samo 380 milimetara sagoreva nešto više od 0,6 tona goriva u sekundi. Bez pretjerivanja, ova komora je jedinstvena oprema koja je izložena visokim temperaturama sa posebnim zaštitnim pojasevima od snažnih toplotnih tokova. Zaštita se provodi ne samo zbog vanjskog hlađenja zidova komore, već i zbog genijalne metode „oblaganja“ filma goriva na njih, koji, isparavajući, hladi zid. Na osnovu ove izvanredne komore, kojoj nema ravnih u svetu, proizvodimo naše najbolje motore: RD-170 i RD-171 za Energiju i Zenit, RD-180 za američki Atlas i RD-191 za novu rusku raketu "Angara".
— « Angara" mora bio zamijeni " proton- M" više neki godine nazad, Ali kreatori rakete suočio With ozbiljno probleme prvo let testovi više puta odloženo I projekat like bi nastavlja skliznuti.
“Zaista je bilo problema. Sada je donesena odluka da se raketa lansira 2013. godine. Posebnost Angara je u tome što je na osnovu njenih univerzalnih raketnih modula moguće stvoriti čitavu porodicu lansirnih vozila nosivosti od 2,5 do 25 tona za lansiranje tereta u nisku Zemljinu orbitu na bazi istog univerzalnog kiseonika-kerozina. motor RD-191. "Angara-1" ima jedan motor, "Angara-3" - tri sa ukupnim potiskom od 600 tona, "Angara-5" će imati 1000 tona potiska, odnosno moći će da izbacuje u orbitu više tereta nego Proton. Osim toga, umjesto vrlo toksičnog heptila koji se sagorijeva u Proton motorima, koristimo ekološki prihvatljivo gorivo, nakon čijeg sagorijevanja ostaju samo voda i ugljični dioksid.
— Kako dogodilo, Šta To isto RD-170, koji kreiran više V sredina 1970- X, prije sad pošto ostaci By suština, inovativan proizvod, A njegov tehnologije se koriste V kvaliteta osnovni Za novo LRE?
- Slična priča dogodila se i sa avionom koji je nakon Drugog svetskog rata kreirao Vladimir Mihajlovič Mjasičev (strateški bombarder velikog dometa serije M, razvoj moskovskog OKB-23 iz 1950-ih. - « stručnjak"). U mnogim aspektima, avion je bio ispred svog vremena za tridesetak godina, a zatim su drugi proizvođači aviona posudili elemente njegovog dizajna. Tako je i ovdje: u RD-170 ima puno novih elemenata, materijala, dizajnerskih rješenja. Prema mojim procjenama, neće zastarjeti nekoliko decenija. To je prvenstveno zasluga osnivača NPO Energomash i njegovog generalnog projektanta Valentina Petroviča Gluška i dopisnog člana Ruske akademije nauka Vitalija Petroviča Radovskog, koji je bio na čelu kompanije nakon Gluškove smrti. (Imajte na umu da su najbolje svjetske energetske i performanse RD-170 u velikoj mjeri zahvaljujući Katorginovom rješenju problema suzbijanja visokofrekventne nestabilnosti sagorijevanja razvojem pregrada protiv pulsiranja u istoj komori za sagorijevanje. — « stručnjak".) A šta je sa motorom prvog stepena RD-253 za raketu-nosač Proton? Usvojen davne 1965. godine, toliko je savršen da ga do sada niko nije nadmašio. Upravo tako je Glushko učio dizajnirati - na granici mogućeg i nužno iznad svjetskog prosjeka. Još jedna važna stvar koju treba zapamtiti je da je zemlja uložila u svoju tehnološku budućnost. Kako je bilo u Sovjetskom Savezu? Ministarstvo opšte tehnike, koje je bilo zaduženo za svemir, a posebno za rakete, potrošilo je 22 posto svog ogromnog budžeta samo na istraživanje i razvoj - u svim oblastima, uključujući pogon. Danas je iznos finansiranja istraživanja znatno manji, a to dovoljno govori.
— Ne znači da li postignuće ove LRE neki počinio kvalitete, i Desilo se Ovo pola veka nazad, Šta projektil motor With hemijski izvor energije V neki To smisao nadživljava ja: main otkrića napravljeno I V novo generacije LRE, Sad govor ide brže O Dakle pozvao podržavajući inovacija?
"Definitivno ne. Raketni motori na tečno gorivo su traženi i bit će traženi još jako dugo, jer nijedna druga tehnologija ne može pouzdanije i ekonomičnije podići teret sa Zemlje i staviti ga u orbitu oko Zemlje. Oni su ekološki prihvatljivi, posebno oni koji rade na tekućem kisiku i kerozinu. Ali za letove do zvijezda i drugih galaksija, raketni motori su, naravno, potpuno neprikladni. Masa cijele metagalaksije je 1056 grama. Da bi se raketni motor na tečno gorivo ubrzao do najmanje četvrtine brzine svjetlosti, potrebna je apsolutno nevjerovatna količina goriva - 103200 grama, pa je i razmišljati o tome glupo. LRE ima sopstvenu nišu - motore za držanje. On tečni motori možete ubrzati nosač do druge svemirske brzine, odletjeti na Mars, i to je to.
— Sljedeći pozornica - nuklearna projektil motori?
- Svakako. Ne zna se da li ćemo doživjeti neke faze, a mnogo je učinjeno na razvoju nuklearnog raketnog motora već u sovjetsko vrijeme. Sada, pod vodstvom Keldysh centra, na čelu sa akademikom Anatolijem Sazonovičem Korotejevim, razvija se takozvani transportni i energetski modul. Dizajneri su došli do zaključka da je moguće napraviti plinski hlađen nuklearni reaktor koji je manje stresan nego što je bio u SSSR-u, koji će raditi i kao elektrana i kao izvor energije za plazma motore prilikom kretanja u svemiru. . Takav reaktor se trenutno projektuje u NIKIET-u nazvanom po N. A. Dollezhalu pod rukovodstvom dopisnog člana Ruske akademije nauka Jurija Grigorijeviča Dragunova. U projektu učestvuje i Kalinjingradski konstruktorski biro „Fakel“, gde se stvaraju električni mlazni motori. Kao iu sovjetskim vremenima, Voronješki dizajnerski biro za hemijsku automatizaciju neće bez toga, gdje će se proizvoditi plinske turbine i kompresori, kako bi se zatvorena petlja za pogon rashladne tekućine - mješavine plina.
— A ćao letimo on LRE?
— Naravno, i jasno vidimo izglede za dalji razvoj ovih motora. Postoje taktički, dugoročni zadaci, nema ograničenja: uvođenje novih, otpornijih na toplinu premaza, novih kompozitnih materijala, smanjenje mase motora, povećanje njihove pouzdanosti i pojednostavljenje upravljačke sheme. Mogu se uvesti brojni elementi za bližu kontrolu trošenja dijelova i drugih procesa koji se dešavaju u motoru. Postoje strateški zadaci: na primjer, razvoj tečnog metana i acetilena zajedno sa amonijakom kao gorivom ili trokomponentnim gorivom. NPO Energomash razvija trokomponentni motor. Takav LRE bi se mogao koristiti kao motor i za prvu i za drugu fazu. U prvoj fazi koristi dobro razvijene komponente: kisik, tečni kerozin, a ako dodate još oko pet posto vodika, tada će se specifični impuls značajno povećati - jedna od glavnih energetskih karakteristika motora, što znači da više nosivost se može poslati u svemir. U prvoj fazi se proizvodi sav kerozin uz dodatak vodonika, a u drugoj fazi isti motor prelazi sa rada na trokomponentno gorivo na dvokomponentno - vodik i kisik.
Već smo napravili eksperimentalni motor, međutim, malih dimenzija i potiska od samo oko 7 tona, izvršili 44 ispitivanja, napravili pune elemente za miješanje u mlaznicama, u plinskom generatoru, u komori za sagorijevanje i otkrili da je moguće je prvo raditi na tri komponente, a zatim glatko preći na dvije. Sve radi, postiže se visoka efikasnost sagorevanja, ali da bismo išli dalje, potreban nam je veći uzorak, potrebno je doraditi štandove da u komoru za sagorevanje lansiramo komponente koje ćemo koristiti u pravom motoru: tečni vodonik i kiseonik, kao i kerozin. Mislim da je ovo vrlo obećavajući smjer i veliki korak naprijed. I nadam se da ću uraditi nešto u životu.
— Zašto amerikanci, primljeno u pravu on reprodukcija RD-180, Ne svibanj uradi njegov već puno godine?
Amerikanci su veoma pragmatični. Devedesetih godina, na samom početku rada sa nama, shvatili su da smo u oblasti energetike daleko ispred njih i da moramo te tehnologije preuzeti od nas. Na primjer, naš motor RD-170 u jednom lansiranju, zbog svog većeg specifičnog impulsa, mogao je iznijeti dvije tone više nosivosti od njihovog najmoćnijeg F-1, što je u to vrijeme značilo dobitak od 20 miliona dolara. Raspisali su konkurs za motor od 400 tona za svoje atlase na kojem je pobijedio naš RD-180. Tada su Amerikanci mislili da će početi raditi s nama, pa će za četiri godine uzeti naše tehnologije i sami ih reproducirati. Odmah sam im rekao: potrošićete više od milijardu dolara i deset godina. Prošle su četiri godine, a oni kažu: da, potrebno je šest godina. Prošlo je još godina, kažu: ne, treba nam još osam godina. Prošlo je sedamnaest godina, a nisu reproducirali ni jedan motor. Sada su im potrebne milijarde dolara samo za opremu na klupi. U Energomašu imamo štandove na kojima možete testirati isti motor RD-170 u komori pod pritiskom, čija snaga mlaza dostiže 27 miliona kilovata.
— I Ne pogrešno čuo - 27 gigavat? Ovo više uspostavljena moć sve NPP " Rosatom.
- Dvadeset sedam gigavata je snaga mlaza, koji se razvija za relativno kratko vreme. Kada se testira na stalku, energija mlaza se prvo gasi u posebnom bazenu, a zatim u disperzionoj cevi prečnika 16 metara i visine 100 metara. Da biste napravili takav štand, u koji je postavljen motor koji stvara takvu snagu, potrebno je uložiti mnogo novca. Amerikanci su to sada napustili i uzimaju gotov proizvod. Kao rezultat toga, ne prodajemo sirovine, već proizvod sa ogromnom dodatnom vrijednošću, u koji je uložen visoko intelektualni rad. Nažalost, u Rusiji je ovo rijedak primjer visokotehnološke prodaje u inostranstvu u tako velikom obimu. Ali to dokazuje da smo s pravom formulacijom pitanja sposobni za mnogo.
— Boris Ivanovich, Šta neophodno učiniti, to Ne izgubiti hendikep, otkucano Sovjetski projektil zgrada motora? Možda, osim nedostatak finansiranje R&D Veoma bolno I drugi problem - osoblje?
— Da bismo ostali na svjetskom tržištu, uvijek moramo ići naprijed, stvarati Novi proizvodi. Očigledno, sve dok nismo bili potpuno pritisnuti i grom nije udario. Ali država treba da shvati da će bez novih dešavanja biti na margini svetskog tržišta, a danas, u ovom tranzicionom periodu, dok još nismo dorasli normalnom kapitalizmu, država je ta koja pre svega mora da ulaže u novi. Tada možete prenijeti razvoj za puštanje niza privatnih kompanija pod uslovima koji su korisni i državi i biznisu. Ne vjerujem da je nemoguće smisliti razumne metode stvaranja nečeg novog, bez njih je beskorisno govoriti o razvoju i inovacijama.
Postoje okviri. Vodim odeljenje na Moskovskom vazduhoplovnom institutu, gde obučavamo inženjere motora i lasera. Momci su pametni, žele da rade ono što uče, ali treba im dati normalan početni impuls da ne odu, kao mnogi sada, da pišu programe za distribuciju robe po prodavnicama. Da biste to učinili, potrebno je stvoriti odgovarajuće laboratorijsko okruženje, dati pristojnu platu. Izgraditi ispravnu strukturu interakcije između nauke i Ministarstva prosvjete. Ista Akademija nauka rješava mnoga pitanja vezana za obuku kadrova. Zaista, među aktivnim članovima akademije, dopisnim članovima, ima mnogo stručnjaka koji upravljaju visokotehnološkim preduzećima i istraživačkim institutima, moćnim dizajnerskim biroima. Oni su direktno zainteresovani za odeljenja koja su dodeljena njihovim organizacijama da obuče neophodne stručnjake iz oblasti tehnologije, fizike, hemije, tako da odmah dobiju ne samo diplomce specijaliste, već i gotove specijaliste sa životnim i naučnim i tehničko iskustvo. Oduvijek je bilo ovako: najbolji stručnjaci su rođeni u institutima i preduzećima gdje su postojale obrazovne službe. U Energomašu iu NPO Lavočkin imamo odeljenja MAI ogranka Kometa, kojima ja upravljam. Postoje stari kadrovi koji mogu prenijeti iskustvo na mlade. Ali ostalo je vrlo malo vremena, a gubici će biti nenadoknadivi: da biste se jednostavno vratili na trenutni nivo, morat ćete uložiti mnogo više truda nego što je danas potrebno da ga održite.
Evo nekih prilično skorašnjih vijesti:
Zaključeno je samarsko preduzeće "Kuznjecov". preliminarni dogovor za isporuku Washingtonu 50 NK-33 - elektrana razvijenih za sovjetski lunarni program.
Opcija (dozvola) za isporuku navedenog broja motora do 2020. godine sklopljena je sa američkom korporacijom Orbital Sciences, koja proizvodi satelite i lansirne rakete, i Aerojetom, jednim od najvećih proizvođača raketnih motora u Sjedinjenim Državama. Radi se o prethodnom dogovoru, jer opcijski ugovor podrazumijeva pravo, ali ne i obavezu kupca da izvrši kupovinu po unaprijed određenim uslovima. Dva modificirana motora NK-33 koriste se u prvoj fazi rakete-nosača Antares razvijene u SAD-u prema ugovoru sa NASA-om (naziv projekta Taurus-2). Nosač je dizajniran za isporuku tereta na ISS. Njegovo prvo lansiranje zakazano je za 2013. Motor NK-33 razvijen je za raketu lansirnu raketu H1, koja je trebala isporučiti sovjetske kosmonaute na Mjesec.
Bilo je i nečeg na blogu i prilično kontroverznih informacija u opisu
Originalni članak je na web stranici InfoGlaz.rf Link na članak iz kojeg je napravljena ova kopija -
10. decembra 2012
Nastavljam seriju članaka (samo zato što mi treba još jedan esej, sada na temu "motora") - članak o vrlo obećavajućem i perspektivnom projektu SABRE motora. Uglavnom, dosta se pisalo o njemu u Runetu, ali uglavnom vrlo haotične napomene i pohvale na web stranicama novinskih agencija, ali članak na engleskoj Wikipediji mi je izgledao jako dobro, općenito su ugodno bogati detaljima i detalji - članci na engleskoj Wikipediji.
Dakle, ovaj post (i moj budući esej) je zasnovan na članku, u originalu koji se nalazi na: http://en.wikipedia.org/wiki/SABRE_(rocket_engine) , dodato je i malo geg i objašnjenja, i prikupljena na internet, ilustrativni materijal (to je ono, ali članci na Wikipediji se ne razlikuju po bogatstvu slika)
Slijedi sljedeće
SABRE (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine) je koncept koji je razvio Reaction Engines Limited, prethodno hlađeni hipersonični hibridni raketni motor koji diše zrak. Motor se razvija kako bi omogućio jednostepeno orbitalno ubacivanje u svemirski sistem Skylon. SABRE je evolutivni razvoj serije LACE i motora sličnih LACE-u koji je razvio Alan Bond početkom/sredinom 1980-ih kao dio projekta HOTOL.
Strukturno, ovo je jedan motor sa kombinovanim ciklusom rada, koji ima dva načina rada. Režim mlaznog vazduha kombinuje turbopunjač sa laganim izmenjivačem toplote-hladnjakom koji se nalazi direktno iza konusa za usis vazduha. Pri velikoj brzini, izmjenjivač topline hladi vrući zrak komprimiran usisom zraka, što omogućava neuobičajeno visok omjer kompresije u motoru. Komprimovani vazduh se zatim dovodi u komoru za sagorevanje, kao kod konvencionalnog raketnog motora, gde zapaljuje tečni vodonik. Niske temperature vazduha omogućavaju upotrebu lakih legura i smanjuju ukupnu težinu motora – što je veoma kritično za dostizanje orbite. Dodajmo da, za razliku od LACE koncepata koji su prethodili ovom motoru, SABRE ne ukapljuje vazduh, što daje veću efikasnost.
Fig.1. Zrakoplovna letjelica Skylon i motor SABRE
Nakon zatvaranja usisnog konusa pri brzini od M = 5,14 i na visini od 28,5 km, sistem nastavlja da radi u zatvorenom ciklusu raketnog motora visokih performansi, trošeći tečni kiseonik i tečni vodonik iz rezervoara na brodu, omogućavajući Skylon da postigne orbitalnu brzinu nakon napuštanja atmosfere u strmom usponu.
Takođe, na bazi motora SABRE, razvijen je vazdušni mlaznjak, nazvan Scimitar, za perspektivni hipersonični putnički avion A2, razvijen u okviru programa LAPCAT koji finansira Evropska unija.
U novembru 2012. godine, Reaction Engines je najavio uspješan završetak serije testova koji potvrđuju performanse rashladnog sistema motora, jednu od glavnih prepreka za završetak projekta. Evropska svemirska agencija (ESA) je također procijenila izmjenjivač topline motora SABRE i potvrdila dostupnost tehnologije neophodne za prevođenje motora u metal.
Fig.2. Model motora SABRE
Priča
Na ideju za prethodno hlađeni motor prvi put je došao Robert Carmichael 1955. godine. Nakon toga je uslijedila ideja o motoru za tekući zrak (LACE), koju su prvobitno istražili Marquardt i General Dynamics 1960-ih u sklopu rada američkog ratnog zrakoplovstva na projektu Aerospaceplane.
LACE sistem se nalazi direktno iza nadzvučnog usisnika vazduha - tako da komprimovani vazduh ulazi direktno u izmenjivač toplote gde se trenutno hladi korišćenjem nekog tečnog vodonika uskladištenog na brodu kao goriva. Dobijeni tečni zrak se zatim obrađuje kako bi se izvukao tekući kisik, koji ulazi u motor. Međutim, količina vodonika koja je prošla kroz izmjenjivač topline i zagrijana je mnogo veća nego što se može sagorjeti u motoru, a njegov višak jednostavno odvodi preko broda (ipak, on također daje određeno povećanje potiska).
Godine 1989, kada je finansiranje projekta HOTOL prekinuto, Bond i drugi su osnovali Reaction Engines Limited kako bi nastavili istraživanje. Izmjenjivač topline motora RB545 (koji je trebao biti korišten u projektu HOTOL) imao je određenih problema sa krhkošću konstrukcije, kao i relativno velikom potrošnjom tekućeg vodonika. Takođe ga je bilo nemoguće koristiti - patent za motor pripadao je kompaniji Rols Rojs, a najznačajniji argument - motor je proglašen strogom tajnom. Stoga je Bond nastavio sa razvojem novog motora SABRE, razvijajući ideje oličene u prethodnom projektu.
Od novembra 2012. godine završeno je testiranje opreme na temu "Tehnologija izmjenjivača topline kritična za hibridni raketni motor zrak/tečni kisik". Bilo je prekretnica tokom razvoja SABRE-a, koji je potencijalnim investitorima pokazao održivost tehnologije. Motor je zasnovan na izmenjivaču toplote koji može da hladi ulazni vazduh do -150°C (-238°F). Ohlađeni vazduh se meša sa tečnim vodonikom i sagoreva da bi obezbedio potisak za atmosferski let pre nego što pređe na tečni kiseonik iz rezervoara kada leti izvan atmosfere. Uspješno testiranje ove kritične tehnologije potvrdilo je da izmjenjivač topline može zadovoljiti potrebe motora u dobijanju dosta kiseonik iz atmosfere za rad visoka efikasnost u uslovima leta na malim visinama.
Na Farnborough Airshowu 2012., tom prilikom je održao govor David Willetts, koji je ministar za univerzitete i nauku Ujedinjenog Kraljevstva. Posebno je rekao da ovaj motor, koji je razvila kompanija Reaction Engines, može zaista uticati na teren u svemirskoj industriji. Uspješno završeno testiranje sistema predhlađenja svjedoči o visokoj pohvali koju je UK svemirska agencija dala konceptu motora 2010. godine. Ministar je dodao i da ako jednog dana uspiju da iskoriste ovu tehnologiju za svoje komercijalne letove, onda će to nesumnjivo biti fantastično dostignuće u svojim razmjerima.
Ministar je napomenuo i da su male šanse da Evropska svemirska agencija pristane na finansiranje Skylona, pa bi Velika Britanija trebalo da bude spremna da napravi letjelicu najvećim dijelom sopstvenim sredstvima.
Fig.3. Vazduhoplovstvo Skylon - raspored
Sljedeća faza SABRE programa uključuje testiranje na zemlji maketa motor sposoban da pokaže puni ciklus. ESA je izrazila uvjerenje u uspješnu izgradnju demonstratora i navela da će on predstavljati "važnu prekretnicu u razvoju ovog programa i iskorak u pitanju pogonskih sistema širom svijeta"
Dizajn
Fig.4. Izgled motora SABRE
Poput RB545, SABRE dizajn je bliži tradicionalnom raketnom motoru nego zračnom mlazu. Prethodno hlađeni hibridni mlazni/raketni motor koristi tečno vodikovo gorivo u kombinaciji sa oksidantom koji se dovodi ili kao gasoviti vazduh preko kompresora ili tečni kiseonik koji se iz rezervoara za gorivo snabdeva turbopumpom.
Na prednjem dijelu motora nalazi se jednostavan osnosimetrični usis zraka u obliku konusa koji usporava zrak do podzvučnih brzina koristeći samo dva reflektirana udarna talasa.
Dio zraka kroz izmjenjivač topline ulazi u centralni dio motora, a ostatak prolazi kroz prstenasti kanal u drugi krug, koji je konvencionalni ramjet. centralni dio, smješten iza izmjenjivača topline, je turbopunjač pokretan plinovitim helijumom koji cirkulira kroz zatvoreni kanal Braytonovog ciklusa. Vazduh komprimovan kompresorom ulazi u četiri komore za sagorevanje raketnog motora kombinovanog ciklusa pod visokim pritiskom.
Sl.5. Pojednostavljeni ciklus motora SABRE
izmjenjivač topline
Vazduh koji ulazi u motor pri super/hipersoničnim brzinama postaje veoma vruć nakon kočenja i kompresije u ulazu za vazduh. WITH visoke temperature mlazni motori se tradicionalno bave upotrebom teških legura na bazi bakra ili nikla, smanjenjem kompresije kompresora, kao i smanjenjem brzine, kako bi se izbjeglo pregrijavanje i topljenje strukture. Međutim, za jednostepenu svemirsku letjelicu, takvi teški materijali nisu primjenjivi, a potreban je maksimalni mogući potisak da se u najkraćem vremenu stigne u orbitu kako bi se minimizirala ozbiljnost gubitaka.
Kada se kao nosilac toplote koristi gasoviti helijum, vazduh u izmenjivaču toplote se značajno hladi sa 1000°C na -150°C, a izbegava se ukapljivanje vazduha ili kondenzacija vodene pare na zidovima izmenjivača toplote.
Fig.6. Modelirajte jedan od modula izmjenjivača topline
Prethodne verzije izmjenjivači topline, poput onih korištenih u projektu HOTOL, propuštali su vodikovo gorivo direktno kroz izmjenjivač topline, ali korištenje helijuma kao međukruga između zraka i hladnog goriva otklonilo je problem vodonične krhkosti dizajna izmjenjivača topline. Međutim, oštro hlađenje zraka obećava određene probleme - potrebno je spriječiti blokiranje izmjenjivača topline smrznutom vodenom parom i drugim frakcijama. U novembru 2012. demonstriran je izmjenjivač topline uzoraka koji može hladiti atmosferski vazduh do -150°C za 0,01 s.
Jedna od inovacija SABRE izmjenjivača topline je spiralni raspored cijevi za rashladno sredstvo, što u velikoj mjeri obećava povećanje njegove efikasnosti.
Fig.7. SABRE prototip izmjenjivača topline
Kompresor
Pri brzini od M = 5 i visini od 25 kilometara, što je 20% orbitalne brzine i visine potrebne za ulazak u orbitu, zrak hlađen u izmjenjivaču topline ulazi u vrlo običan turbopunjač, strukturno sličan onima koji se koriste u konvencionalnim turbomlaznim motorima. motora, ali pruža neuobičajeno visok omjer kompresije, zbog ekstremno niske temperature ulaznog zraka. Ovo omogućava da se vazduh komprimuje na 140 atmosfera pre nego što uđe u komore za sagorevanje glavnog motora. Za razliku od turbomlaznih motora, turbopunjač pokreće turbina koja se nalazi u helijumskom krugu, a ne djelovanjem produkata izgaranja, kao kod konvencionalnih turbomlaznih motora. Turbopunjač tako radi na toplini koju proizvodi gel u izmjenjivaču topline.
ciklus helijuma
Toplota se sa vazduha prenosi na helijum. Vrući helijum iz izmenjivača toplote helijum-vazduh se hladi u izmenjivaču toplote helijum-vodik, dajući toplotu tečnosti vodonično gorivo. Krug u kojem kruži helijum radi po Braytonovom ciklusu, kako za hlađenje motora na kritičnim mjestima, tako i za pogon energetskih turbina i brojnih komponenti motora. Ostatak toplinske energije koristi se za isparavanje dijela vodika, koji se sagorijeva u vanjskom krugu s direktnim protokom.
Prigušivač
Da bi se helijum ohladio, pumpa se kroz rezervoar azota. Trenutno se umjesto tekućeg dušika za ispitivanja koristi voda, koja isparava, snižavajući temperaturu helijuma i prigušujući buku iz izduvnih plinova.
Motor
Zbog činjenice da hibridni raketni motor ima daleko od nulte statičkog potiska, avion može da poleti u normalnom režimu disanja vazduha, bez pomoći, slično onima opremljenim konvencionalnim turbomlaznim motorima. Kako se penjete i spuštate atmosferski pritisak, sve više i više vazduha se šalje u kompresor, a efikasnost kompresije u dovodu vazduha samo se smanjuje. U ovom načinu rada mlazni motor može raditi na mnogo većoj visini nego što bi inače bilo moguće.
Kada se dostigne brzina M = 5,5, mlazni motor postaje neefikasan i gasi se, a sada tečni kiseonik i tečni vodonik uskladišteni na brodu ulaze u raketni motor, sve do postizanja orbitalne brzine (srazmerno sa M = 25). Turbopumpne jedinice se pokreću istim helijumskim krugom, koji sada prima toplinu u posebnim "komorama za prethodno sagorijevanje".
Neobično dizajnersko rješenje za sistem hlađenja komore za sagorijevanje - oksidator (vazduh/tečni kisik) se koristi kao rashladna tekućina umjesto tekućeg vodika, kako bi se izbjegla prekomjerna potrošnja vodonika i kršenje stehiometrijskog omjera (omjer goriva i oksidatora).
Druga značajna tačka je mlaznica. Efikasnost mlaznice zavisi od njene geometrije i atmosferskog pritiska. Dok geometrija mlaznice ostaje ista, pritisak se značajno menja sa visinom, stoga mlaznice koje su visoko efikasne u nižoj atmosferi gube svoju efikasnost značajno na većim visinama.
U tradicionalnim, višestepenim sistemima, ovo se prevazilazi jednostavnim korišćenjem različite geometrije za svaku fazu i odgovarajuću fazu leta. Ali u jednostepenom sistemu, stalno koristimo istu mlaznicu.
Fig.8. Poređenje različitih mlaznih mlaznica u atmosferi i vakuumu
Kao izlaz planira se koristiti posebna Expansion-Dflection (ED mlaznica) - podesiva mlaznica razvijena u sklopu STERN projekta, koja se sastoji od tradicionalnog zvona (iako relativno kraće nego inače) i podesivog središnjeg tijela. koji odbija protok gasa do zidova. Promjenom položaja središnjeg tijela moguće je osigurati da auspuh ne zauzima cijelu površinu donjeg dijela, već samo prstenasti dio, prilagođavajući površinu koju zauzima prema atmosferskom pritisku.
Takođe, kod višekomornog motora moguće je podesiti vektor potiska promjenom površine poprečnog presjeka, a time i doprinosa ukupnom potisku, svake komore.
Fig.9. Mlaznica za ekspanziju i otklon (ED mlaznica)
Pravo kolo
Odbijanje ukapljivanja vazduha povećalo je efikasnost motora, smanjujući troškove rashladne tečnosti smanjenjem entropije. Međutim, čak i jednostavno hlađenje zrakom zahtijeva više vodonika nego što se može sagorjeti u primarnom krugu motora.
Višak vodika se odvodi preko broda, ali ne tek tako, već se sagorijeva u nizu komora za sagorijevanje, koje se nalaze u vanjskom prstenastom zračnom kanalu, koji čini dio motora s direktnim protokom, koji prima zrak koji zaobilazi toplinu. izmjenjivač. Drugi, jednokratni krug smanjuje gubitke zbog otpora zraka koji nije ušao u izmjenjivač topline, a također osigurava dio potiska.
Pri malim brzinama zaobilaženje izmjenjivača topline / kompresora je vrlo veliki broj zraka, a sa povećanjem brzine, kako bi se održala efikasnost, većina zraka, naprotiv, ulazi u kompresor.
To razlikuje sistem od ramjet motora, gdje je sve upravo suprotno – pri malim brzinama velike mase zraka prolaze kroz kompresor, a pri velikim ga zaobilaze, kroz ramjet krug, koji postaje toliko efikasan da preuzima vodeću ulogu.
Performanse
Pretpostavlja se da je projektovani omjer potiska i težine SABRE preko 14 jedinica, dok je omjer potiska i težine konvencionalnih mlaznih motora u rasponu od 5, a samo 2 za supersonične. ramjet motori. Ove visoke performanse su rezultat upotrebe super-hlađenog zraka, koji postaje vrlo gust i zahtijeva manje kompresije, a što je još važnije, zbog niskih radnih temperatura, postalo je moguće koristiti lake legure za većinu dizajna motora. Ukupne performanse obećavaju da će biti veće nego u slučaju RB545 ili supersoničnih ramjet motora.
Motor ima visok specifični impuls u atmosferi, koji dostiže 3500 sec. Poređenja radi, konvencionalni raketni motor ima specifičan impuls najbolji slucaj oko 450, a čak i obećavajući "termalni" nuklearni raketni motor obećava da će dostići samo 900 sekundi.
Kombinacija visoke efikasnosti goriva i male mase motora daje Skylonu mogućnost da stigne u orbitu u jednoj fazi, dok radi kao zračni mlaz do brzine od M = 5,14 i visine od 28,5 km. U tom slučaju, svemirsko vozilo će stići u orbitu sa velikim nosivim opterećenjem u odnosu na težinu pri polijetanju, što ranije nije moglo postići nijedno nenuklearno vozilo.
Poput RB545, ideja o prethodnom hlađenju povećava masu i složenost sistema, što je u normalnim okolnostima suprotnost principu projektovanja raketnih sistema. Takođe, izmjenjivač topline je vrlo agresivan i složen dio dizajna motora SABRE. Istina, treba napomenuti da se očekuje da će masa ovog izmjenjivača topline biti za red veličine manja od postojećih uzoraka, a eksperimenti su pokazali da se to može postići. Eksperimentalni izmjenjivač topline postigao je razmjenu topline od skoro 1 GW/m2, što se smatra svjetskim rekordom. Mali moduli budućeg izmenjivača toplote su već napravljeni.
Gubici od dodatne težine sistema se kompenzuju u zatvorenom ciklusu (izmjenjivač topline-turbopunjač) baš kao što dodatna težina krila Skylon povećanjem ukupne težine sistema više doprinosi ukupnom povećanju efikasnosti nego što ga smanjuje . To se uglavnom kompenzira različitim putanjama leta. Konvencionalne lansirne rakete lansiraju se okomito, s ekstremno niske brzine(ako govorimo o tangencijalnoj, a ne normalnoj brzini), ovaj, na prvi pogled, neefikasan potez, omogućava vam da brzo probijete atmosferu i dobijete tangencijalnu brzinu već u bezzračnom okruženju, bez gubitka brzine zbog trenja zraka.
Istovremeno, visoka efikasnost goriva SABRE motora omogućava vrlo blag uspon (pri kojem se tangencijalna komponenta brzine povećava više od normalne komponente brzine), zrak doprinosi, a ne usporava sistem (oksidant i radni fluid za motor, podizanje za krila), što rezultira mnogo manjom potrošnjom goriva za postizanje orbitalne brzine.
Neke karakteristike
Potisak u praznini - 2940 kN
Potisak na nivou mora - 1960 kN
Odnos potiska i težine (motor) - oko 14 (u atmosferi)
Specifični impuls u vakuumu - 460 sec
Specifični impuls na nivou mora - 3600 sec
Prednosti
Za razliku od tradicionalnih raketnih motora, i kao drugih tipova mlazni motori, hibridni mlazni motor može koristiti zrak za sagorijevanje pogonskog goriva, smanjujući potrebnu težinu pogonskog goriva i na taj način povećavajući težinu korisnog tereta.
Ramjet i scramjet motori moraju provesti veliku količinu vremena u nižim slojevima atmosfere da bi dostigli brzine dovoljne za ulazak u orbitu, što u prvi plan dovodi problem intenzivnog zagrijavanja u hipersoničnom, kao i značajnog gubitka težine i složenosti termičke zaštite.
Hibridni mlazni motor poput SABRE treba samo da postigne nisku hipersoničnu brzinu (podsjetimo: hiperzvuk je sve nakon M=5, stoga je M=5,14 sam početak hipersoničnog raspona brzina) u nižoj atmosferi, prije nego što pređe na zatvoreni ciklus operacija i strm uspon sa skupom brzina u raketnom modu.
Za razliku od ramjet ili scramjet, SABRE je sposoban da isporuči veliki potisak od nulte brzine do M=5,14, od tla do velikih visina, uz visoku efikasnost u cijelom rasponu. Osim toga, sposobnost generiranja potiska pri nultoj brzini znači da se motor može testirati na tlu, što značajno smanjuje troškove razvoja.
Tu su i neki linkovi za vašu pažnju.
Mlazni avioni su najmoćniji i najmoderniji avioni 20. veka. Njihova fundamentalna razlika od drugih je da ih pokreće vazdušni ili mlazni motor. Trenutno čine osnovu modernog vazduhoplovstva, kako civilnog tako i vojnog.
Istorija mlaznih aviona
Po prvi put u istoriji avijacije, mlazne avione kreirao je rumunski dizajner Henri Coanda. Bilo je to na samom početku 20. veka, 1910. godine. On i njegovi pomoćnici testirali su avion, nazvan po njemu Coanda-1910, koji je umjesto poznatog propelera bio opremljen klipnim motorom. On je bio taj koji je pokrenuo elementarni kompresor s lopaticama.
Međutim, mnogi sumnjaju da je ovo bio prvi mlazni avion. Nakon završetka Drugog svjetskog rata, Coanda je rekao da je model koji je stvorio motor-kompresor zračno-mlazni motor, što je u suprotnosti sa njim. U svojim originalnim publikacijama i patentnim prijavama on nije iznosio takve tvrdnje.
Fotografije rumunske letjelice pokazuju da se motor nalazi u blizini drvenog trupa, tako da da je gorivo izgorjelo, pilot i letjelica bi bili uništeni u nastaloj vatri.
Sam Coanda je tvrdio da je vatra zaista uništila rep aviona tokom prvog leta, ali nikakvi dokumentarni dokazi nisu sačuvani.
Vrijedi napomenuti da je u mlaznim avionima proizvedenim 1940-ih godina koža bila potpuno metalna i imala je dodatnu toplinsku zaštitu.
Eksperimenti sa mlaznim avionima
Zvanično, prvi mlazni avion je poleteo 20. juna 1939. godine. Tada se dogodio prvi eksperimentalni let aviona koji su kreirali njemački dizajneri. Nešto kasnije, Japan i zemlje antihitlerovske koalicije objavile su svoje uzorke.
Njemačka kompanija Heinkel počela je eksperimentirati s mlaznim avionima 1937. godine. Dvije godine kasnije, He-176 je izveo svoj prvi službeni let. Međutim, nakon prvih pet probnih letova postalo je očito da nema šanse da se ovaj uzorak lansira u seriju.
Problemi prvog mlaznog aviona
Bilo je nekoliko grešaka koje su napravili njemački dizajneri. Prvo je izabran motor s tekućim mlazom. Koristio je metanol i vodikov peroksid. Djelovali su kao gorivo i oksidator.
Programeri su pretpostavili da će ovi mlaznjaci moći postići brzinu do hiljadu kilometara na sat. Međutim, u praksi je bilo moguće postići brzinu od samo 750 kilometara na sat.
Drugo, avion je imao preveliku potrošnju goriva. Morao je toliko toga da ponese sa sobom da se letelica mogla pomeriti maksimalno 60 kilometara od aerodroma. Onda je morao da napuni gorivo. Jedina prednost u odnosu na druge ranih modela, je postala brza stopa uspona. Bilo je 60 metara u sekundi. Istovremeno, subjektivni faktori su odigrali određenu ulogu u sudbini ovog modela. Dakle, jednostavno joj se nije svidio Adolf Hitler, koji je bio prisutan na jednom od probnih lansiranja.
Prvi proizvodni uzorak
Uprkos neuspjehu s prvim uzorkom, njemački konstruktori aviona su bili ti koji su prvi pokrenuli mlazne avione u masovnu proizvodnju.
Pušteno je u prodaju model Me-262. Ovaj avion je prvi probni let izveo 1942. godine, na vrhuncu Drugog svetskog rata, kada je Nemačka već izvršila invaziju na teritoriju Sovjetskog Saveza. Ova novina mogla bi značajno uticati na konačan ishod rata. Ovaj borbeni avion ušao je u službu nemačke vojske već 1944. godine.
Štaviše, avion je proizveden u razne modifikacije- i kao izviđač, i kao jurišni avion, i kao bombarder, i kao lovac. Ukupno je do kraja rata proizvedeno hiljadu i po takvih aviona.
Ovi mlazni borbeni avioni su se odlikovali zavidnim tehničkim karakteristikama, po tadašnjim standardima. Opremljeni su sa dva turbomlazna motora, bio je dostupan 8-brzinski aksijalni kompresor. Za razliku od prethodni model ovaj, poznatiji kao Meseršmit, nije trošio mnogo goriva i imao je dobre letne performanse.
Brzina mlaznog aviona dostigla je 870 kilometara na sat, domet je bio više od hiljadu kilometara, maksimalna visina je bila preko 12 hiljada metara, a brzina penjanja 50 metara u sekundi. Masa praznog aviona bila je manja od 4 tone, potpuno opremljenog dostigla je 6 hiljada kilograma.
Meseršmitovi su bili naoružani topovima kalibra 30 milimetara (bilo ih je najmanje četiri), ukupna masa projektila i bombi koje je letelica mogla da ponese bila je oko hiljadu i po kilograma.
Tokom Drugog svetskog rata, Meseršmitovi su uništili 150 aviona. Gubici nemačke avijacije iznosili su oko 100 aviona. Stručnjaci napominju da bi broj gubitaka mogao biti mnogo manji da su piloti bili bolje pripremljeni za rad na fundamentalno novom avionu. Osim toga, bilo je problema s motorom koji se brzo istrošio i bio nepouzdan.
Japanski uzorak
Tokom Drugog svjetskog rata, gotovo sve zaraćene zemlje nastojale su proizvesti svoje prve avione na mlazni pogon. Japanski inženjeri aviona istakli su se time što su prvi koristili motor na tečno gorivo u masovnoj proizvodnji. Korišćen je u japanskom projektilu sa ljudskom posadom, koji je leteo kamikaze. Od kraja 1944. do kraja Drugog svjetskog rata, više od 800 takvih aviona ušlo je u službu japanske vojske.
Tehničke karakteristike japanskog mlaznog aviona
Pošto je ova letelica, u stvari, bila za jednokratnu upotrebu - na nju su se odmah srušile kamikaze, izgradili su je po principu "jeftino i veselo". Pramac je bio sačinjen od drvene jedrilice, a prilikom poletanja avion je razvijao brzinu do 650 kilometara na sat. Sve zbog tri tečno-mlazna motora. Zrakoplovu nisu bili potrebni motori za uzlijetanje niti stajni trap. Snašao se i bez njih.
Japanski kamikaza avion je do cilja dopremljen bombarderom Ohka, nakon čega su uključeni motori na tečno gorivo.
Istovremeno, japanski inženjeri i sama vojska primijetili su da je efikasnost i produktivnost takve sheme izuzetno niska. Sami bombarderi su lako izračunati pomoću radara instaliranih na brodovima koji su bili u sastavu američke mornarice. To se dogodilo čak i prije nego što je kamikaza imala vremena da se prilagodi meti. U konačnoj analizi, mnogi avioni su stradali na dalekim prilazima konačnom cilju svog odredišta. Štaviše, oborili su i avione u kojima su sedeli kamikaze i bombardere koji su ih isporučili.
UK odgovor
Sa britanske strane, u Drugom svjetskom ratu učestvovao je samo jedan mlazni avion - to je Gloster Meteor. Svoj prvi nalet izveo je u martu 1943.
Ušao je u službu britanskog kraljevskog ratnog vazduhoplovstva sredinom 1944. godine. Njegova masovna proizvodnja nastavljena je do 1955. godine. I ovi avioni su bili u upotrebi do 70-ih godina. Ukupno je sa montažne trake napustilo oko tri i po hiljade ovih aviona. I razne modifikacije.
Tokom Drugog svjetskog rata proizvedene su samo dvije modifikacije lovaca, a zatim se njihov broj povećao. Štaviše, jedna od modifikacija bila je toliko tajna da nisu letjeli na neprijateljsku teritoriju, tako da je u slučaju pada ne bi dobili inženjeri neprijateljskih aviona.
U osnovi, oni su bili angažovani na odbijanju vazdušnih napada nemačkih aviona. Bili su bazirani u blizini Brisela u Belgiji. Međutim, od februara 1945. nemačka avijacija je zaboravila na napade, koncentrišući se isključivo na odbrambeni potencijal. Dakle, u posljednjoj godini Drugog svjetskog rata, od više od 200 aviona Global Meteor, samo dva su izgubljena. Štaviše, to nije bio rezultat napora njemačkih avijatičara. Oba aviona su se sudarila prilikom sletanja. Na aerodromu je tada bilo oblačno.
Specifikacije britanskog aviona
Britanski avion Global Meteor imao je zavidne tehničke karakteristike. Brzina mlaznog aviona dostigla je skoro 850 hiljada kilometara na sat. Raspon krila je više od 13 metara, uzletna težina je oko 6 i pol hiljada kilograma. Avion je poleteo na visinu od skoro 13 i po kilometara, dok je domet leta bio više od dve hiljade kilometara.
Britanski avioni su bili naoružani sa četiri topa kalibra 30 mm, koji su bili veoma efikasni.
Amerikanci su među zadnjima
Među svim glavnim učesnicima u Drugom svjetskom ratu, američko ratno zrakoplovstvo bilo je jedan od posljednjih mlaznih aviona. Američki model Lockheed F-80 stigao je na britanske aerodrome tek u aprilu 1945. godine. Mjesec dana prije predaje njemačkih trupa. Stoga praktički nije imao vremena da učestvuje u neprijateljstvima.
Amerikanci su ovaj avion aktivno koristili nekoliko godina kasnije tokom Korejskog rata. U ovoj zemlji se odigrala prva bitka između dva mlazna aviona. S jedne strane je bio američki F-80, a s druge sovjetski MiG-15, koji je u to vrijeme bio moderniji, već transsonični. Sovjetski pilot je pobedio.
Totalno naoružanje americka vojska primio više od hiljadu i po takvih aviona.
Prvi sovjetski mlazni avion sišao je sa proizvodne trake 1941. Objavljena je u rekordnom roku. Bilo je potrebno 20 dana za dizajn i još mjesec za proizvodnju. Mlaznica mlaznog aviona obavljala je funkciju zaštite njegovih dijelova od prekomjernog zagrijavanja.
Prvi sovjetski model bio je drvena jedrilica, na koju su bili pričvršćeni motori na tečno gorivo. Kada je počeo Veliki Domovinski rat, sav razvoj je prebačen na Ural. Tamo su počela eksperimentalna letanja i ispitivanja. Prema zamisli dizajnera, letelica je trebalo da postigne brzinu do 900 kilometara na sat. Međutim, čim se njegov prvi tester, Grigorij Bahčivandži, približio brzini od 800 kilometara na sat, letelica se srušila. Probni pilot je poginuo.
finalizirati Sovjetski model mlaznim avionima je to uspjelo tek 1945. godine. Ali odmah je počela masovna proizvodnja dva modela - Jak-15 i MiG-9.
I sam Josif Staljin je učestvovao u poređenju tehničkih karakteristika dve mašine. Kao rezultat toga, odlučeno je da se Yak-15 koristi kao trenažni avion, a MiG-9 je stavljen na raspolaganje Ratnom vazduhoplovstvu. Za tri godine proizvedeno je više od 600 MiG-ova. Međutim, avion je ubrzo obustavljen.
Postojala su dva glavna razloga. Razvijen je iskreno u žurbi, neprestano mijenjajući. Osim toga, i sami piloti su bili sumnjičavi prema njemu. Bilo je potrebno mnogo truda da se savlada automobil, a bilo je apsolutno nemoguće pogriješiti u pilotiranju.
Kao rezultat toga, poboljšani MiG-15 ga je zamijenio 1948. godine. Sovjetski mlazni avion leti brzinom većom od 860 kilometara na sat.
putnički avion
Najpoznatiji mlazni putnički avion, uz engleski Concorde, je sovjetski TU-144. Oba ova modela su uvrštena u kategoriju nadzvučnih.
Sovjetski avioni su ušli u proizvodnju 1968. godine. Od tada se zvuk mlaznog aviona često čuo iznad sovjetskih aerodroma.
Istoriju avijacije karakteriše stalna borba za povećanje brzine aviona. Prvi službeno registrovani svjetski brzinski rekord, postavljen 1906. godine, iznosio je samo 41,3 kilometra na sat. Do 1910. godine brzina najboljih aviona porasla je na 110 kilometara na sat. Borbeni avion RBVZ-16, proizveden u Rusko-baltičkom kombinatu još u početnom periodu Prvog svetskog rata, imao je maksimalnu brzinu leta od 153 kilometra na sat. A do početka Drugog svjetskog rata više nisu bile odvojene mašine - hiljade aviona letjelo je brzinama većim od 500 kilometara na sat.
Iz mehanike je poznato da je snaga potrebna za osiguranje kretanja aviona jednaka proizvodu sile potiska i njegove brzine. Dakle, snaga raste proporcionalno kocki brzine. Stoga, da bi se udvostručila brzina leta aviona na propeler, potrebno je povećati snagu njegovih motora za osam puta. To dovodi do povećanja težine elektrane i značajnog povećanja potrošnje goriva. Kako pokazuju proračuni, da bi se udvostručila brzina aviona, što bi dovelo do povećanja njegove težine i veličine, potrebno je povećati snagu klipni motor 15-20 puta.
Ali počevši od brzine leta od 700-800 kilometara na sat i kako se približava brzini zvuka, otpor zraka raste još oštrije. Osim toga, omjer korisna akcija propeler je dovoljno visok samo pri brzinama koje ne prelaze 700-800 kilometara na sat. S daljnjim povećanjem brzine, naglo se smanjuje. Stoga, uprkos svim naporima konstruktora aviona, čak i najbolji borbeni avioni sa klipnim motorima kapaciteta 2500-3000 Konjska snaga maksimalna brzina horizontalnog leta nije prelazila 800 kilometara na sat.
Kao što vidite, da biste savladali velike visine i dodatno povećali brzinu, novi motor aviona, čiji se potisak i snaga ne bi smanjivali sa povećanjem brzine leta, već bi se povećavali.
I takav motor je stvoren. Ovo je avionski mlazni motor. Bio je mnogo snažniji i lakši od glomaznih instalacija na propeler. Upotreba ovog motora je na kraju omogućila avijaciji da probije zvučnu barijeru.
Princip rada i klasifikacija mlaznih motora
Da bismo razumjeli kako radi mlazni motor, prisjetimo se šta se dešava kada se ispali bilo koje vatreno oružje. Svako ko je pucao iz puške ili pištolja zna efekat trzaja. U trenutku pucanja, barutni plinovi velikom snagom ravnomjerno pritiskaju u svim smjerovima. Unutrašnje stijenke cijevi, dno metka ili projektila i dno čahure koju drži zatvarač doživljavaju ovaj pritisak.
Sile pritiska na zidove cijevi su međusobno uravnotežene. Pritisak barutnih gasova na metak (projektil) izbacuje ga iz puške (pištolja), a pritisak gasova na dnu čahure je uzrok trzaja.
Trzanje je lako napraviti i izvor je kontinuiranog kretanja. Zamislite, na primjer, da stavimo pješadijski teški mitraljez na laka kolica. Zatim će se, uz neprekidnu paljbu iz mitraljeza, kotrljati pod utjecajem povratnih udara u smjeru suprotnom od smjera pucanja.
Ovaj princip je osnova rada mlaznog motora. Izvor kretanja u mlaznom motoru je reakcija ili trzaj gasnog mlaza.
Zatvorena posuda sadrži komprimirani plin. Pritisak plina se ravnomjerno raspoređuje na zidove posude koja ostaje nepomična. Ali ako se jedan od krajnjih zidova posude ukloni, tada će komprimirani plin, u potrazi za proširenjem, početi brzo teći iz rupe.
Pritisak plina na zid nasuprot rupe više neće biti uravnotežen, a posuda će se, ako nije fiksirana, početi kretati. Važno je napomenuti da što je veći pritisak plina, to je veća brzina njegovog istjecanja, a brod će se kretati brže.
Za rad mlaznog motora dovoljno je da se u rezervoaru sagori barut ili druga zapaljiva materija. Tada će višak tlaka u posudi prisiliti plinove da kontinuirano teku u obliku mlaza produkata izgaranja u atmosferu brzinom koja je veća, što je veći pritisak unutar samog rezervoara, a manji je pritisak izvana. Istjecanje plinova iz posude nastaje pod utjecajem sile pritiska koja se poklapa sa smjerom mlaza koji izlazi kroz rupu. Posljedično, neizbježno će se pojaviti još jedna sila jednake veličine i suprotnog smjera. Ona će pokrenuti tenk.
Ova sila se naziva sila potiska.
Svi mlazni motori mogu se podijeliti u nekoliko glavnih klasa. Razmotrite grupiranje mlaznih motora prema vrsti oksidatora koji se u njima koristi.
U prvu grupu spadaju mlazni motori sa sopstvenim oksidantom, takozvani raketni motori. Ovu grupu, pak, čine dvije klase: PRD - praškasti mlazni motori i LRE - tekući mlazni motori.
U pogonskim mlaznim motorima gorivo istovremeno sadrži gorivo i oksidant neophodan za njegovo sagorijevanje. Najjednostavniji PRD je dobro poznata raketa za vatromet. U takvom motoru, barut izgori u roku od nekoliko sekundi ili čak djelića sekunde. Mlazni potisak razvijen u ovom slučaju je prilično značajan. Dovod goriva ograničen je zapreminom komore za sagorevanje. 
Strukturno, PRD je izuzetno jednostavan. Može se koristiti kao instalacija koja ne radi dugo, ali i dalje stvara dovoljno veliku vučnu silu.
U mlaznim motorima s tekućim pogonom, sastav goriva uključuje neku zapaljivu tekućinu (obično kerozin ili alkohol) i tekući kisik ili neku supstancu koja sadrži kisik (na primjer, vodikov peroksid ili dušičnu kiselinu). Kisik ili zamjena za njega, neophodan za sagorijevanje goriva, obično se naziva oksidacijskim sredstvom. Tokom rada LRE, gorivo i oksidant se neprekidno unose u komoru za sagorevanje; proizvodi sagorevanja se izbacuju napolje kroz mlaznicu.
Mlazni motori na tečnost i prah, za razliku od ostalih, mogu da rade u prostoru bez vazduha.
Drugu grupu čine zračni mlazni motori - WFD, koji koriste oksidator iz zraka. Oni se, pak, dijele u tri klase: ramjet motori (ramjet), pulsirajući mlazni motori (puVRD) i turbomlazni motori (turbomlazni motori).
U WFD s direktnim protokom (ili bez kompresora), gorivo se sagorijeva u komori za sagorijevanje u atmosferskom zraku komprimiranom tlakom vlastite brzine. Zrak je komprimiran prema Bernoullijevom zakonu. Prema ovom zakonu, kada se tečnost ili gas kreće kroz kanal koji se širi, brzina mlaza se smanjuje, što dovodi do povećanja pritiska gasa ili tečnosti.
Da bi se to postiglo, ramjet ima difuzor - kanal koji se širi kroz koji atmosferski zrak ulazi u komoru za sagorijevanje.
Površina izlaznog dijela mlaznice je obično mnogo veća od površine ulaznog dijela difuzora. Osim toga, pritisak se drugačije raspoređuje po površini difuzora i ima veće vrijednosti nego na zidovima mlaznice. Kao rezultat djelovanja svih ovih sila nastaje reaktivni potisak.
Efikasnost direktnog WFD-a pri brzini leta od 1000 kilometara na sat je približno 8-9%. A s povećanjem ove brzine za faktor 2, efikasnost u nekim slučajevima može doseći 30% - više od one kod klipnog motora aviona. Ali treba napomenuti da ramjet ima značajan nedostatak: takav motor ne pruža potisak na mjestu i stoga ne može osigurati neovisno polijetanje zrakoplova.
Turbomlazni motor (TRD) je složeniji. U letu, nadolazeći zrak prolazi kroz prednji ulaz u kompresor i komprimira se nekoliko puta. Vazduh komprimovan kompresorom ulazi u komoru za sagorevanje, gde se ubrizgava tečno gorivo (obično kerozin); gasovi koji nastaju tokom sagorevanja ove mešavine dovode se do lopatica gasne turbine.
Turbinski disk je postavljen na istu osovinu kao i točak kompresora, tako da vrući plinovi koji prolaze kroz turbinu uzrokuju da se ona okreće zajedno s kompresorom. Iz turbine plinovi ulaze u mlaznicu. Ovdje njihov pritisak pada, a njihova brzina raste. Mlaz gasa koji napušta motor stvara mlazni potisak.
Za razliku od ramjet WFD, turbomlazni motor može razviti potisak čak i kada radi na licu mjesta. On može samostalno osigurati poletanje aviona. Za pokretanje turbomlaznog motora koriste se posebni uređaji za pokretanje: električni starteri i gasnoturbinski starteri.
Efikasnost turbomlaznog motora pri brzinama do zvučnih letova je mnogo veća od efikasnosti mlaznog motora s direktnim protokom. I samo pri nadzvučnim brzinama od 2000 kilometara na sat, potrošnja goriva za oba tipa motora postaje približno ista.
Kratka istorija razvoja mlaznog vazduhoplovstva
Najpoznatiji i najjednostavniji mlazni motor je raketa s prahom, izumljena prije mnogo stoljeća u staroj Kini. Naravno, ispostavilo se da je barutana raketa prvi mlazni motor koji je pokušan da se koristi kao elektrana aviona.
Na samom početku 1930-ih u SSSR-u su počeli radovi na stvaranju mlaznog motora za avione. Sovjetski inženjer F.A. Zander je još 1920. godine izrazio ideju raketnog aviona na velikim visinama. Njegov motor OR-2, koji radi na benzin i tečni kiseonik, bio je namenjen za ugradnju na eksperimentalni avion.
U Njemačkoj su, uz učešće inženjera Vallea, Sengera, Opela i Stammera, počevši od 1926. godine, sistematski izvođeni eksperimenti sa barutnim raketama postavljenim na automobil, bicikl, vagon i, konačno, na avion. Godine 1928. dobijeni su prvi praktični rezultati: raketni automobil je pokazao brzinu od oko 100 km / h, a vagon - do 300 km / h. U junu iste godine obavljen je prvi let aviona sa barutnim mlaznim motorom. Na visini od 30 m. Ovaj avion je preletio 1,5 km, zadržavši se u vazduhu samo jednu minutu. Nešto više od godinu dana kasnije, let je ponovljen i postignuta je brzina leta od 150 km/h.
Do kraja 30-ih godina našeg vijeka, u različitim zemljama su obavljeni istraživački, dizajnerski i eksperimentalni radovi na stvaranju aviona s mlaznim motorima.
Godine 1939. u SSSR-u su obavljena letna ispitivanja ramjet motora (ramjet motora) na avionu I-15 koji je dizajnirao N.N. Polikarpov. Ramjet motori koje je dizajnirao I. A. Merkulov ugrađeni su na donje ravni aviona kao dodatni motori. Prve letove izveo je iskusni probni pilot P.E. Loginov. Na određenoj visini, ubrzao je automobil do maksimalne brzine i uključio mlazne motore. Potisak dodatnih ramjet motora povećao je maksimalnu brzinu leta. 1939. su uspjeli pouzdan početak motora u letu i stabilnost procesa sagorevanja. U letu, pilot je mogao više puta da pali i gasi motor i podešava njegov potisak. Dana 25. januara 1940. godine, nakon fabričkog testiranja motora i provjere njihove sigurnosti u mnogim letovima, izvršeno je zvanično testiranje - let aviona sa ramjet. Polazeći sa Centralnog aerodroma Frunze u Moskvi, pilot Loginov je uključio mlazne motore na maloj visini i napravio nekoliko krugova iznad područja aerodroma.
Ovi letovi pilota Loginova 1939. i 1940. bili su prvi letovi na avionu sa pomoćnim ramjet motorima. Nakon njega, u testiranju ovog motora učestvovali su probni piloti N. A. Sopotsko, A. V. Davydov i A. I. Žukov. U ljeto 1940. ovi motori su instalirani i testirani na lovcu I-153 Chaika koji je dizajnirao N.N. Polikarpov. Povećali su brzinu aviona za 40-50 km/h.
Međutim, pri brzinama leta koje mogu razviti avioni na propelerski pogon, dodatni nekompresovani VJE-ovi su trošili mnogo goriva. Ramjet ima još jedan važan nedostatak: takav motor ne daje potisak na mjestu i stoga ne može obezbijediti nezavisno poletanje aviona. To znači da je avion sličan motor mora biti opremljen nekom vrstom pomoćne startne elektrane, na primjer, propelerom, inače se neće dizati u zrak.
Krajem 30-ih - ranih 40-ih godina našeg stoljeća razvijeni su i testirani prvi avioni sa mlaznim motorima drugih tipova.
Jedan od prvih ljudskih letova na avionu sa motorom na tečno gorivo (LPRE) takođe je napravljen u SSSR-u. Sovjetski pilot V.P. Fedorov u februaru 1940. testirao je u vazduhu LRE domaćeg dizajna. Letnim testovima je prethodilo mnogo pripremnih radova. LRE koji je dizajnirao inženjer L.S. Dushkin s podesivim potiskom prošao je opsežna tvornička testiranja na postolju. Zatim je postavljen na jedrilicu koju je dizajnirao S.P. Korolev. Nakon što je motor uspješno prošao zemaljske testove na jedrilici, počela su letačka testiranja. Mlazni avion je vučen konvencionalnim elisnim avionom na visinu od 2 km. Na ovoj visini, pilot Fedorov je otkačio sajlu i, preletevši neku udaljenost od vučnog aviona, uključio raketni motor. Motor je radio ujednačeno sve dok se gorivo u potpunosti nije potrošilo. Na kraju leta motorom, pilot je uspješno klizio i sletio na aerodrom.
Ovi testovi leta bili su važan korak ka stvaranju mlaznog aviona velike brzine.
Ubrzo je sovjetski konstruktor V. F. Bolkhovitinov dizajnirao avion na kojem je kao pogonsko postrojenje korišćen raketni motor na tečno gorivo L. S. Duškina. Uprkos ratnim teškoćama, motor je već u decembru 1941. godine napravljen. Istovremeno je stvoren i avion. Dizajn i konstrukcija prvog lovca na tečno gorivo na ovom svijetu završeni su u rekordnom roku: samo 40 dana. Istovremeno, u toku su pripreme za letna testiranja. Izvođenje prvih testova u vazduhu novo auto, koja je dobila marku "BI", povjerena je probnom pilotu kapetanu G.Ya.Bakhchivandzhiju.
15. maja 1942. godine izvršen je prvi let borbenog aviona sa raketnim motorom. Bio je to mali monoplan sa šiljastim nosom sa podvozjem koji se može uvlačiti i zadnjim točkom. Dva topa kalibra 20 mm, municija za njih i radio oprema smješteni su u prednji dio trupa. Sljedeći su kokpit, zatvoren fenjerom, i rezervoari za gorivo. Motor se nalazio u repnom dijelu. Testovi letenja su bili uspješni.
Tokom Velikog domovinskog rata, sovjetski konstruktori aviona su radili i na drugim tipovima lovaca sa raketnim motorima. Dizajnerski tim, predvođen N. N. Polikarpovom, stvorio je borbeni avion Malyutka. Drugi tim dizajnera, na čelu sa M.K.Tihonravovim, razvio je mlazni lovac marke "302".
Radovi na stvaranju borbenih mlaznih aviona takođe su se široko odvijali u inostranstvu.
U junu 1942. godine dogodio se prvi let njemačkog mlaznog lovca-presretača Me-163 koji je dizajnirao Messerschmitt. Tek deveta verzija ovog aviona puštena je u masovnu proizvodnju 1944. godine.
Prvi put je ovaj avion sa raketnim motorom upotrebljen u borbenoj situaciji sredinom 1944. godine tokom savezničke invazije na Francusku. Bio je namijenjen za borbu protiv neprijateljskih bombardera i lovaca nad njemačkom teritorijom. Avion je bio monoplan bez horizontalnog repa, što je bilo moguće zahvaljujući velikom zamahu krila.
Trup je dobio aerodinamičan oblik. Spoljne površine aviona bile su veoma glatke. U prednjem dijelu trupa postavljena je vjetrenjača za pogon generatora električnog sistema aviona. U stražnji dio trupa ugrađen je motor - raketni motor s potiskom do 15 kN. Između kućišta motora i obloge automobila bila je vatrostalna brtva. Spremnici za gorivo bili su postavljeni u krilima, a sa oksidantima - unutar trupa. U avionu nije bilo konvencionalnog stajnog trapa. Polijetanje se odvijalo uz pomoć specijalnih lansirnih kolica i repnog točka. Odmah nakon polijetanja, ova kolica su ispuštena, a repni točak je uvučen u trup. Avionom se upravljalo pomoću kormila, postavljenog, kao i obično, iza kobilice, i dizala postavljenih u ravni krila, koji su istovremeno bili i eleroni. Slijetanje je izvršeno na čeličnu skiju za doskok dužine oko 1,8 metara sa klizačem širine 16 centimetara. Obično je avion polijetao pomoću potiska motora instaliranog na njemu. Međutim, kako je konstruktor zamislio, bilo je moguće koristiti suspendirane rakete za lansiranje koje su odbačene nakon polijetanja, kao i mogućnost da ih drugi avion vuče do željene visine. Kada je raketni motor radio u režimu punog potiska, avion je mogao da se penje skoro okomito. Raspon krila aviona bio je 9,3 metra, dužina oko 6 metara. Težina leta pri poletanju bila je 4,1 tona, a pri sletanju 2,1 tona; shodno tome, za cijelo vrijeme motornog leta, avion je postao skoro dvostruko lakši - potrošio je oko 2 tone goriva. Uzletište je bilo više od 900 metara, brzina penjanja do 150 metara u sekundi. Avion je dostigao visinu od 6 kilometara 2,5 minuta nakon polijetanja. Plafon automobila bio je 13,2 kilometra. At kontinuirani rad LRE let je trajao do 8 minuta. Obično, po dolasku na borbenu visinu, motor nije radio neprekidno, već periodično, a letjelica je ili planirano ili ubrzano. Kao rezultat toga, ukupno trajanje leta moglo bi se povećati na 25 minuta ili čak i više. Ovaj način rada karakteriziraju značajna ubrzanja: kada se raketni motor uključi brzinom od 240 kilometara na sat, letjelica je nakon 20 sekundi dostigla brzinu od 800 kilometara na sat (za to vrijeme je letjela 5,6 kilometara sa prosjekom ubrzanje od 8 metara po sekundi kvadrata). U blizini zemlje, ova letelica je razvijala maksimalnu brzinu od 825 kilometara na sat, a u rasponu visina od 4-12 kilometara maksimalna brzina je porasla na 900 kilometara na sat.
U istom periodu intenzivno se radilo u nizu zemalja na stvaranju vazdušno-mlaznih motora (AJE) različitih tipova i dizajna. U Sovjetskom Savezu, kao što je već spomenuto, testiran je WFD s direktnim protokom instaliran na borbenom zrakoplovu.
U Italiji je u avgustu 1940. godine obavljen prvi 10-minutni let monoplana Campini-Caproni SS-2. Na ovom avionu je ugrađen takozvani motor-kompresorski WFD (ovaj tip WFD nije razmatran u pregledu mlaznih motora, jer se ispostavilo da je neisplativ i nije dobio distribuciju). Zrak je kroz poseban otvor na prednjem dijelu trupa ulazio u cijev promjenjivog presjeka, gdje je bio pritisnut kompresorom, koji je primao rotaciju od klipnog motora aviona u obliku zvijezde, kapaciteta 440 konjskih snaga koji se nalazio iza.
Onda teci komprimirani zrak oprao ovaj klipni motor vazdušno hlađenje i malo se zagrejao. Pre ulaska u komoru za sagorevanje, vazduh se mešao sa izduvnih gasova od ovog motora. U komori za sagorevanje, gde je gorivo ubrizgano, usled njegovog sagorevanja, temperatura vazduha se još više povećala.
Smjesa plina i zraka koja je tekla iz mlaznice u stražnjem dijelu trupa stvarala je mlazni potisak ove elektrane. Područje izlaznog dijela mlazne mlaznice regulirano je pomoću konusa koji se mogao kretati duž ose mlaznice. Kokpit se nalazio na vrhu trupa iznad cijevi za protok zraka koja je prolazila kroz cijeli trup. U novembru 1941. godine ovaj avion je izvršio let iz Milana za Rim (sa međuslijetanjem u Pizu radi dopunjavanja goriva), u trajanju od 2,5 sata, sa prosječnom brzinom leta od 210 kilometara na sat.
Kao što vidite, mlazni avion s motorom napravljenim prema takvoj shemi pokazao se neuspješnim: bio je lišen glavnog kvaliteta mlaznog zrakoplova - sposobnosti postizanja velikih brzina. Osim toga, njegova potrošnja goriva bila je vrlo visoka.
U maju 1941. godine u Engleskoj je izvršen prvi probni let eksperimentalnog aviona Gloucester "E-28/39" sa turbomlaznim motorom sa centrifugalnim kompresorom koji je dizajnirao Whittle.
Pri 17 hiljada okretaja u minuti, ovaj motor je razvio potisak od oko 3800 njutna. Eksperimentalni avion je bio lovac sa jednim sjedištem s jednim turbomlaznim motorom smještenim u trupu iza kokpita. Avion je imao stajni trap sa tri točka koji se uvlačio u letu.
Godinu i po kasnije, u oktobru 1942. godine, obavljeno je prvo letno testiranje američkog mlaznog borbenog aviona Erkomet R-59A sa dva turbomlazna motora Whittlea. Bio je to monoplan srednjeg krila sa visoko postavljenim repom.
Nos trupa bio je snažno pomaknut naprijed. Avion je bio opremljen stajnim trapom za tricikl; težina leta mašine bila je skoro 5 tona, plafon - 12 kilometara. Tokom testiranja leta postignuta je brzina od 800 kilometara na sat.
Od ostalih aviona sa turbomlaznim motorom ovog perioda, treba istaći lovac Gloucester Meteor, čiji je prvi let obavljen 1943. godine. Ovaj jednosjed, potpuno metalni monoplan pokazao se kao jedan od najuspješnijih mlaznih lovaca tog perioda. Dva turbomlazna motora bila su postavljena na nisko konzolno krilo. Serijski borbeni avioni razvijali su brzinu od 810 kilometara na sat. Let je trajao oko 1,5 sat, plafon je bio 12 kilometara. Avion je imao 4 automatska topa kalibra 20 mm. Automobil je imao dobru upravljivost i upravljivost pri svim brzinama.
Ovaj avion je bio prvi mlazni lovac korišćen u borbenim vazdušnim operacijama savezničke avijacije u borbi protiv nemačkih projektila V-1 1944. godine. U novembru 1941. godine, na specijalnoj rekordnoj verziji ove mašine, postavljen je svjetski rekord brzine leta - 975 kilometara na sat.
Ovo je bio prvi službeno zabilježen rekord koji je postavio mlazni avion. Tokom ovog rekordnog leta, turbomlazni motori razvili su potisak od otprilike 16 kilonwtona svaki, a potrošnja goriva odgovarala je protoku od približno 4,5 hiljada litara na sat.
Tokom Drugog svetskog rata u Nemačkoj je razvijeno i testirano nekoliko tipova borbenih aviona sa turbomlaznim motorima. Ukazujemo na dvomotorni lovac Me-262, koji je razvijao maksimalnu brzinu od 850-900 kilometara na sat (u zavisnosti od visine leta) i četvoromotorni bombarder Arado-234.
Lovac "Me-262" bio je najrazvijeniji i najdovršeniji dizajn među brojnim tipovima njemačkih mlazne mašine period drugog svetskog rata. Borbeno vozilo je bilo naoružano sa četiri automatska topa kalibra 30 mm.
U završnoj fazi Velikog Domovinskog rata u februaru 1945. godine, tri puta heroj Sovjetskog Saveza I. Kozhedub, u jednoj od zračnih bitaka nad njemačkom teritorijom, prvi put je oborio neprijateljski mlazni avion - Me-262. U ovom zračnom duelu prednost u manevriranju, a ne u brzini, pokazala se odlučujućom (maksimalna brzina elisnog lovca La-5 na visini od 5 kilometara bila je 622 kilometra na sat, a mlaznog lovca Me-262 na istoj nadmorskoj visini bila je oko 850 kilometara na sat).
Zanimljivo je da su prvi njemački mlazni avioni bili opremljeni turbomlaznim motorima sa aksijalnim kompresorom, a maksimalni potisak motora bio je manji od 10 kilonjutona. Istovremeno, britanski mlazni lovci su bili opremljeni turbomlaznim motorom sa centrifugalnim kompresorom koji je razvijao oko duplo veći potisak.
Već u početnom periodu razvoja mlaznih motora nekadašnji poznati oblici aviona pretrpjeli su manje ili više značajne promjene. Vrlo neobično je izgledao, na primjer, engleski mlazni lovac "Vampire" dvogredne konstrukcije.
Još neobičniji za oko bio je eksperimentalni engleski mlazni avion “Flying Wing”. Ovaj avion bez trupa i bez repa napravljen je u obliku krila, u koje je bila smeštena posada, gorivo itd. Stabilizaciona i upravljačka tela su takođe postavljena na samo krilo. Prednost ove šeme je minimum drag. Poznate poteškoće predstavlja rješenje problema stabilnosti i upravljivosti “Letećeg krila”.
Tokom razvoja ovog aviona očekivalo se da će zamašeno krilo postići veliku stabilnost u letu uz značajno smanjenje otpora. Britanska avio kompanija De Haviland, koja je napravila avion, namjeravala je da ga koristi za proučavanje fenomena kompresije zraka i stabilnosti leta pri velikim brzinama. Zamajac krila ovog potpuno metalnog aviona bio je 40 stepeni. Elektrana se sastojala od jednog turbomlaznog motora. Na krajevima krila u posebnim oblogama bili su padobrani protiv okretanja.
U maju 1946. godine, Flying Wing je prvi put testiran u probnom letu. A u septembru iste godine, tokom sljedećeg probnog leta, srušio se i srušio. Pilot koji je njime upravljao tragično je poginuo.
U našoj zemlji, tokom Velikog domovinskog rata, opsežna istraživački rad o stvaranju borbenih aviona sa turbomlaznim motorima. Rat je postavio zadatak - stvoriti borbeni avion sa ne samo velika brzina, ali i sa značajnim trajanjem leta: uostalom, razvijeni mlazni lovci sa LRE imali su vrlo kratko trajanje leta - samo 8-15 minuta. Borbeni avioni su razvijeni sa kombinovanom elektranom - propeler i mlaznjak. Tako su, na primjer, lovci La-7 i La-9 bili opremljeni mlaznim pojačivačima.
Rad na jednom od prvih sovjetskih mlaznih aviona započeo je još 1943-1944.
Ovo borbeno vozilo kreirao je dizajnerski tim na čelu sa generalom vazduhoplovne inženjerske službe Artemom Ivanovičem Mikojanom. Bio je to lovac I-250 sa kombinovanom elektranom, koja se sastojala od klipnog avionskog motora tečno hlađenje tipa "VK-107 A" sa propelerom i VRD, čiji je kompresor rotirao klipni motor. Vazduh je ušao u dovod zraka ispod osovine propelera, prošao kroz kanal ispod kokpita i ušao u WFD kompresor. Iza kompresora su ugrađene mlaznice za dovod goriva i opremu za paljenje. Mlazni mlaz je izlazio kroz mlaznicu u zadnjem delu trupa. I-250 je izveo svoj prvi let u martu 1945. Tokom testiranja leta, postignute su brzine koje su znatno premašile 800 kilometara na sat.
Ubrzo je isti tim dizajnera stvorio mlazni lovac MIG-9. Na njemu su ugrađena dva turbomlazna motora tipa RD-20. Svaki motor razvijao je potisak do 8800 njutna pri 9,8 hiljada okretaja u minuti. Motor tipa RD-20 sa aksijalnim kompresorom i podesivom mlaznicom imao je prstenastu komoru za sagorevanje sa šesnaest gorionika oko mlaznica za ubrizgavanje goriva. 24. aprila 1946. godine, probni pilot A.N. Grinchik izveo je prvi let na avionu MIG-9. Poput aviona BI, ova mašina se malo razlikovala po svom dizajnu od klipnih aviona. Ipak, zamjena klipnog motora mlaznim motorom povećala je brzinu za oko 250 kilometara na sat. Max brzina"MIG-9" je premašio 900 kilometara na sat. Krajem 1946. godine ova mašina je puštena u masovnu proizvodnju.
U aprilu 1946. izveden je prvi let na mlaznom lovcu koji je dizajnirao A.S. Yakovlev. Da bi se olakšao prelazak na proizvodnju ovih aviona sa turbomlaznim motorom, korišten je serijski lovac Jak-3 na elisni pogon, kod kojeg su prednji trup i srednji dio krila preuređeni za mlazni motor. Ovaj lovac je korišćen kao mlazni trenažni avion našeg ratnog vazduhoplovstva.
Godine 1947-1948, sovjetski mlazni lovac koji je dizajnirao A.S. Yakovlev "Yak-23", koji je imao veću brzinu, prošao je letne testove.
To je postignuto instaliranjem na njega turbomlazni motor tipa "RD-500", koji je razvijao potisak do 16 kilonjutona pri 14,6 hiljada obrtaja u minuti. "Yak-23" je bio jednosjed, potpuno metalni monoplan sa srednjim krilom.
Prilikom izrade i testiranja prvog mlaznog aviona naši dizajneri su se suočili sa novim problemima. Pokazalo se da jedno povećanje potiska motora još uvijek nije dovoljno da se leti brzinom bliskom brzini širenja zvuka. Istraživanja kompresibilnosti vazduha i uslova za nastanak udarnih talasa sovjetski naučnici su sprovodili od 1930-ih. Posebno veliki razmjeri stekli su 1942.-1946. nakon letnih testova mlaznog lovca BI i drugih naših mlaznih mašina. Kao rezultat ovih studija, do 1946. godine postavljeno je pitanje radikalne promjene u aerodinamičkom dizajnu brzih mlaznih aviona. Zadatak je bio stvoriti mlazni avion sa zamašenim krilom i perjem. Uz to su se pojavili i srodni zadaci - potrebna je nova mehanizacija krila, drugačiji sistem upravljanja itd.
Uporni kreativni rad istraživačkih, projektantskih i proizvodnih timova okrunjen je uspjehom: novi domaći mlazni avioni ni po čemu nisu bili inferiorni u odnosu na svjetsku avijacijsku tehnologiju tog perioda. Među brzim mlaznim mašinama stvorenim u SSSR-u 1946-1947, svojim visokim taktičkim i operativnim karakteristikama ističe se mlazni lovac koji su dizajnirali A.I. Mikoyan i M.I. Gurevich "MIG-15", sa zamašenim krilom i perjem. Upotreba zamašenog krila i perja povećala je brzinu horizontalnog leta bez značajnih promjena u njegovoj stabilnosti i upravljivosti. Povećanju brzine aviona uvelike je doprinijelo i povećanje njegovog napajanja: na njega je ugrađen novi turbomlazni motor sa centrifugalnim kompresorom "RD-45" s potiskom od oko 19,5 kilonjutona pri 12 hiljada okretaja u minuti. . Horizontalne i vertikalne brzine ove mašine nadmašile su sve što je ranije postignuto na mlaznim avionima.
U testiranju i usavršavanju aviona učestvovali su probni piloti Heroji Sovjetskog Saveza I. T. Ivaščenko i S. N. Anokhin. Avion je imao dobre letne i taktičke podatke i bio je lak za upravljanje. Zbog izuzetne izdržljivosti, lakoće održavanja i lakoće rada, dobio je nadimak "vojnički avion".
Dizajnerski biro, koji je radio pod vodstvom S.A. Lavočkina, istovremeno s puštanjem u promet MIG-15, stvorio je novi mlazni lovac La-15. Imao je zamašeno krilo smješteno iznad trupa. Imao je moćno oružje. Od svih tada postojećih lovaca sa zamašenim krilima, La-15 je imao najmanju letnu težinu. Zahvaljujući tome, avion La-15 sa motorom RD-500, koji je imao manji potisak od motora RD-45 ugrađenog na MIG-15, imao je približno iste taktičke podatke o letu kao i MIG-15".
Zamah i poseban profil krila i perja mlaznih aviona dramatično su smanjili otpor zraka pri letenju brzinom zvuka. Sada, tokom talasne krize, otpor je povećan ne 8-12 puta, već samo 2-3 puta. To su potvrdili i prvi nadzvučni letovi sovjetskih mlaznih aviona.
Upotreba mlazne tehnologije u civilnom vazduhoplovstvu
Ubrzo su se mlazni motori počeli ugrađivati na avione civilne avijacije.
Godine 1955. putnički mlazni avion Kometa-1 sa više sjedišta počinje sa radom u inostranstvu. Ovaj putnički automobil sa četiri turbomlazna motora imao je brzinu od oko 800 kilometara na sat na visini od 12 kilometara. Avion je mogao da preveze 48 putnika.
Domet leta bio je oko 4 hiljade kilometara. Težina sa putnicima i punim gorivom iznosila je 48 tona. Raspon krila, malog zamaha i relativno tankog profila, iznosi 35 metara. Površina krila - 187 kvadratnih metara, dužina aviona - 28 metara. Međutim, nakon velike nesreće ovog aviona u Sredozemnom moru, njegov rad je prekinut. Ubrzo je počela da se koristi konstruktivna verzija ovog aviona, Comet-3.
Zanimljivi su podaci o američkom putničkom avionu sa četiri turboprop motori Lockheed Elektra, dizajnirana za 69 ljudi (uključujući posadu od dva pilota i inženjera letenja). Broj putnička sedišta može se povećati na 91. Kabina je zapečaćena, prednja vrata su dupla. Brzina krstarenja ovaj automobil - 660 kilometara na sat. Masa praznog aviona je 24,5 tona, letna težina 50 tona, uključujući 12,8 tona goriva za let i 3,2 tone rezervnog goriva. Dopuna goriva i održavanje aviona na međuaerodromima trajalo je 12 minuta. Proizvodnja aviona počela je 1957. godine.
Američka kompanija Boeing od 1954. godine testira avion Boeing 707 sa četiri turbomlazna motora. Brzina aviona je 800 kilometara na sat, visina leta je 12 kilometara, domet je 4800 kilometara. Ovaj avion je bio predviđen za upotrebu u vojnom vazduhoplovstvu kao „vazdušni tanker“ – za punjenje borbenih aviona gorivom u vazduhu, ali je mogao biti i preuređen za upotrebu u civilnom transportnom vazduhoplovstvu. U potonjem slučaju, na automobil bi se moglo ugraditi 100 putničkih sedišta.
1959. godine počinje rad francuskog putničkog aviona Caravel. Avion je imao okrugli trup prečnika 3,2 metra, koji je bio opremljen odjeljkom pod pritiskom dužine 25,4 metra. Ovaj pretinac smješten putnička kabina za 70 mesta. Avion je imao zamašeno krilo, koso unazad pod uglom od 20 stepeni. Poletna težina aviona je 40 tona. Elektranu su činila dva turbomlazna motora sa potiskom od 40 kilonjutona svaki. Brzina letjelice bila je oko 800 kilometara na sat.
U SSSR-u, već 1954. godine, na jednoj od zračnih ruta, isporuku hitnog tereta i pošte obavljao je brzi mlazni avion Il-20.
Od proleća 1955. godine, avioni Il-20 mlazne pošte i tereta počeli su da lete na vazdušnoj ruti Moskva-Novosibirsk. U avionima su matrice prestoničkih novina. Zahvaljujući upotrebi ovih aviona, stanovnici Novosibirska su istog dana kao i Moskovljani dobili moskovske novine.
Na festivalu avijacije 3. jula 1955. na aerodromu Tušino kod Moskve predstavljen je novi mlazni putnički avion dizajna A.N. Tupoljeva „TU-104.
Ovaj avion sa dva turbomlazna motora sa potiskom od 80 kilonjutona svaki imao je odlične aerodinamičke oblike. Mogao je da preveze 50 putnika, au turističkoj verziji - 70. Visina leta je prelazila 10 kilometara, a težina leta bila je 70 tona. Avion je imao odličnu zvučnu i toplotnu izolaciju. Auto je zapečaćen, vazduh u kabini je uzet iz kompresora turbomlaznog motora. U slučaju kvara jednog turbomlaznog motora, avion je mogao da nastavi let na drugom. Domet neprekidnog leta bio je 3000-3200 kilometara. Brzina leta mogla bi dostići 1000 kilometara na sat.
Dana 15. septembra 1956. godine avion Tu-104 obavio je prvi redovan let sa putnicima na relaciji Moskva-Irkutsk. Nakon 7 sati i 10 minuta leta, prešavši 4570 kilometara sa slijetanjem u Omsk, avion je sletio u Irkutsk. Vrijeme putovanja u odnosu na letenje klipnim avionima smanjeno je skoro tri puta. Avion Tu-104 je 13. februara 1958. otpočeo svoj prvi (tehnički) let na avio-liniji Moskva-Vladivostok, jednom od najdužih u našoj zemlji.
"TU-104" je bio veoma cenjen kako u našoj zemlji, tako iu inostranstvu. Strani stručnjaci su, govoreći u štampi, rekli da je Sovjetski Savez otpočinjanjem redovnog prevoza putnika mlaznim avionima "TU-104" bio dvije godine ispred Sjedinjenih Država, Engleske i drugih zapadnih zemalja u masovnom radu putničkog turbomlaznog aviona. avioni: američki mlazni avion "Boeing-707" i engleski Comet-IV ušli su u vazdušne linije tek krajem 1958. godine, a francuski Caravel 1959. godine.
Civilno vazduhoplovstvo je takođe koristilo avione sa turboelisnim motorima (TVD). Ova elektrana je po dizajnu slična turbomlaznom motoru, ali ima propeler ugrađen na istoj osovini sa turbinom i kompresorom na prednjoj strani motora. Turbina je ovdje raspoređena tako da joj topli plinovi koji dolaze iz komora za sagorijevanje u turbinu daju najveći dio svoje energije. Kompresor troši mnogo manje snage od one koju razvija plinska turbina, a višak snage turbine se prenosi na osovinu propelera.
TVD je srednji tip avionske elektrane. Iako se gasovi koji izlaze iz turbine izbacuju kroz mlaznicu i njihova reakcija stvara određeni potisak, glavni potisak stvara propeler koji radi, kao u konvencionalnom avionu sa propelerom.
Pozorište operacija nije steklo popularnost u borbenoj avijaciji, jer ne može pružiti takvu brzinu kao čisto mlazni motori. Neprikladan je i na ekspresnim linijama civilne avijacije, gdje je brzina odlučujući faktor, a pitanja ekonomičnosti i cijene leta padaju u drugi plan. Međutim, turboelisni bi se trebali koristiti na rutama različitih dužina, letovi na kojima se obavljaju brzinama od 600-800 kilometara na sat. Pri tome treba imati u vidu da je, kako je iskustvo pokazalo, prevoz putnika na njima na udaljenosti od 1000 kilometara jeftiniji za 30% nego na elisnim avionima sa klipnim motorima.
U 1956-1960, u SSSR-u se pojavilo mnogo novih aviona opremljenih pozorištem. Među njima su Tu-114 (220 putnika), An-10 (100 putnika), An-24 (48 putnika), Il-18 (89 putnika).
