Začátek zavádění tryskové techniky. Proudový letoun - nejvýkonnější letoun moderního letectví

Zajímavý článek o minulosti, současnosti a budoucnosti našeho raketového průmyslu a vyhlídkách vesmírných letů.

Akademik Boris Katorgin, tvůrce nejlepších raketových motorů na kapalinu na světě, vysvětluje, proč Američané stále nemohou zopakovat naše úspěchy v této oblasti a jak do budoucna udržet sovětské šance.

Dne 21. června 2012 byli na Petrohradském ekonomickém fóru oceněni vítězové Global Energy Prize. Autoritativní komise složená z průmyslových expertů z různých zemí vybrala z přihlášených 639 tři přihlášky a jmenovala vítěze ceny za rok 2012, která se již běžně nazývá „Nobelova cena za energii“. Výsledkem bylo, že 33 milionů bonusových rublů si letos rozdělil slavný vynálezce z Velké Británie, profesor RodneyJohnAllam a dva naši vynikající vědci - akademici Ruské akademie věd BorisKatorgin A ValeryKostyuk.

Všechny tři souvisí s tvorbou kryogenní technologie, studiem vlastností kryogenních produktů a jejich aplikací v různých elektrárnách. Akademik Boris Katorgin byl oceněn „za vývoj vysoce výkonných raketových motorů na kapalná paliva na kryogenní paliva, které poskytují vysoké energetické parametry spolehlivý výkon vesmírné systémy pro mírové využití vesmíru. Za přímé účasti Katorgina, který se více než padesát let věnoval podniku OKB-456, dnes známému jako NPO Energomash, vznikly raketové motory na kapalná paliva (LRE), jejichž výkon je dnes považován za nejlepší na světě. Sám Katorgin se zabýval vývojem schémat pro organizaci pracovního procesu v motorech, tvorbu směsi složek paliva a eliminaci pulsací ve spalovací komoře. Známé jsou také jeho základní práce na jaderných raketových motorech (NRE) s vysokým specifickým impulsem a vývojem v oblasti vytváření vysoce výkonných cw chemických laserů.

V nejtěžších dobách pro ruské vědecky náročné organizace, od roku 1991 do roku 2009, stál Boris Katorgin v čele NPO Energomash, kombinoval pozice generálního ředitele a generálního projektanta, a podařilo se mu nejen zachránit společnost, ale také vytvořit řadu nových motory. Absence interní objednávky motorů donutila Katorgin hledat zákazníka na zahraničním trhu. Jedním z nových motorů byl RD-180, vyvinutý v roce 1995 speciálně pro účast ve výběrovém řízení organizovaném americkou korporací Lockheed Martin, která pro tehdy modernizovanou nosnou raketu Atlas vybrala raketový motor na kapalné pohonné hmoty. V důsledku toho NPO Energomash podepsal smlouvu na dodávku 101 motorů a do začátku roku 2012 již dodal do Spojených států více než 60 LRE, z nichž 35 úspěšně pracovalo na Atlasu při vypouštění satelitů pro různé účely.

Před předáním ceny „Expert“ jsem hovořil s akademikem Borisem Katorginem o stavu a perspektivách vývoje kapalných raketových motorů a zjišťoval, proč jsou motory založené na čtyřicet let starém vývoji stále považovány za inovativní a RD- 180 nemohlo být znovu vytvořeno v amerických továrnách.

— Boris Ivanoviči, PROTI jak přesně vaše zásluhy PROTI stvoření domácí kapalina reaktivní motory, A Nyní považováno nejlepší PROTI svět?

- Abyste to vysvětlili neodborníkovi, pravděpodobně budete potřebovat speciální dovednosti. Pro LRE jsem vyvíjel spalovací komory, plynové generátory; obecně vedl vytvoření samotných motorů pro mírový průzkum vesmíru. (Ve spalovacích komorách se palivo a okysličovadlo smíchají a spálí a vytvoří se objem horkých plynů, které následně tryskami vyvrhnou vlastní proudový tah; plynové generátory spalují palivovou směs také, ale pro provoz turbočerpadla, která pod obrovským tlakem pumpují palivo a okysličovadlo do stejné spalovací komory. — « Expert".)

— Vy mluvit Ó klidný rozvoj prostor, Ačkoli očividně, Co Všechno motory tah z několik desítky až 800 tuny, který vytvořené PROTI nevládní organizace" Energomash", zamýšlený před Celkový Pro válečný potřeby.

„Nemuseli jsme shodit jedinou atomovou bombu, nedopravili jsme jedinou jadernou nálož na cíl našich raket a díky bohu. Veškerý vojenský vývoj šel do mírového prostoru. Můžeme být hrdí na obrovský přínos naší raketové a vesmírné techniky pro rozvoj lidské civilizace. Díky kosmonautice se zrodily celé technologické shluky: vesmírná navigace, telekomunikace, satelitní televize, ozvučovací systémy.

— Motor Pro mezikontinentální balistický rakety R-9, výše který Vy pracoval Pak položit PROTI základ trochu zda Ne Všechno náš obsazený programy.

- Koncem 50. let jsem prováděl výpočetní a experimentální práce na zlepšení tvorby směsi ve spalovacích komorách motoru RD-111, který byl určen pro stejnou raketu. Výsledky práce se dodnes používají v upravených motorech RD-107 a RD-108 pro stejnou raketu Sojuz, bylo na nich uskutečněno kolem dvou tisíc letů do vesmíru včetně všech pilotovaných programů.

— Dva roku zadní já vzal rozhovor na tvůj jeho kolegové, laureát" Globální energie" akademik Alexandra Leontiev. V konverzace Ó ZAVŘENO Pro široký veřejnost specialisté, který Leontiev moje maličkost Když- Že byl, On zmíněno Vitalij evleva, Stejný hodně vyrobeno Pro náš prostor průmyslová odvětví.

- Mnoho akademiků, kteří pracovali pro obranný průmysl, bylo klasifikováno - to je fakt. Nyní bylo mnohé odtajněno – to je také skutečnost. Alexandra Ivanoviče znám velmi dobře: pracoval na vytvoření výpočtových metod a metod chlazení spalovacích komor různých raketových motorů. Řešení tohoto technologického problému nebylo jednoduché, zvláště když jsme začali ždímat chemickou energii na maximum palivová směs pro získání maximálního specifického impulsu zvýšením, mimo jiné, tlaku ve spalovacích komorách na 250 atmosfér. Vezměme si náš nejsilnější motor – RD-170. Spotřeba paliva s oxidačním činidlem - petrolejem s kapalným kyslíkem procházejícím motorem - 2,5 tuny za sekundu. Tepelné toky v něm dosahují 50 megawattů na metr čtvereční – to je obrovská energie. Teplota ve spalovací komoře je 3,5 tisíce stupňů Celsia. Bylo potřeba vymyslet speciální chlazení spalovací komory, aby fungovala vypočítaně a odolávala tepelnému tlaku. Alexander Ivanovič to udělal a musím říct, že odvedl skvělou práci. Vitalij Michajlovič Ievlev, člen korespondent Ruské akademie věd, doktor technických věd, profesor, bohužel, který zemřel poměrně brzy, byl vědec nejširšího profilu, měl encyklopedickou erudici. Stejně jako Leontiev hodně pracoval na metodice výpočtu tepelně namáhaných konstrukcí. Jejich práce se někde protnula, někde integrovala a v důsledku toho byla získána vynikající technika, pomocí které je možné vypočítat hustotu tepla libovolných spalovacích komor; teď to snad s jeho použitím zvládne každý student. Kromě toho se Vitaly Michajlovič aktivně podílel na vývoji jaderných, plazmových raketových motorů. Zde se naše zájmy protnuly v těch letech, kdy totéž dělal Energomash.

— V náš konverzace S Leontiev My postižený téma odbyt energomaševského motory RD-180 PROTI USA, A Alexander Ivanovič řekl Co v mnoho tento motor - výsledek vývoj, který byli vyrobeno Jak jednou na stvoření RD-170, A PROTI nějaký Že smysl jeho polovina. Co Tento - opravdu výsledek zvrátit škálování?

- Jakýkoli motor v nové dimenzi je samozřejmě novým zařízením. RD-180 s tahem 400 tun je ve skutečnosti poloviční než RD-170 s tahem 800 tun. RD-191, navržený pro naši novou raketu Angara, má tah 200 tun. Co mají tyto motory společného? Všechny mají jedno turbočerpadlo, ale RD-170 má čtyři spalovací komory, „americký“ RD-180 má dvě a RD-191 jednu. Každý motor potřebuje vlastní turbočerpadlo – vždyť pokud jednokomorový RD-170 spotřebuje asi 2,5 tuny paliva za sekundu, pro kterou bylo vyvinuto turbočerpadlo o výkonu 180 tisíc kilowattů, ve dvou s ještě jednou přesahující například výkon reaktoru jaderného ledoborce Arktika, pak dvoukomorový RD-180 je jen poloviční, 1,2 tuny. Podílel jsem se přímo na vývoji turbočerpadla pro RD-180 a RD-191 a zároveň dohlížel na tvorbu těchto motorů jako celku.

— Fotoaparát spalování, Prostředek, na Všechno tyto motory jeden A že stejný, pouze Množství jejich smíšený?

— Ano, a to je náš hlavní úspěch. V jedné takové komoře o průměru pouhých 380 milimetrů shoří o něco více než 0,6 tuny paliva za sekundu. Bez nadsázky je tato komora unikátní vysoce tepelně namáhané zařízení se speciálními ochrannými pásy proti silným tepelným tokům. Ochrana se provádí nejen díky vnějšímu chlazení stěn komory, ale také díky důmyslné metodě „obložení“ filmu paliva na ně, který se odpařováním ochlazuje stěnu. Na základě této výjimečné komory, která nemá ve světě obdoby, vyrábíme naše nejlepší motory: RD-170 a RD-171 pro Energiu a Zenit, RD-180 pro americký Atlas a RD-191 pro novou ruskou raketu. "Angara".

— « Angara" musí byl nahradit" Proton- M" více nějaký let zadní, Ale tvůrci rakety čelil S vážné problémy První let testy opakovaně odloženo A projekt jako bych pokračuje smyk.

"Opravdu tam byly problémy. Nyní padlo rozhodnutí odpálit raketu v roce 2013. Zvláštností Angary je, že na základě jejích univerzálních raketových modulů je možné vytvořit celou rodinu nosných raket s nosností 2,5 až 25 tun pro vynášení nákladu na nízkou oběžnou dráhu Země na bázi stejného univerzálního kyslíko-kerosenu. motor RD-191. "Angara-1" má jeden motor, "Angara-3" - tři s celkovým tahem 600 tun, "Angara-5" bude mít 1000 tun tahu, to znamená, že bude schopen dát na oběžnou dráhu více nákladu než Proton. Navíc místo velmi toxického heptylu, který se spaluje v motorech Proton, používáme ekologické palivo, po jehož spálení zůstane jen voda a oxid uhličitý.

— Jak Stalo, Co Že stejný RD-170, který vytvořené více PROTI polovina roku 1970 - X, před Nyní od té doby Zůstává Podle podstata, inovační produkt, A jeho technologií Jsou používány PROTI kvalitní základní Pro Nový LRE?

- Podobný příběh se stal s letounem vytvořeným po druhé světové válce Vladimirem Michajlovičem Mjasiščevem (strategický bombardér dlouhého doletu řady M, vývoj moskevského OKB-23 z 50. let 20. století. - « Expert"). Letoun v mnoha ohledech předběhl dobu zhruba o třicet let a prvky jeho konstrukce si pak vypůjčili další výrobci letadel. Tak je to tady: v RD-170 je spousta nových prvků, materiálů, designových řešení. Podle mých odhadů nezestárnou za několik desítek let. Je to především zásluha zakladatele NPO Energomash a jejího generálního konstruktéra Valentina Petroviče Gluška a člena korespondenta Ruské akademie věd Vitaly Petroviče Radovského, který stál v čele společnosti po Glushkově smrti. (Všimněte si, že nejlepší energetické a výkonnostní charakteristiky RD-170 na světě jsou z velké části způsobeny řešením problému potlačení nestability vysokofrekvenčního spalování vyvinutím antipulzačních přepážek ve stejné spalovací komoře, které provedl Katorgin. — « Expert".) A co motor prvního stupně RD-253 pro nosnou raketu Proton? Přijatý již v roce 1965 je tak dokonalý, že jej dosud nikdo nepřekonal. Přesně tak Glushko učil navrhovat – na hranici možného a nutně nad světovým průměrem. Další důležitou věcí k zapamatování je, že země investovala do své technologické budoucnosti. Jak to bylo v Sovětském svazu? Ministerstvo všeobecného strojírenství, které mělo na starosti zejména vesmír a rakety, vynaložilo 22 procent svého obrovského rozpočtu jen na výzkum a vývoj – ve všech oblastech včetně pohonu. Dnes je objem finančních prostředků na výzkum mnohem menší, a to mluví za mnohé.

— Ne prostředek zda úspěch tyto LRE nějaký angažovaný vlastnosti, a Se to stalo Tento půl století zadní, Co střela motor S chemikálie zdroj energie PROTI nějaký Že smysl přežije moje maličkost: hlavní objevy vyrobeno A PROTI Nový generace LRE, Nyní mluvený projev jde rychlejší Ó Tak volal vedlejší inovace?

"Určitě ne. Raketové motory na kapalná paliva jsou žádané a ještě velmi dlouho žádané, protože žádná jiná technologie není schopna spolehlivěji a hospodárněji zvednout náklad ze Země a vynést jej na blízkou oběžnou dráhu Země. Jsou šetrné k životnímu prostředí, zejména ty, které běží na kapalný kyslík a petrolej. Ale pro lety ke hvězdám a jiným galaxiím jsou raketové motory samozřejmě zcela nevhodné. Hmotnost celé metagalaxie je 1056 gramů. Ke zrychlení na raketovém motoru na kapalné pohonné hmoty alespoň na čtvrtinu rychlosti světla je potřeba naprosto neuvěřitelné množství paliva - 103200 gramů, takže i o tom přemýšlet je hloupost. LRE má svůj vlastní výklenek - motory pro podporu udržitelnosti. Na kapalinové motory můžete urychlit nosič na druhou vesmírnou rychlost, letět na Mars a je to.

— další etapa - jaderné střela motory?

- Rozhodně. Zda se dožijeme některých fází, není známo a pro vývoj jaderného raketového motoru se již v sovětských dobách udělalo mnoho. Nyní se pod vedením Keldyšského centra v čele s akademikem Anatolijem Sazonovičem Korotějevem vyvíjí tzv. dopravní a energetický modul. Konstruktéři došli k závěru, že je možné vytvořit plynem chlazený jaderný reaktor, který bude méně namáhaný než v SSSR, který bude fungovat jak jako elektrárna, tak jako zdroj energie pro plazmové motory při pohybu ve vesmíru. . Takový reaktor je v současné době projektován v NIKIET pojmenovaném po N. A. Dollezhalovi pod vedením člena korespondenta Ruské akademie věd Jurije Grigorijeviče Dragunova. Na projektu se podílí i Kaliningrad Design Bureau „Fakel“, kde vznikají elektrické proudové motory. Stejně jako v dobách Sovětského svazu se bez něj neobejde Voroněžská chemická automatizace Design Bureau, kde se budou vyrábět plynové turbíny a kompresory, aby uzavřený obvod k pohonu chladicí kapaliny - směsi plynů.

— A sbohem Pojďme létat na LRE?

— Samozřejmě a jasně vidíme vyhlídky na další vývoj těchto motorů. Existují taktické, dlouhodobé úkoly, neexistuje žádný limit: zavádění nových, tepelně odolnějších povlaků, nových kompozitních materiálů, snížení hmotnosti motorů, zvýšení jejich spolehlivosti a zjednodušení schématu ovládání. Pro bližší kontrolu opotřebení dílů a dalších procesů probíhajících v motoru lze zavést řadu prvků. Existují strategické úkoly: například vývoj zkapalněného metanu a acetylenu spolu s čpavkem jako palivo nebo třísložkové palivo. NPO Energomash vyvíjí třísložkový motor. Takový LRE by mohl být použit jako motor pro první i druhý stupeň. V první fázi používá dobře vyvinuté komponenty: kyslík, kapalný petrolej a pokud přidáte dalších asi pět procent vodíku, pak se specifický impuls výrazně zvýší - jedna z hlavních energetických charakteristik motoru, což znamená, že více náklad lze poslat do vesmíru. V první fázi se vyrábí veškerý petrolej s přídavkem vodíku a ve druhé fázi tentýž motor přechází z chodu na třísložkové palivo na dvousložkové - vodík a kyslík.

Již jsme vytvořili experimentální motor, ale malých rozměrů a tahu jen asi 7 tun, provedli 44 testů, vyrobili plnohodnotné směšovací prvky v tryskách, v plynovém generátoru, ve spalovací komoře a zjistili, že je možné pracovat nejprve na třech komponentách a poté plynule přejít na dvě. Vše funguje, je dosaženo vysoké účinnosti spalování, ale abychom šli dále, potřebujeme větší vzorek, potřebujeme zušlechtit stojany, abychom do spalovacího prostoru vypustili komponenty, které budeme používat ve skutečném motoru: kapalný vodík a kyslík, stejně jako petrolej. Myslím, že je to velmi slibný směr a velký krok vpřed. A doufám, že ve svém životě něco udělám.

— Proč Američané, přijaté že jo na reprodukce RD-180, Ne smět dělat jeho již hodně let?

Američané jsou velmi pragmatičtí. V 90. letech, na samém začátku spolupráce s námi, si uvědomili, že v energetické oblasti jsme daleko před nimi a potřebujeme tyto technologie převzít od nás. Například náš motor RD-170 při jednom startu mohl díky svému vyššímu specifickému impulsu vynést o dvě tuny více užitečného zatížení než jejich nejsilnější F-1, což v té době znamenalo výhru 20 milionů dolarů. Vypsali soutěž na 400tunový motor pro své Atlasy, kterou vyhrál náš RD-180. Pak si Američané mysleli, že s námi začnou spolupracovat a za čtyři roky vezmou naše technologie a sami je rozmnoží. Okamžitě jsem jim řekl: utratíte více než miliardu dolarů a deset let. Uplynuly čtyři roky a oni říkají: ano, šest let je potřeba. Uplynulo více let, říkají: ne, potřebujeme dalších osm let. Uplynulo sedmnáct let a oni nereprodukovali jediný motor. Nyní potřebují miliardy dolarů jen na vybavení lavic. V Energomaši máme stánky, kde si můžete v tlakové komoře otestovat stejný motor RD-170, jehož proudový výkon dosahuje 27 milionů kilowattů.

— já Ne špatně zaslechl - 27 gigawatt? Tento více založeno Napájení Všechno JE" Rosatom.

- Dvacet sedm gigawattů je výkon proudnice, která se vyvine za relativně krátkou dobu. Při testování na stojanu se proudová energie nejprve uhasí ve speciálním bazénu, poté v rozptylovém potrubí o průměru 16 metrů a výšce 100 metrů. Na stavbu takového stojanu, ve kterém je umístěn motor, který vytváří takový výkon, je potřeba investovat hodně peněz. Američané od toho nyní upustili a berou hotový produkt. Tím pádem neprodáváme suroviny, ale produkt s obrovskou přidanou hodnotou, do kterého byla investována vysoce intelektuální práce. Bohužel v Rusku jde o vzácný příklad prodeje špičkových technologií v zahraničí v tak velkém objemu. Ale dokazuje to, že při správné formulaci otázky jsme schopni mnohé.

— Boris Ivanoviči, Co nutné dělat, na Ne prohrát handicap, zadali sovětský střela stavba motoru? Možná, až na nedostatek financování R&D Velmi bolestivý A další problém - personál?

— Abychom se udrželi na světovém trhu, musíme se stále posunout dopředu, tvořit Nové produkty. Zřejmě, dokud jsme nebyli úplně stlačeni a neuhodil hrom. Stát si ale musí uvědomit, že bez nového vývoje bude na okraji světového trhu a dnes, v tomto přechodném období, kdy jsme ještě nedospěli k normálnímu kapitalismu, je to stát, kdo musí především investovat do nové. Pak můžete převést vývoj na uvolnění řady soukromých společností za podmínek, které jsou výhodné jak pro stát, tak pro podnikání. Nevěřím, že je nemožné přijít na rozumné metody, jak něco nového vytvořit, bez nich je zbytečné mluvit o vývoji a inovacích.

Jsou tam rámečky. Vedu oddělení Moskevského leteckého institutu, kde školíme jak motorové, tak laserové inženýry. Kluci jsou chytří, chtějí dělat to, co se učí, ale potřebujeme jim dát normální prvotní impuls, aby neodešli jako mnozí teď psát programy na rozvoz zboží do obchodů. K tomu je potřeba vytvořit odpovídající laboratorní prostředí, dávat slušný plat. Vybudovat správnou strukturu interakce mezi vědou a ministerstvem školství. Stejná Akademie věd řeší mnoho otázek souvisejících se školením personálu. Mezi aktivními členy akademie, korespondujícími členy, je skutečně mnoho specialistů, kteří řídí high-tech podniky a výzkumné ústavy, výkonné projekční kanceláře. Mají přímý zájem, aby katedry přidělené jejich organizacím vyškolily potřebné odborníky v oblasti techniky, fyziky, chemie tak, aby okamžitě získaly nejen specializovaného absolventa vysoké školy, ale již hotového odborníka s určitým životním a vědeckým a technické zkušenosti. Vždy to tak bylo: nejlepší odborníci se narodili v ústavech a podnicích, kde existovala vzdělávací oddělení. V Energomaši a v NPO Lavočkin máme oddělení MAI pobočky Kometa, kterou řídím. Jsou tam staré kádry, které umí předávat zkušenosti mladým. Ale zbývá jen velmi málo času a ztráty budou nenávratné: abyste se jednoduše vrátili na současnou úroveň, budete muset vynaložit mnohem více úsilí, než je dnes potřeba na její udržení.

Zde jsou některé docela nedávné novinky:

Samara podnik "Kuzněcov" uzavřen předběžná dohoda pro dodávku 50 elektráren NK-33 do Washingtonu vyvinutých pro sovětský lunární program.

Opce (povolení) na dodávku uvedeného počtu motorů do roku 2020 byla uzavřena s americkou korporací Orbital Sciences, která vyrábí satelity a nosné rakety, a Aerojet, jedním z největších výrobců raketových motorů ve Spojených státech. Jedná se o předchozí dohodu, protože z opční smlouvy vyplývá právo, nikoli však povinnost kupujícího provést nákup za předem stanovených podmínek. Dva upravené motory NK-33 jsou použity v prvním stupni nosné rakety Antares vyvinuté v USA na základě smlouvy s NASA (název projektu Taurus-2). Nosič je určen k doručování nákladu na ISS. Jeho první spuštění je naplánováno na rok 2013. Motor NK-33 byl vyvinut pro nosnou raketu H1, která měla dopravit sovětské kosmonauty na Měsíc.

Na blogu bylo také něco a dost kontroverzní informace popisující

Původní článek je na webu InfoGlaz.rf Odkaz na článek, ze kterého je tato kopie vytvořena -

10. prosince 2012

Pokračování série článků (jen proto, že potřebuji další esej, nyní na téma "motory") - článek o velmi slibném a slibném projektu motoru SABRE. Obecně se o něm v Runetu napsalo hodně, ale z velké části velmi chaotické poznámky a chvály na webech tiskových agentur, ale článek na anglické Wikipedii se mi zdál velmi dobrý, jsou celkově příjemně bohaté na detaily a podrobnosti - články na anglické Wikipedii.

Takže tento příspěvek (a můj budoucí esej) byl založen na článku, v originále umístěném na: http://en.wikipedia.org/wiki/SABRE_(rocket_engine) , byl také přidán malý roubík a vysvětlení a shromážděny na internet, ilustrační materiál (to je ono, ale články na Wikipedii se neliší bohatostí obrázků)

Následuje následující

SABRE (Synergistic Air-Breathing Rocket Engine) je koncept vyvinutý společností Reaction Engines Limited, předchlazený hypersonický hybridní raketový motor dýchající vzduch. Motor je vyvíjen tak, aby poskytoval jednostupňové orbitální zavádění pro letecký systém Skylon. SABRE je evoluční vývoj řady LACE a motorů podobných LACE vyvinutým Alanem Bondem na počátku/polovině 80. let jako součást projektu HOTOL.

Konstrukčně se jedná o jeden motor s kombinovaným pracovním cyklem, který má dva režimy provozu. Režim Air-jet kombinuje turbodmychadlo s lehkým výměníkem tepla umístěným přímo za kuželem sání vzduchu. Při vysokých otáčkách tepelný výměník ochlazuje horký vzduch stlačený nasáváním vzduchu, což umožňuje neobvykle vysoký kompresní poměr v motoru. Stlačený vzduch je pak přiváděn do spalovací komory, jako u konvenčního raketového motoru, kde zapaluje kapalný vodík. Nízké teploty vzduchu umožňují použití lehkých slitin a snižují celkovou hmotnost motoru - což je velmi důležité pro dosažení oběžné dráhy. Dodáváme, že na rozdíl od konceptů LACE, které tomuto motoru předcházely, SABRE nezkapalňuje vzduch, což dává vyšší účinnost.

Obr. 1. Letecký letoun Skylon a motor SABRE

Po uzavření kužele sání vzduchu při rychlosti M = 5,14 a výšce 28,5 km systém pokračuje v provozu v uzavřeném cyklu vysoce výkonného raketového motoru, spotřebovává kapalný kyslík a kapalný vodík z nádrží na palubě, což umožňuje Skylon dosáhne orbitální rychlosti po opuštění atmosféry v prudkém stoupání.

Na základě motoru SABRE byl také vyvinut proudový letoun zvaný Scimitar pro nadějné hypersonické dopravní letadlo A2 vyvinuté v rámci programu LAPCAT financovaného Evropskou unií.

V listopadu 2012 společnost Reaction Engines oznámila úspěšné dokončení série testů, které potvrzují výkon chladicího systému motoru, jednu z hlavních překážek dokončení projektu. Evropská kosmická agentura (ESA) také vyhodnotila tepelný výměník motoru SABRE a potvrdila dostupnost technologie nezbytné k přeměně motoru na kov.

Obr.2. Model motoru SABRE

Příběh

S nápadem na předchlazený motor přišel Robert Carmichael v roce 1955. Následoval nápad Liquefied Air Engine (LACE), původně prozkoumaný Marquardtem a General Dynamics v 60. letech jako součást práce amerického letectva na projektu Aerospaceplane.
Systém LACE je umístěn přímo za přívodem nadzvukového vzduchu - stlačený vzduch tak vstupuje přímo do výměníku tepla, kde je okamžitě ochlazen pomocí kapalného vodíku uloženého na palubě jako paliva. Výsledný kapalný vzduch se pak zpracovává k extrakci kapalného kyslíku, který vstupuje do motoru. Množství vodíku, které prošlo tepelným výměníkem a zahřálo, je však mnohem větší, než může být spáleno v motoru, a jeho přebytek jednoduše odteče přes palubu (nicméně také zvyšuje tah).

V roce 1989, kdy bylo ukončeno financování projektu HOTOL, založil Bond a další společnost Reaction Engines Limited, aby pokračovali ve výzkumu. Tepelný výměník motoru RB545 (který měl být použit v projektu HOTOL) měl určité problémy s křehkostí konstrukce a také s poměrně vysokou spotřebou kapalného vodíku. Také to nebylo možné použít - patent na motor patřil firmě Rolls Royce, a nejvýznamnější argument - motor byl prohlášen za přísně tajný. Bond proto pokračoval ve vývoji nového motoru SABRE, který rozvíjel myšlenky ztělesněné v předchozím projektu.

V listopadu 2012 bylo dokončeno testování zařízení v rámci tématu „Technologie výměníku tepla kritická pro hybridní raketový motor vzduch/kapalný kyslík“. to bylo milník při vývoji SABRE, který potenciálním investorům ukázal životaschopnost technologie. Motor je založen na tepelném výměníku schopném ochladit přiváděný vzduch až na -150°C (-238°F). Ochlazený vzduch se mísí s kapalným vodíkem a hoří, aby poskytl tah pro let v atmosféře, než se při letu mimo atmosféru přepne na kapalný kyslík z nádrží. Úspěšné testování této kritické technologie potvrdilo, že výměník tepla může při získávání vyhovět potřebám motoru dost kyslík z atmosféry pracovat vysoká účinnost v podmínkách letu v malých výškách.

Na Farnborough Airshow 2012 vystoupil při této příležitosti David Willetts, který je ministrem pro univerzity a vědu Spojeného království. Zejména řekl, že tento engine, který je vyvinutý společností Reaction Engines, může skutečně ovlivnit herní pole ve vesmírném průmyslu. Úspěšně dokončený test systému předchlazování je důkazem vysoké chvály, kterou konceptu motoru udělila britská vesmírná agentura v roce 2010. Ministr také dodal, že pokud se jim jednoho dne podaří tuto technologii využít pro vlastní komerční lety, bude to nepochybně fantastický úspěch v jejím rozsahu.

Ministr také poznamenal, že existuje malá šance, že Evropská kosmická agentura bude souhlasit s financováním Skylonu, takže Spojené království by mělo být připraveno postavit kosmickou loď z větší části z vlastních prostředků.

Obr.3. Letecký letoun Skylon - rozložení

Další fáze programu SABRE zahrnuje pozemní testování maketa motor schopný předvést celý cyklus. ESA vyjádřila důvěru v úspěšnou konstrukci demonstrátoru a uvedla, že bude představovat „důležitý milník ve vývoji tohoto programu a průlom v problematice pohonných systémů po celém světě“

Design

Obr.4. Uspořádání motoru SABRE

Stejně jako RB545 je konstrukce SABRE blíže tradičnímu raketovému motoru než vzduchovému proudovému. Předchlazený hybridní proudový/raketový motor využívá kapalné vodíkové palivo kombinované s okysličovadlem dodávaným buď jako plynný vzduch kompresorem, nebo kapalný kyslík dodávaný z palivových nádrží turbočerpadlem.

V přední části motoru je jednoduchý osově symetrický kuželovitý přívod vzduchu, který zpomaluje vzduch na podzvukovou rychlost pouze pomocí dvou odražených rázových vln.

Část vzduchu přes tepelný výměník do střední části motoru a zbytek prochází prstencovým kanálem do druhého okruhu, což je konvenční nápor. centrální část, umístěný za výměníkem tepla, je turbodmychadlo poháněné plynným heliem cirkulujícím uzavřeným kanálem Braytonova cyklu. Vzduch stlačený kompresorem vstupuje pod vysokým tlakem do čtyř spalovacích komor raketového motoru s kombinovaným cyklem.

Obr.5. Zjednodušený cyklus motoru SABRE

výměník tepla

Vzduch vstupující do motoru při super/hypersonických rychlostech se po brzdění a stlačení v sání vzduchu velmi zahřeje. S vysoké teploty proudové motory byly tradičně řešeny použitím těžkých slitin na bázi mědi nebo niklu, a to snížením kompresního poměru kompresoru a také snížením rychlosti, aby se zabránilo přehřátí a roztavení struktury. Pro jednostupňovou kosmickou loď však takto těžké materiály nejsou použitelné a pro dosažení oběžné dráhy v co nejkratším čase je potřeba maximální možný tah, aby se minimalizovala závažnost ztrát.

Při použití plynného helia jako nosiče tepla se vzduch ve výměníku výrazně ochladí z 1000°C na -150°C, přičemž nedochází ke zkapalňování vzduchu nebo kondenzaci vodní páry na stěnách výměníku.

Obr.6. Vymodelujte jeden z modulů výměníku tepla

Předchozí verze výměníky tepla, jaké se používají v projektu HOTOL, propouštěly vodíkové palivo přímo přes výměník tepla, ale použití helia jako meziokruhu mezi vzduchem a studeným palivem odstranilo problém vodíkové křehkosti konstrukce výměníku tepla. Prudké ochlazení vzduchu však slibuje jisté problémy – je třeba zabránit zablokování výměníku zmrzlou vodní párou a dalšími frakcemi. V listopadu 2012 byl ukázán vzorový výměník tepla, který umí chladit atmosférický vzduch až -150 °C za 0,01 s.
Jednou z novinek výměníku SABRE je spirálové uspořádání trubek chladiva, které výrazně slibuje zvýšení jeho účinnosti.

Obr.7. Prototyp výměníku tepla SABRE

Kompresor

Při rychlosti M = 5 a výšce 25 kilometrů, což je 20 % oběžné rychlosti a výšky potřebné pro vstup na oběžnou dráhu, vzduch ochlazený ve výměníku tepla vstupuje do velmi obyčejného turbodmychadla, konstrukčně podobného těm, které se používají u konvenčních proudových motorů. motory, ale poskytují neobvykle vysoký kompresní poměr, kvůli extrémně nízké teplotě vstupního vzduchu. To umožňuje, aby byl vzduch stlačen na 140 atmosfér, než vstoupí do spalovacích komor hlavního motoru. Na rozdíl od proudových motorů je turbodmychadlo poháněno turbínou umístěnou v heliovém okruhu, a nikoli působením zplodin spalování, jako u běžných proudových motorů. Turbodmychadlo tak pracuje na teple produkovaném gelem ve výměníku tepla.

heliový cyklus

Teplo se přenáší ze vzduchu na helium. Horké helium z výměníku tepla hélium-vzduch se ochlazuje ve výměníku tepla hélium-vodík a odevzdává teplo kapalině vodíkové palivo. Okruh, ve kterém helium cirkuluje, pracuje podle Braytonova cyklu, a to jak pro chlazení motoru v kritických místech, tak pro pohon výkonových turbín a četných součástí motoru. Zbytek tepelné energie se využívá k odpaření části vodíku, který se spaluje v externím okruhu s přímým prouděním.

Tlumič

Pro chlazení hélia se čerpá přes dusíkovou nádrž. V současnosti se místo kapalného dusíku používá k testům voda, která se odpařuje, snižuje teplotu helia a přehlušuje hluk z výfukových plynů.

Motor

Vzhledem k tomu, že hybridní raketový motor má daleko od nulového statického tahu, může letoun vzlétnout v normálním, vzduchem dýchajícím režimu, bez asistence, podobně jako u konvenčních proudových motorů. Jak stoupáte a klesáte atmosférický tlak, do kompresoru je posíláno stále více vzduchu a účinnost komprese v nasávání vzduchu pouze klesá. V tomto režimu může proudový motor pracovat v mnohem větší výšce, než by bylo jinak možné.
Při dosažení rychlosti M = 5,5 se proudový motor stane neúčinným a vypne se a nyní kapalný kyslík a kapalný vodík uložený na palubě vstupuje do raketového motoru až do dosažení orbitální rychlosti (poměrné M = 25). Jednotky turbočerpadla jsou poháněny stejným heliovým okruhem, který nyní přijímá teplo ve speciálních „předspalovacích komorách“.
Neobvyklé konstrukční řešení chladicího systému spalovací komory - jako chladivo je místo kapalného vodíku použito okysličovadlo (vzduch / kapalný kyslík), aby nedocházelo k nadměrné spotřebě vodíku a narušení stechiometrického poměru (poměr paliva a okysličovadla).

Druhým významným bodem je tryska. Účinnost trysky závisí na její geometrii a atmosférickém tlaku. Zatímco geometrie trysek zůstává stejná, tlak se výrazně mění s nadmořskou výškou, a proto trysky, které jsou vysoce účinné v nižší atmosféře, výrazně ztrácejí svou účinnost ve vyšších nadmořských výškách.
V tradičních vícestupňových systémech je toto překonáno jednoduše použitím jiné geometrie pro každý stupeň a odpovídající fázi letu. Ale v jednostupňovém systému používáme stále stejnou trysku.

Obr.8. Porovnání různých trysek v atmosféře a vakuu

Jako výstup se plánuje použití speciální trysky Expansion-Deflection (ED tryska) - nastavitelná tryska vyvinutá v rámci projektu STERN, která se skládá z tradičního zvonu (i když relativně kratšího než obvykle) a nastavitelného centrálního těla která odklání proud plynu ke stěnám. Změnou polohy středového tělesa je možné zajistit, aby výfuk nezabíral celou plochu spodní části, ale pouze prstencovou část, s úpravou plochy, kterou zabírá podle atmosférického tlaku.

Ve vícekomorovém motoru je také možné upravit vektor tahu změnou plochy průřezu, a tedy příspěvku k celkovému tahu každé komory.

Obr.9. Tryska Expansion-Deflection (ED tryska)

Přímý okruh

Odmítnutí zkapalnit vzduch zvýšilo účinnost motoru, snížilo náklady na chladicí kapalinu snížením entropie. I jednoduché chlazení vzduchem však vyžaduje více vodíku, než je možné spálit v primárním okruhu motoru.

Přebytečný vodík je odváděn přes palubu, ale nejen tak, ale je spalován v řadě spalovacích komor, které jsou umístěny ve vnějším prstencovém vzduchovém kanálu, který tvoří přímoproudnou část motoru, která přijímá vzduch, který obchází teplo. výměník. Druhý, průtočný okruh snižuje ztráty způsobené odporem vzduchu, který nevstoupil do výměníku tepla, a také poskytuje část tahu.
Při nízkých otáčkách je obcházení výměníku tepla / kompresoru velmi velký počet vzduchu a se zvyšující se rychlostí, aby byla zachována účinnost, většina vzduchu naopak vstupuje do kompresoru.
Tím se systém odlišuje od náporového motoru, kde je vše přesně naopak - při nízkých otáčkách procházejí velké masy vzduchu kompresorem a při vysokých otáčkách jej obcházejí přes náporový okruh, který se stává tak účinným, že zabírá vedoucí roli.

Výkon

Konstrukční poměr tahu k hmotnosti SABRE se předpokládá přes 14 jednotek, zatímco poměr tahu k hmotnosti konvenčních proudových motorů je v rozsahu 5 a pouze 2 pro nadzvukové motory. náporové motory. Tento vysoký výkon je způsoben použitím přechlazeného vzduchu, který se stává velmi hustým a vyžaduje méně komprese, a co je důležitější, díky nízkým provozním teplotám je možné pro většinu konstrukcí motorů používat lehké slitiny. Celkový výkon slibuje vyšší než v případě RB545 nebo nadzvukových náporových motorů.

Motor má vysoký specifický impuls v atmosféře, který dosahuje 3500 sec. Pro srovnání, běžný raketový motor má specifický impuls o nejlepší případ asi 450, a dokonce i slibný „tepelný“ jaderný raketový motor slibuje dosažení pouhých 900 sec.

Kombinace vysoké spotřeby paliva a nízké hmotnosti motoru dává Skylonu schopnost dosáhnout oběžné dráhy v jediném stupni, přičemž funguje jako vzduchový proud až do rychlosti M = 5,14 a výšky 28,5 km. V tomto případě se letecký dopravní prostředek dostane na oběžnou dráhu s velkým užitečným zatížením vzhledem ke vzletové hmotnosti, čehož dříve nemohlo dosáhnout žádné nejaderné vozidlo.

Stejně jako u RB545, myšlenka předchlazení zvyšuje hmotnost a složitost systému, což je za normálních okolností protikladem konstrukčního principu raketových systémů. Výměník tepla je také velmi agresivní a komplexní součástí konstrukce motoru SABRE. Je pravda, že je třeba poznamenat, že se očekává, že hmotnost tohoto výměníku tepla bude řádově nižší než u stávajících vzorků a experimenty ukázaly, že toho lze dosáhnout. Experimentální výměník dosáhl výměny tepla téměř 1 GW/m2, což je považováno za světový rekord. Malé moduly budoucího výměníku tepla již byly vyrobeny.

Ztráty z extra hmotnosti systému jsou kompenzovány v uzavřeném cyklu (výměník-turbodmychadlo), stejně jako extra váha křídel Skylon zvýšením celkové hmotnosti systému také přispívá k celkovému zvýšení účinnosti, než ji snižuje. . To je většinou kompenzováno různými dráhami letu. Konvenční nosné rakety startují vertikálně, s extrémně nízké rychlosti(mluvíme-li o tangenciální a ne normální rychlosti), tento na první pohled neefektivní pohyb umožňuje rychle prorazit atmosféru a získat tangenciální rychlost již v bezvzduchovém prostředí, aniž by došlo ke ztrátě rychlosti v důsledku tření vzduchu.

Vysoká palivová účinnost motoru SABRE zároveň umožňuje velmi mírné stoupání (při kterém se tangenciální složka rychlosti zvyšuje více než normální složka rychlosti), vzduch spíše přispívá než zpomaluje systém (oxidant a pracovní kapalina pro motor, vztlak pro křídla), což má za následek mnohem nižší spotřebu paliva pro dosažení orbitální rychlosti.

Některé vlastnosti

Tah v prázdnotě - 2940 kN
Tah na hladině moře - 1960 kN
Poměr tahu a hmotnosti (motor) - asi 14 (v atmosféře)
Specifický impuls ve vakuu - 460 sec
Specifický impuls na hladině moře - 3600 sec

Výhody

Na rozdíl od tradičních raketových motorů a podobně jako u jiných typů proudové motory Hybridní proudový motor může využívat vzduch ke spalování pohonné hmoty, čímž se snižuje požadovaná hmotnost pohonné hmoty a tím se zvyšuje hmotnost užitečného zatížení.

Náporové a scramjetové motory musí strávit velké množství času v nižších vrstvách atmosféry, aby dosáhly rychlosti dostatečné pro vstup na oběžnou dráhu, což přináší do popředí problém intenzivního zahřívání v hypersoniku, stejně jako značný úbytek hmotnosti a složitost tepelné ochrany.

Hybridní proudový motor, jako je SABRE, potřebuje pouze dosáhnout nízké hypersonické rychlosti (připomeňme: hyperzvuk je vše po M=5, tudíž M=5,14 je úplný začátek rozsahu hypersonických rychlostí) v nižší atmosféře, než se přepne na uzavřený cyklus provoz a prudké stoupání se sadou rychlostí v raketovém režimu.

Na rozdíl od náporového nebo scramjetu je SABRE schopen dodávat vysoký tah od nulové rychlosti do M=5,14, od země do velkých výšek, s vysokou účinností v celém rozsahu. Navíc schopnost generovat tah při nulových otáčkách znamená, že motor lze testovat na zemi, což výrazně snižuje náklady na vývoj.

Je zde také několik odkazů pro vaši pozornost.

Proudové letouny jsou nejvýkonnější a nejmodernější letouny 20. století. Jejich zásadní rozdíl od jiných je to, že jsou poháněny vzduchovým proudovým nebo proudovým motorem. V současnosti tvoří základ moderního letectví, civilního i vojenského.

Historie proudových letadel

Poprvé v historii letectví vytvořil proudová letadla rumunský konstruktér Henri Coanda. Bylo to na samém počátku 20. století, v roce 1910. Se svými pomocníky testoval letadlo, po něm pojmenované Coanda-1910, které bylo místo známé vrtule vybaveno pístovým motorem. Byl to on, kdo uvedl do pohybu elementární lamelový kompresor.

Mnozí však pochybují, že šlo o první proudový letoun. Po skončení druhé světové války Coanda řekl, že model, který vytvořil, byl motor-kompresorový vzduchový proudový motor, což si protiřečilo. Ve svých původních publikacích a patentových přihláškách takové nároky neučinil.

Fotografie rumunského letadla ukazují, že motor je umístěn v blízkosti dřevěného trupu, takže pokud by došlo ke spálení paliva, vzniklým požárem by byl zničen pilot i letoun.

Sám Coanda tvrdil, že oheň skutečně zničil ocasní plochu letadla během prvního letu, ale žádné listinné důkazy se nedochovaly.

Za zmínku stojí, že u proudových letadel vyrobených ve 40. letech 20. století byl potah celokovový a měl dodatečnou tepelnou ochranu.

Experimenty s proudovými letadly

Oficiálně první proudový letoun vzlétl 20. června 1939. Tehdy se uskutečnil první experimentální let letadla vytvořeného německými konstruktéry. O něco později zveřejnilo své vzorky Japonsko a země protihitlerovské koalice.

Německá společnost Heinkel začala v roce 1937 experimentovat s proudovými letadly. O dva roky později uskutečnil He-176 svůj první oficiální let. Po prvních pěti zkušebních letech se však ukázalo, že není šance uvést tento vzorek do série.

Problémy prvního proudového letadla

Němečtí konstruktéři se dopustili několika chyb. Nejprve byl zvolen proudový motor. Používal methanol a peroxid vodíku. Fungovaly jako palivo a okysličovadlo.

Vývojáři předpokládali, že tyto trysky budou schopny dosáhnout rychlosti až tisíc kilometrů za hodinu. V praxi však bylo možné dosáhnout rychlosti pouze 750 kilometrů za hodinu.

Za druhé, letadlo mělo přemrštěnou spotřebu paliva. Musel si s sebou vzít tolik, aby se letoun mohl pohybovat maximálně 60 kilometrů od letiště. Pak potřeboval natankovat. Jediná výhoda oproti ostatním rané modely, se stal rychlým tempem stoupání. Bylo to 60 metrů za sekundu. Určitou roli v osudu tohoto modelu přitom sehrály subjektivní faktory. Takže prostě neměla ráda Adolfa Hitlera, který byl přítomen jednomu ze zkušebních startů.

První výrobní vzorek

Navzdory neúspěchu s prvním vzorkem to byli němečtí letečtí konstruktéři, kteří jako první uvedli proudová letadla do sériové výroby.

Vydání modelu Me-262 bylo spuštěno. Tento letoun uskutečnil svůj první zkušební let v roce 1942, na vrcholu druhé světové války, kdy Německo již napadlo území Sovětského svazu. Tato novinka mohla výrazně ovlivnit konečný výsledek války. Tento bojový letoun vstoupil do výzbroje německé armády již v roce 1944.

Letoun byl navíc vyroben v různé modifikace- a jako průzkumník a jako útočný letoun a jako bombardér a jako stíhač. Celkem bylo do konce války vyrobeno jeden a půl tisíce takových letadel.

Tyto proudové bojové letouny se vyznačovaly záviděníhodnými technickými vlastnostmi podle tehdejších standardů. Byly vybaveny dvěma proudovými motory, k dispozici byl 8stupňový axiální kompresor. Na rozdíl od předchozí model tento, běžně známý jako Messerschmitt, nespotřeboval mnoho paliva a měl dobré letové výkony.

Rychlost proudového letadla dosahovala 870 kilometrů za hodinu, letový dosah byl více než tisíc kilometrů, maximální výška byla přes 12 tisíc metrů a rychlost stoupání byla 50 metrů za sekundu. Hmotnost prázdného letadla byla méně než 4 tuny, plně vybavené dosáhlo 6 tisíc kilogramů.

Messerschmitty byly vyzbrojeny 30milimetrovými kanóny (byly nejméně čtyři), celková hmotnost raket a bomb, které letoun unesl, byla asi jeden a půl tisíce kilogramů.

Během druhé světové války Messerschmitts zničil 150 letadel. Německé letecké ztráty činily asi 100 letadel. Odborníci poznamenávají, že počet ztrát by mohl být mnohem menší, kdyby byli piloti lépe připraveni pracovat na zásadně novém letadle. Navíc se objevily problémy s motorem, který se rychle opotřebovával a byl nespolehlivý.

Japonský vzor

Během druhé světové války se téměř všechny válčící země snažily vyrobit svá první letadla s proudovým pohonem. Japonští letečtí inženýři se vyznamenali tím, že jako první použili motor na kapalné pohonné hmoty v hromadné výrobě. Byl použit v japonské pilotované střele, která létala kamikadze. Od konce roku 1944 do konce druhé světové války vstoupilo do výzbroje japonské armády více než 800 takových letadel.

Technické vlastnosti japonského proudového letadla

Vzhledem k tomu, že toto letadlo bylo ve skutečnosti na jedno použití - okamžitě na něj narazili kamikadze, postavili ho podle principu "levné a veselé". Příď tvořil dřevěný kluzák, při startu letoun vyvíjel rychlost až 650 kilometrů za hodinu. To vše díky třem kapalinovým tryskovým motorům. Letoun nepotřeboval žádné vzletové motory ani podvozek. Zvládl to i bez nich.

Japonský letoun kamikadze byl dodán k cíli bombardérem Ohka, poté byly spuštěny motory na kapalné pohonné hmoty.

Japonští inženýři a armáda sami zároveň poznamenali, že účinnost a produktivita takového schématu byla extrémně nízká. Samotné bombardéry byly snadno vypočítány pomocí radarů instalovaných na lodích, které byly součástí amerického námořnictva. Stalo se tak ještě předtím, než se kamikadze stačil naladit na cíl. V konečné analýze mnoho letadel zahynulo na vzdálených přístupech ke konečnému cíli svého cíle. Navíc sestřelili jak letadla, ve kterých seděli kamikadze, tak i bombardéry, které je dopravily.

odpověď Spojeného království

Z britské strany se druhé světové války zúčastnilo pouze jedno proudové letadlo - Gloster Meteor. Svůj první bojový let provedl v březnu 1943.

V polovině roku 1944 vstoupil do služby u britského královského letectva. Jeho sériová výroba pokračovala až do roku 1955. A tyto letouny byly v provozu až do 70. let. Celkem opustilo montážní linku asi tři a půl tisíce těchto letounů. A různé modifikace.

Během druhé světové války byly vyrobeny pouze dvě modifikace stíhaček, poté jejich počet vzrostl. Jedna z modifikací byla navíc tak tajná, že nevletěly na nepřátelské území, aby ji v případě havárie nedostali nepřátelští letečtí inženýři.

V podstatě se zabývali odrážením leteckých útoků německých letadel. Sídlili poblíž Bruselu v Belgii. Od února 1945 však německé letectví zapomnělo na útoky a soustředilo se výhradně na obranný potenciál. V posledním roce druhé světové války se proto z více než 200 letounů Global Meteor ztratily pouze dva. Navíc to nebyl výsledek úsilí německých letců. Obě letadla se při přistání srazila. Letiště bylo v tu dobu zataženo.

Specifikace britského letadla

Britský letoun Global Meteor měl záviděníhodné technické vlastnosti. Rychlost proudového letadla dosahovala téměř 850 tisíc kilometrů za hodinu. Rozpětí křídel je více než 13 metrů, vzletová hmotnost asi 6 a půl tisíce kilogramů. Letoun vzlétl do výšky téměř 13 a půl kilometru, přičemž dolet byl více než dva tisíce kilometrů.

Britská letadla byla vyzbrojena čtyřmi 30mm kanóny, které byly vysoce účinné.

Američané jsou mezi posledními

Mezi všemi hlavními účastníky druhé světové války bylo americké letectvo jedním z posledních proudových letadel. Americký model Lockheed F-80 zasáhl britská letiště teprve v dubnu 1945. Měsíc před kapitulací německých vojsk. Proto prakticky neměl čas účastnit se nepřátelských akcí.

Američané aktivně používali tento letoun o několik let později během korejské války. Právě v této zemi se odehrála vůbec první bitva dvou proudových letadel. Na jedné straně byl americký F-80 a na druhé sovětský MiG-15, který byl v té době modernější, již transonický. Sovětský pilot vyhrál.

Celková výzbroj americká armáda obdrželo více než jeden a půl tisíce takových letadel.

První sovětské proudové letadlo sjelo z montážní linky v roce 1941. Vyšlo v rekordním čase. Návrh trval 20 dní a další měsíc výroba. Tryska proudového letadla plnila funkci ochrany jeho částí před nadměrným ohřevem.

První sovětský model byl dřevěný kluzák, ke kterému byly připojeny motory na kapalné pohonné hmoty. Když začala Velká vlastenecká válka, veškerý vývoj byl přenesen na Ural. Tam začaly experimentální výpady a testy. Podle představ konstruktérů měl letoun dosahovat rychlosti až 900 kilometrů za hodinu. Jakmile se však jeho první tester Grigorij Bachčivandži přiblížil k hranici 800 kilometrů za hodinu, letoun havaroval. Zkušební pilot zemřel.

dokončit sovětský model proudový letoun uspěl až v roce 1945. Okamžitě však začala sériová výroba dvou modelů - Jak-15 a MiG-9.

Na porovnávání technických vlastností obou strojů se podílel sám Joseph Stalin. V důsledku toho bylo rozhodnuto použít Jak-15 jako cvičný letoun a MiG-9 byl dán k dispozici letectvu. Za tři roky bylo vyrobeno více než 600 MiGů. Letoun však byl brzy přerušen.

Byly to dva hlavní důvody. Byl vyvinut upřímně ve spěchu, neustále se mění. Navíc k němu měli podezření i samotní piloti. Zvládnout auto stálo hodně úsilí a v pilotování bylo absolutně nemožné udělat chyby.

V důsledku toho jej v roce 1948 nahradil vylepšený MiG-15. Sovětské proudové letadlo letí rychlostí více než 860 kilometrů za hodinu.

osobní letadlo

Nejznámějším proudovým dopravním letadlem je spolu s anglickým Concordem sovětský TU-144. Oba tyto modely byly zařazeny do kategorie nadzvukových.

Sovětská letadla se začala vyrábět v roce 1968. Od té doby je nad sovětskými letišti často slyšet zvuk proudového letadla.

Historie letectví je charakterizována neustálým bojem o zvýšení rychlosti letadel. První oficiálně registrovaný světový rychlostní rekord, stanovený v roce 1906, byl pouhých 41,3 kilometrů za hodinu. Do roku 1910 se rychlost nejlepších letadel zvýšila na 110 kilometrů za hodinu. Stíhací letoun RBVZ-16, vyrobený v rusko-baltských závodech v počátečním období první světové války, měl maximální rychlost letu 153 kilometrů za hodinu. A na začátku druhé světové války už to nebyly samostatné stroje – tisíce letadel létaly rychlostí přesahující 500 kilometrů za hodinu.
Z mechaniků je známo, že výkon potřebný k zajištění pohybu letadla se rovná součinu přítlačné síly a jeho rychlosti. Výkon tedy roste úměrně s třetí mocninou rychlosti. Proto, aby se zdvojnásobila rychlost letu vrtulového letadla, je nutné osmkrát zvýšit výkon jeho motorů. To vede ke zvýšení hmotnosti elektrárny a výraznému zvýšení spotřeby paliva. Jak ukazují výpočty, aby se zdvojnásobila rychlost letadla, což vedlo ke zvýšení jeho hmotnosti a velikosti, je nutné zvýšit výkon pístový motor 15-20 krát.
Ale počínaje rychlostí letu 700-800 kilometrů za hodinu a jak se blíží rychlosti zvuku, odpor vzduchu se zvyšuje ještě prudčeji. Navíc koeficient užitečná akce vrtule je dostatečně vysoká pouze při rychlosti letu nepřesahující 700-800 kilometrů za hodinu. S dalším zvyšováním rychlosti prudce klesá. Proto i přes veškerou snahu leteckých konstruktérů i nejlepší stíhací letouny s pístovými motory o objemu 2500-3000 Koňská síla maximální rychlost horizontálního letu nepřesáhla 800 kilometrů za hodinu.
Jak vidíte, za účelem zvládnutí vysokých nadmořských výšek a dalšího zvýšení rychlosti je to novinka letecký motor, jehož tah a výkon by s rostoucí rychlostí letu neklesal, ale rostl.
A takový motor vznikl. Jedná se o letecký proudový motor. Byl mnohem výkonnější a lehčí než objemné instalace poháněné vrtulí. Použití tohoto motoru nakonec umožnilo letectví prolomit zvukovou bariéru.

Princip činnosti a klasifikace proudových motorů

Abychom pochopili, jak proudový motor funguje, připomeňme si, co se stane, když se vystřelí z jakékoli střelné zbraně. Každý, kdo střílel z pušky nebo pistole, zná účinek zpětného rázu. V okamžiku výstřelu práškové plyny s velkou silou rovnoměrně tlačí ve všech směrech. Vnitřní stěny hlavně, dno střely nebo střely a dno nábojnice držené závěrem podléhají tomuto tlaku.
Síly tlaku na stěny hlavně jsou vzájemně vyváženy. Tlak práškových plynů na střelu (projektil) ji vymrští z pušky (zbraně) a tlak plynů na dno nábojnice je příčinou zpětného rázu.
Zpětný ráz je snadno proveditelný a je zdrojem nepřetržitého pohybu. Představte si například, že na lehký vozík nasadíme pěchotní těžký kulomet. Poté se při nepřetržité palbě z kulometu bude vlivem zpětných rázů odvalovat ve směru opačném ke směru střelby.
Tento princip je základem činnosti proudového motoru. Zdrojem pohybu v proudovém motoru je reakce nebo zpětný ráz proudu plynu.
Uzavřená nádoba obsahuje stlačený plyn. Tlak plynu se rovnoměrně rozloží na stěny nádoby, která zůstává nehybná. Pokud je však jedna z koncových stěn nádoby odstraněna, pak stlačený plyn, který se snaží expandovat, začne rychle vytékat z otvoru.
Tlak plynu na stěně protilehlé k otvoru již nebude vyvážený a nádoba, pokud není pevná, se začne pohybovat. Je důležité si uvědomit, že čím větší je tlak plynu, tím větší je rychlost jeho výtoku a tím rychleji se nádoba bude pohybovat.
Pro provoz proudového motoru stačí v nádrži spalovat střelný prach nebo jinou hořlavou látku. Potom přetlak v nádobě přiměje plyny proudit nepřetržitě ve formě proudu spalin do atmosféry rychlostí, která je tím větší, čím vyšší je tlak uvnitř samotného zásobníku a čím nižší je tlak venku. Výtok plynů z nádoby nastává pod vlivem tlakové síly, která se shoduje se směrem paprsku vystupujícího otvorem. V důsledku toho se nevyhnutelně objeví další síla stejné velikosti a opačného směru. Přiměje tank k pohybu.

Tato síla se nazývá přítlačná síla.
Všechny proudové motory lze rozdělit do několika hlavních tříd. Zvažte seskupení proudových motorů podle typu okysličovadla v nich použitého.
Do první skupiny patří proudové motory s vlastním okysličovadlem, tzv. raketové motory. Tato skupina se zase skládá ze dvou tříd: PRD - práškové tryskové motory a LRE - kapalinové tryskové motory.
U proudových motorů na pohonné hmoty obsahuje palivo současně palivo a okysličovadlo potřebné k jeho spalování. Nejjednodušší PRD je známá ohňostrojová raketa. V takovém motoru střelný prach vyhoří během několika sekund nebo dokonce zlomků sekundy. V tomto případě vyvinutý proudový tah je poměrně významný. Přísun paliva je omezen objemem spalovacího prostoru.
Strukturálně je PRD výjimečně jednoduchý. Dá se použít jako instalace, která dlouho nefunguje, ale přesto vytváří dostatečně velkou tažnou sílu.
V proudových motorech na kapalné pohonné hmoty složení paliva obsahuje nějakou hořlavou kapalinu (obvykle petrolej nebo alkohol) a kapalný kyslík nebo nějakou látku obsahující kyslík (například peroxid vodíku nebo kyselinu dusičnou). Kyslík nebo jeho náhrada, nezbytný pro spalování paliva, se běžně nazývá oxidační činidlo. Během provozu LRE je palivo a okysličovadlo nepřetržitě přiváděno do spalovací komory; produkty spalování jsou tryskou vystřikovány směrem ven.
Kapalinové a práškové proudové motory jsou na rozdíl od ostatních schopny provozu v bezvzduchovém prostoru.
Druhou skupinu tvoří vzduchové tryskové motory - WFD, využívající okysličovadlo ze vzduchu. Ty se zase dělí do tří tříd: náporové motory (náporové motory), pulsující proudové motory (puVRD) a proudové motory (turbojetové motory).
U WFD s přímým prouděním (nebo bez kompresoru) se palivo spaluje ve spalovací komoře v atmosférickém vzduchu stlačeném vlastním rychlostním tlakem. Vzduch je stlačován podle Bernoulliho zákona. Podle tohoto zákona, když se kapalina nebo plyn pohybuje expandujícím kanálem, rychlost proudu klesá, což vede ke zvýšení tlaku plynu nebo kapaliny.
K tomu má nápor difuzor - expandující kanál, kterým atmosférický vzduch vstupuje do spalovací komory.
Plocha výstupní části trysky je obvykle mnohem větší než plocha vstupní části difuzoru. Navíc je tlak po povrchu difuzoru rozložen jinak a má větší hodnoty než na stěnách trysky. V důsledku působení všech těchto sil vzniká reaktivní tah.
Účinnost WFD s přímým prouděním při rychlosti letu 1000 kilometrů za hodinu je přibližně 8-9%. A se zvýšením této rychlosti o faktor 2 může účinnost v některých případech dosáhnout 30% - vyšší než u pístového leteckého motoru. Je však třeba poznamenat, že nápor má významnou nevýhodu: takový motor neposkytuje tah na místě, a proto nemůže zajistit nezávislý vzlet letadla.
Proudový motor (TRD) je složitější. Za letu proudící vzduch prochází předním vstupem do kompresoru a je několikrát stlačen. Vzduch stlačený kompresorem vstupuje do spalovací komory, kde je vstřikováno kapalné palivo (obvykle petrolej); plyny vznikající při spalování této směsi jsou přiváděny k lopatkám plynové turbíny.
Kotouč turbíny je namontován na stejné hřídeli jako kolo kompresoru, takže horké plyny procházející turbínou způsobují, že se otáčí spolu s kompresorem. Z turbíny plyny vstupují do trysky. Zde jejich tlak klesá a jejich rychlost se zvyšuje. Proud plynu opouštějící motor vytváří proudový tah.
Na rozdíl od náporového WFD je proudový motor schopen vyvinout tah i při provozu na místě. Dokáže samostatně zajistit vzlet letadla. Ke spouštění proudového motoru se používají speciální spouštěcí zařízení: elektrické startéry a spouštěče plynových turbín.
Účinnost proudového motoru až při zvukových rychlostech letu je mnohem vyšší než u proudového motoru s přímým prouděním. A pouze při nadzvukových rychlostech řádově 2000 kilometrů za hodinu je spotřeba paliva pro oba typy motorů přibližně stejná.

Stručná historie vývoje proudového letectví

Nejznámějším a nejjednodušším proudovým motorem je prášková raketa, vynalezená před mnoha staletími ve staré Číně. Přirozeně se ukázalo, že prášková raketa byla prvním proudovým motorem, který se pokusil použít jako letecká elektrárna.
Na samém začátku 30. let začaly v SSSR práce související s vytvořením proudového motoru pro letadla. Sovětský inženýr F.A. Zander již v roce 1920 vyjádřil myšlenku vysokohorského raketového letadla. Jeho motor OR-2 na benzín a kapalný kyslík byl určen pro instalaci na experimentální letadlo.
V Německu se za účasti inženýrů Valleho, Sengera, Opela a Stammera od roku 1926 systematicky prováděly experimenty s práškovými raketami namontovanými na autě, jízdním kole, železničním vagónu a nakonec i na letadle. V roce 1928 byly získány první praktické výsledky: raketový vůz vykazoval rychlost asi 100 km / h a železniční vůz - až 300 km / h. V červnu téhož roku byl uskutečněn první let letadla s práškovým proudovým motorem. Ve výšce 30 m. Toto letadlo letělo 1,5 km., Ve vzduchu vydrželo jen jednu minutu. O něco více než rok později byl let opakován a bylo dosaženo rychlosti letu 150 km / h.
Do konce 30. let našeho století byly v různých zemích prováděny výzkumné, konstrukční a experimentální práce s cílem vytvořit letadla s proudovými motory.

V roce 1939 proběhly v SSSR letové zkoušky náporových motorů (náporových motorů) na letounu I-15 navrženého N.N.Polikarpovem. Na spodních rovinách letounu byly jako přídavné motory instalovány motory Ramjet navržené I.A. Merkulovem. První lety provedl zkušený zkušební pilot P.E. Loginov. V dané výšce vůz zrychlil na maximální rychlost a zapnul proudové motory. Tah přídavných náporových motorů zvýšil maximální rychlost letu. V roce 1939 se vypracovali spolehlivý start motoru za letu a stabilitu spalovacího procesu. Za letu mohl pilot opakovaně zapínat a vypínat motor a upravovat jeho tah. 25. ledna 1940, po továrních zkouškách motorů a prověření jejich bezpečnosti v mnoha letech, proběhla oficiální zkouška - let letadla s náporem. Pilot Loginov startoval z Frunzeho centrálního letiště v Moskvě a zapnul proudové motory v malé výšce a udělal několik kruhů nad oblastí letiště.
Tyto lety pilota Loginova v letech 1939 a 1940 byly prvními lety na letounu s pomocnými náporovými motory. Po něm se testování tohoto motoru zúčastnili zkušební piloti N.A.Sopotsko, A.V.Davydov a A.I.Žukov. V létě 1940 byly tyto motory instalovány a testovány na stíhačce I-153 Čajka navržené N.N. Polikarpovem. Zvýšili rychlost letadla o 40-50 km/h.

Avšak při rychlostech letu, které by mohly být vyvinuty letadly poháněnými vrtulí, další nestlačené VJE spotřebovaly hodně paliva. Ramjet má ještě jeden důležitá nevýhoda: takový motor neposkytuje tah na místě, a proto nemůže zajistit nezávislý vzlet letadla. To znamená, že letadlo podobný motor musí být vybavena nějakou pomocnou startovací elektrárnou, například vrtulí, jinak se nevznese do vzduchu.
Koncem 30. - začátkem 40. let našeho století byla vyvinuta a testována první letadla s proudovými motory jiných typů.

Jeden z prvních letů člověka na letadle s motorem na kapalné pohonné hmoty (LPRE) byl také uskutečněn v SSSR. Sovětský pilot V.P. Fedorov v únoru 1940 vyzkoušel ve vzduchu LRE domácí konstrukce. Letovým zkouškám předcházela spousta přípravných prací. LRE navržený inženýrem L.S. Dushkinem s nastavitelným tahem prošel komplexními továrními testy na stojanu. Poté byl instalován na kluzák navržený S.P. Koroljovem. Poté, co motor úspěšně prošel pozemními zkouškami na kluzáku, začaly letové zkoušky. Proudový letoun byl tažen konvenčním vrtulovým letounem do výšky 2 km. V této výšce pilot Fedorov odpojil kabel a poté, co letěl určitou vzdálenost od vlečného letadla, zapnul raketový motor. Motor běžel plynule až do úplného spotřebování paliva. Na konci motorového letu pilot úspěšně klouzal a přistál na letišti.
Tyto letové zkoušky byly důležitým krokem k vytvoření vysokorychlostního proudového letadla.

Brzy sovětský konstruktér V.F. Bolchovitinov navrhl letadlo, na kterém byl jako elektrárna použit raketový motor L.S. Dushkin na kapalné pohonné hmoty. Navzdory válečným potížím byl již v prosinci 1941 motor postaven. Ve stejné době vzniklo také letadlo. Návrh a konstrukce této první stíhačky na kapalné pohonné hmoty na světě byly dokončeny v rekordním čase: pouhých 40 dní. Zároveň probíhaly přípravy na letové zkoušky. Provádění prvních testů ve vzduchu nové auto, který obdržel značku „BI“, byl pověřen zkušebním pilotem kapitánem G.Ya.Bakhchivandzhi.
15. května 1942 se uskutečnil první let bojového letounu s raketovým motorem. Byl to malý jednoplošník se špičatým nosem se zatahovacím podvozkem a ocasním kolem. V přední části trupu byly umístěny dva kanóny ráže 20 mm, munice pro ně a rádiové zařízení. Další byly kokpit, uzavřený lucernou, a palivové nádrže. Motor byl umístěn v ocasní části. Letové zkoušky byly úspěšné.
Během Velké vlastenecké války sovětští letečtí konstruktéři pracovali i na jiných typech stíhaček s raketovými motory. Konstrukční tým vedený N. N. Polikarpovem vytvořil bojový letoun Malyutka. Další tým konstruktérů v čele s M.K.Tikhonravovem vyvinul proudovou stíhačku značky „302“.
Práce na vytvoření bojových proudových letadel byly také široce prováděny v zahraničí.
V červnu 1942 se uskutečnil první let německého proudového stíhacího letounu Me-163 navrženého Messerschmittem. Teprve devátá verze tohoto letounu byla uvedena do sériové výroby v roce 1944.
Poprvé byl tento letoun s raketovým motorem použit v bojové situaci v polovině roku 1944 při spojenecké invazi do Francie. Byl určen k boji s nepřátelskými bombardéry a stíhačkami nad německým územím. Letoun byl jednoplošník bez vodorovné ocasní plochy, což bylo možné díky velkému vychýlení křídla.

Trup dostal proudnicový tvar. Vnější povrchy letadla byly velmi hladké. V přední části trupu byl umístěn větrný mlýn, který poháněl generátor elektrického systému letadla. V zadní části trupu byl instalován motor – raketový motor s tahem až 15 kN. Mezi skříní motoru a pláštěm vozu bylo žáruvzdorné těsnění. Palivové nádrže byly umístěny v křídlech as okysličovadly - uvnitř trupu. V letadle nebyl žádný konvenční podvozek. Start proběhl za pomoci speciálního odpalovacího vozíku a ocasního kola. Ihned po vzletu byl tento vozík shozen a ocasní kolo bylo zataženo do trupu. Letoun se ovládal pomocí směrového kormidla, instalovaného jako obvykle za kýlem, a výškovek umístěných v rovině křídla, které byly zároveň křidélky. Přistání bylo provedeno na ocelovou přistávací lyži dlouhou asi 1,8 metru se skluznicí širokou 16 centimetrů. Letadlo obvykle vzlétlo pomocí tahu motoru na něm instalovaného. Podle návrhu konstruktéra však bylo možné použít zavěšené odpalovací rakety, které byly po vzletu odhozeny, a také možnost být vlečen jiným letadlem do požadované výšky. Když raketový motor pracoval v režimu plného tahu, letoun mohl stoupat téměř svisle. Rozpětí křídel letounu bylo 9,3 metru, jeho délka byla asi 6 metrů. Letová hmotnost při vzletu byla 4,1 tuny, při přistání - 2,1 tuny; následně se po celou dobu motorového letu letoun stal téměř dvakrát lehčím - spotřeboval asi 2 tuny paliva. Délka vzletu byla více než 900 metrů, rychlost stoupání až 150 metrů za sekundu. Letoun dosáhl výšky 6 kilometrů 2,5 minuty po startu. Strop vozu byl 13,2 kilometru. Na nepřetržitá práce Let LRE trval až 8 minut. Obvykle po dosažení bojové výšky motor nepracoval nepřetržitě, ale periodicky a letoun buď plánoval, nebo zrychloval. V důsledku toho mohla být celková délka letu zvýšena na 25 minut nebo dokonce více. Tento režim provozu se vyznačuje výraznými zrychleními: při zapnutí raketového motoru na rychlost 240 kilometrů za hodinu dosáhl letoun po 20 sekundách rychlosti 800 kilometrů za hodinu (za tuto dobu uletěl 5,6 kilometrů s průměrem zrychlení 8 metrů za sekundu čtvereční). U země tento letoun vyvinul maximální rychlost 825 kilometrů za hodinu a ve výškovém rozmezí 4-12 kilometrů se jeho maximální rychlost zvýšila na 900 kilometrů za hodinu.

Ve stejném období se v řadě zemí intenzivně pracovalo na vytvoření vzduchových proudových motorů (AJE) různých typů a provedení. V Sovětském svazu, jak již bylo zmíněno, byl testován přímý proud WFD instalovaný na stíhacím letounu.
V Itálii byl v srpnu 1940 uskutečněn první 10minutový let jednoplošníku Campini-Caproni SS-2. Na tomto letadle byl instalován tzv. motor-kompresor WFD (tento typ WFD nebyl při přezkumu proudových motorů uvažován, protože se ukázal jako nerentabilní a nedostal distribuci). Vzduch vstupoval speciálním otvorem v přední části trupu do potrubí s proměnným průřezem, kde byl stlačován kompresorem, který přijímal rotaci zezadu umístěného hvězdicového pístového leteckého motoru o výkonu 440 koní.
Pak proudit stlačený vzduch umyl tento pístový motor chlazení vzduchem a trochu se zahřál. Před vstupem do spalovací komory byl vzduch smíchán s výfukové plyny z tohoto motoru. Ve spalovací komoře, kam bylo palivo vstřikováno, se v důsledku jeho spalování ještě zvýšila teplota vzduchu.
Směs plynu a vzduchu proudící z trysky v zadní části trupu vytvářela proudový tah této elektrárny. Oblast výstupní části trysky byla regulována pomocí kužele, který se mohl pohybovat podél osy trysky. Kokpit byl umístěn v horní části trupu nad potrubím pro proudění vzduchu procházející celým trupem. V listopadu 1941 uskutečnilo toto letadlo let z Milána do Říma (s mezipřistáním v Pise pro doplnění paliva), trvající 2,5 hodiny, s průměrnou rychlostí letu 210 kilometrů za hodinu.

Jak vidíte, tryskové letadlo s motorem vyrobeným podle takového schématu se ukázalo jako neúspěšné: bylo zbaveno hlavní kvality proudového letadla - schopnosti dosáhnout vysokých rychlostí. Navíc jeho spotřeba paliva byla velmi vysoká.
V květnu 1941 se v Anglii uskutečnil první zkušební let experimentálního letounu Gloucester „E-28/39“ s proudovým motorem s odstředivým kompresorem navrženým Whittlem.
Při 17 tisících otáčkách za minutu vyvinul tento motor tah asi 3800 newtonů. Experimentální letoun byl jednomístný stíhací letoun s jedním proudovým motorem umístěným v trupu za pilotní kabinou. Letoun měl tříkolový podvozek zatahovací za letu.

O rok a půl později, v říjnu 1942, byla provedena první letová zkouška amerického proudového stíhacího letounu Erkomet R-59A se dvěma proudovými motory Whittle. Byl to středokřídlý ​​jednoplošník s vysoko nasazenou ocasní plochou.
Příď trupu byla silně posunuta dopředu. Letoun byl vybaven tříkolovým podvozkem; letová hmotnost stroje byla téměř 5 tun, strop - 12 kilometrů. Při letových testech bylo dosaženo rychlosti 800 kilometrů za hodinu.

Z dalších letadel s proudovým motorem této doby je třeba poznamenat stíhačku Gloucester Meteor, jejíž první let se uskutečnil v roce 1943. Tento jednomístný celokovový jednoplošník se ukázal být jedním z nejúspěšnějších proudových stíhaček té doby. Dva proudové motory byly namontovány na nízkém konzolovém křídle. Sériové bojové letouny vyvinuly rychlost 810 kilometrů za hodinu. Doba letu byla asi 1,5 hodiny, strop byl 12 kilometrů. Letoun měl 4 automatická děla ráže 20 mm. Auto mělo dobrou manévrovatelnost a ovladatelnost ve všech rychlostech.

Tento letoun byl první proudovou stíhačkou použitou v bojových leteckých operacích spojeneckého letectva v boji proti německým projektilům V-1 v roce 1944. V listopadu 1941 byl na speciální rekordní verzi tohoto stroje stanoven světový rychlostní rekord – 975 kilometrů za hodinu.
Toto byl první oficiálně zaznamenaný rekord vytvořený proudovým letadlem. Při tomto rekordním letu vyvinuly proudové motory tah přibližně 16 kilonewtonů každý a spotřeba paliva odpovídala průtoku přibližně 4,5 tisíce litrů za hodinu.

Během druhé světové války bylo v Německu vyvinuto a testováno několik typů bojových letadel s proudovými motory. Ukazujeme na dvoumotorovou stíhačku Me-262, která vyvinula maximální rychlost 850-900 kilometrů za hodinu (v závislosti na výšce letu) a čtyřmotorový bombardér Arado-234.

Stíhací letoun "Me-262" byl nejrozvinutější a nejdokončenější konstrukce mezi mnoha typy němčiny tryskové stroje období druhé světové války. Bojové vozidlo bylo vyzbrojeno čtyřmi 30mm automatickými kanóny.
V závěrečné fázi Velké vlastenecké války v únoru 1945 třikrát Hrdina Sovětského svazu I. Kožedub v jedné z leteckých bitev nad německým územím poprvé sestřelil nepřátelské proudové letadlo - Me-262. V tomto vzdušném souboji se ukázala být rozhodující výhoda v manévrovatelnosti, nikoli v rychlosti (maximální rychlost vrtulového stíhače La-5 ve výšce 5 kilometrů byla 622 kilometrů za hodinu a proudového stíhače Me-262 ve stejné výšce bylo asi 850 kilometrů za hodinu).
Zajímavostí je, že první německé proudové letouny byly vybaveny proudovými motory s axiálním kompresorem a maximální tah motoru byl necelých 10 kilonewtonů. Ve stejné době byly britské proudové stíhačky vybaveny proudovým motorem s odstředivým kompresorem, který vyvinul asi dvakrát větší tah.

Již v počátečním období vývoje proudových motorů prošly dřívější známé formy letadel více či méně významnými změnami. Velmi neobvykle vypadala například anglická proudová stíhačka "Vampire" dvoupaprskové konstrukce.
Ještě neobvyklejší byl pro oko experimentální anglický proudový letoun „Flying Wing“. Toto beztrupové a bezocasé letadlo bylo vyrobeno ve formě křídla, ve kterém byla umístěna posádka, palivo atd. Stabilizační a kontrolní tělesa byla instalována i na samotné křídlo. Výhodou tohoto schématu je minimum táhnout. Známé potíže přináší řešení problému stability a ovladatelnosti „létajícího křídla“.

Při vývoji tohoto letounu se očekávalo, že šípové křídlo dosáhne velké stability za letu při výrazném snížení odporu. Britská letecká společnost De Haviland, která letoun postavila, ho zamýšlela využít ke studiu jevů stlačitelnosti vzduchu a stability letu při vysokých rychlostech. Vychýlení křídla tohoto celokovového letounu bylo 40 stupňů. Elektrárna se skládala z jednoho proudového motoru. Na koncích křídel ve speciálních kapotážích byly protitočivé padáky.
V květnu 1946 byl Flying Wing poprvé testován při zkušebním letu. A v září téhož roku při dalším zkušebním letu havaroval a havaroval. Pilot, který jej řídil, tragicky zemřel.

U nás za Velké vlastenecké války rozsáhlá výzkumná práce o vytvoření bojových letadel s proudovými motory. Válka stanovila úkol - vytvořit stíhací letoun s nejen vysoká rychlost, ale také s výraznou délkou letu: vždyť vyvinuté proudové stíhačky s LRE měly velmi krátkou dobu letu - pouhých 8-15 minut. Bojové letouny byly vyvinuty s kombinovanou elektrárnou – vrtulí a proudovou. Takže například stíhačky La-7 a La-9 byly vybaveny proudovými posilovači.
Práce na jednom z prvních sovětských proudových letadel začaly již v letech 1943-1944.

Toto bojové vozidlo bylo vytvořeno konstrukčním týmem v čele s generálem služby leteckého inženýrství Artemem Ivanovičem Mikojanem. Jednalo se o stíhačku I-250 s kombinovanou elektrárnou, kterou tvořil pístový letecký motor kapalinové chlazení typu „VK-107 A“ s vrtulí a VRD, jehož kompresor roztáčel pístový motor. Vzduch vstupoval do sání vzduchu pod vrtulí, procházel kanálem pod kabinou a vstupoval do kompresoru WFD. Za kompresorem byly instalovány trysky pro přívod paliva a zapalovací zařízení. Proud trysky vycházel tryskou v zadní části trupu. I-250 uskutečnil svůj první let v březnu 1945. Při letových testech bylo dosaženo rychlosti výrazně přesahující 800 kilometrů za hodinu.
Brzy stejný tým konstruktérů vytvořil proudovou stíhačku MIG-9. Byly na něm instalovány dva proudové motory typu RD-20. Každý motor vyvinul tah až 8800 newtonů při 9,8 tisících otáčkách za minutu. Motor typu RD-20 s axiálním kompresorem a stavitelnou tryskou měl prstencový spalovací prostor se šestnácti hořáky kolem vstřikovacích trysek paliva. 24. dubna 1946 uskutečnil zkušební pilot A.N. Grinchik první let na letounu MIG-9. Stejně jako letoun BI se tento stroj svou konstrukcí od pístových letounů jen málo lišil. Přesto nahrazení pístového motoru proudovým motorem zvýšilo rychlost asi o 250 kilometrů za hodinu. Maximální rychlost"MIG-9" přesáhl 900 kilometrů za hodinu. Koncem roku 1946 byl tento stroj uveden do sériové výroby.

V dubnu 1946 byl uskutečněn první let na proudové stíhačce navržené A.S. Jakovlevem. Pro usnadnění přechodu na výrobu těchto letounů s proudovým motorem byl použit sériový vrtulový stíhací letoun Jak-3, u kterého byla přední část trupu a střední část křídla přestavěna na proudový motor. Tato stíhačka byla používána jako proudový cvičný letoun našeho letectva.
V letech 1947-1948 prošel letovými zkouškami sovětský proudový stíhač navržený A.S. Jakovlevem „Jak-23“, který měl vyšší rychlost.
Toho bylo dosaženo instalací na něj proudový motor typ "RD-500", který vyvinul tah až 16 kilonewtonů při 14,6 tisících otáčkách za minutu. „Jak-23“ byl jednomístný celokovový jednoplošník se středním křídlem.

Při vytváření a testování prvního proudového letadla se naši konstruktéři potýkali s novými problémy. Ukázalo se, že jedno zvýšení tahu motoru stále nestačí k letu rychlostí blízkou rychlosti šíření zvuku. Studie stlačitelnosti vzduchu a podmínek pro vznik rázových vln prováděli sovětští vědci od 30. let 20. století. Obzvláště velkého rozsahu získaly v letech 1942-1946 po letových zkouškách proudové stíhačky BI a dalších našich proudových strojů. V důsledku těchto studií byla do roku 1946 nastolena otázka radikální změny aerodynamického designu vysokorychlostních proudových letadel. Úkolem bylo vytvořit proudový letoun se zameteným křídlem a peřím. Spolu s tím vyvstaly související úkoly - byla potřeba nová mechanizace křídla, jiný systém řízení atd.

Vytrvalá tvůrčí práce výzkumných, konstrukčních a výrobních týmů byla korunována úspěchem: nové domácí proudové letouny nebyly v žádném případě horší než tehdejší světová letecká technika. Mezi vysokorychlostními proudovými stroji vytvořenými v SSSR v letech 1946-1947 vyniká proudový stíhač navržený A.I. Mikoyanem a M.I. Gurevichem „MIG-15“, se zameteným křídlem a peřím, svými vysokými taktickými a operačními vlastnostmi. Použití šikmého křídla a ocasní plochy zvýšilo rychlost horizontálního letu bez výrazných změn v jeho stabilitě a ovladatelnosti. Ke zvýšení rychlosti letounu do značné míry přispělo i zvýšení jeho napájení: byl na něj instalován nový proudový motor s odstředivým kompresorem „RD-45“ s tahem asi 19,5 kilonewtonů při 12 tisících otáčkách za minutu. . Horizontální a vertikální rychlost tohoto stroje předčila vše, co se dříve dosahovalo na proudových letounech.
Na testování a zdokonalování letounu se podíleli testovací piloti Hrdinové Sovětského svazu I.T. Ivashchenko a S.N. Anokhin. Letoun měl dobré letové a taktické údaje a byl snadno ovladatelný. Pro mimořádnou odolnost, snadnou údržbu a snadnou obsluhu získal přezdívku „vojácký letoun“.
Konstrukční kancelář pracující pod vedením S.A. Lavochkina současně s vydáním MIG-15 vytvořila nový proudový stíhač La-15. Mělo šikmé křídlo umístěné nad trupem. Mělo silné palubní zbraně. Ze všech tehdy existujících stíhaček se šípovým křídlem měl La-15 nejmenší letovou hmotnost. Díky tomu měl letoun La-15 s motorem RD-500, který měl menší tah než motor RD-45 instalovaný na MIG-15, přibližně stejné taktické letové údaje jako MIG-15“.

Šikmý a speciální profil křídel a opeření proudových letadel dramaticky snížil odpor vzduchu při letu rychlostí zvuku. Nyní, během vlnové krize, odpor vzrostl ne 8-12krát, ale pouze 2-3krát. Potvrdily to první nadzvukové lety sovětských proudových letadel.

Využití proudové techniky v civilním letectví

Brzy se do letadel civilního letectví začaly instalovat proudové motory.
V roce 1955 začal v zahraničí působit vícemístný osobní proudový letoun Kometa-1. Tento osobní automobil se čtyřmi proudovými motory měl ve výšce 12 kilometrů rychlost asi 800 kilometrů za hodinu. Letadlo mohlo přepravit 48 cestujících.
Dolet byl asi 4 tisíce kilometrů. Hmotnost s cestujícími a plnou zásobou paliva byla 48 tun. Rozpětí křídel s malým rozpětím a relativně tenkým profilem je 35 metrů. Plocha křídla - 187 metrů čtverečních, délka letadla - 28 metrů. Po velké havárii tohoto letounu ve Středozemním moři byl však jeho provoz ukončen. Brzy se začala používat konstruktivní verze tohoto letadla, Comet-3.

Zajímavostí jsou údaje o americkém osobním letadle se čtyřmi turbovrtulových motorů Lockheed Elektra, určený pro 69 osob (včetně posádky dvou pilotů a palubního inženýra). Číslo sedadla pro cestující mohla být zvýšena na 91. Kabina je utěsněná, přední dveře jsou dvojité. Cestovní rychlost toto auto - 660 kilometrů za hodinu. Hmotnost prázdného letadla je 24,5 tuny, letová hmotnost 50 tun, včetně 12,8 tuny paliva pro let a 3,2 tuny náhradního paliva. Tankování a údržba letadla na mezilehlých letištích trvala 12 minut. Výroba letounu začala v roce 1957.

Americká společnost Boeing od roku 1954 testuje letoun Boeing 707 se čtyřmi proudovými motory. Rychlost letadla je 800 kilometrů za hodinu, výška letu 12 kilometrů, dolet 4800 kilometrů. Tento letoun byl určen pro použití ve vojenském letectví jako „vzdušný tanker“ – pro tankování bojových letadel palivem ve vzduchu, ale mohl být přestavěn i pro použití v civilním dopravním letectví. V druhém případě mohlo být na vůz instalováno 100 sedadel pro cestující.
V roce 1959 byl zahájen provoz francouzského osobního letadla Caravel. Letoun měl kulatý trup o průměru 3,2 metru, který byl vybaven přetlakovou komorou dlouhou 25,4 metru. Toto oddělení je umístěno kabina pro cestující na 70 míst. Letoun měl šikmé křídlo skloněné dozadu v úhlu 20 stupňů. Vzletová hmotnost letounu je 40 tun. Elektrárna se skládala ze dvou proudových motorů o tahu každého 40 kilonewtonů. Rychlost letadla byla asi 800 kilometrů za hodinu.
V SSSR již v roce 1954 na jedné z leteckých tras byla dodávka urgentního nákladu a pošty prováděna vysokorychlostními proudovými letouny Il-20.

Od jara 1955 začaly proudové a nákladní letouny Il-20 létat na letecké trase Moskva-Novosibirsk. Na palubě letadel jsou matrice novin hlavního města. Díky použití těchto letadel dostávali obyvatelé Novosibirsku moskevské noviny ve stejný den jako Moskvané.

Na leteckém festivalu 3. července 1955 na letišti Tušino u Moskvy byl představen nový proudový dopravní letoun navržený A.N. Tupolevem „TU-104.
Tento letoun se dvěma proudovými motory o tahu 80 kilonewtonů měl každý vynikající aerodynamické tvary. Mohl nést 50 cestujících a v turistické verzi - 70. Výška letu přesáhla 10 kilometrů, letová hmotnost byla 70 tun. Letoun měl vynikající zvukovou a tepelnou izolaci. Vůz byl utěsněn, vzduch v kabině byl odebírán z kompresorů proudového motoru. V případě poruchy jednoho proudového motoru mohl letoun pokračovat v letu na jiném. Dolet bez mezipřistání byl 3000-3200 kilometrů. Rychlost letu mohla dosáhnout 1000 kilometrů za hodinu.

Dne 15. září 1956 uskutečnil letoun Tu-104 první pravidelný let s cestujícími na trase Moskva – Irkutsk. Po 7 hodinách a 10 minutách letu, po ujetí 4570 kilometrů s přistáním v Omsku, letadlo přistálo v Irkutsku. Cestovní doba ve srovnání s létáním na pístových letadlech se zkrátila téměř třikrát. 13. února 1958 zahájil letoun Tu-104 svůj první (technický) let na letecké lince Moskva-Vladivostok, jeden z nejdelších u nás.

"TU-104" byl vysoce ceněn jak u nás, tak v zahraničí. Zahraniční experti v tisku uvedli, že zahájením pravidelné přepravy cestujících na proudových letadlech „TU-104“ byl Sovětský svaz o dva roky před Spojenými státy, Anglií a dalšími západními zeměmi v masovém provozu osobních proudových letadel. letadla: americký proudový letoun "Boeing-707" a anglický Comet-IV vstoupil do leteckých linek až koncem roku 1958 a francouzský Caravel v roce 1959.
Civilní letectví používalo i letadla s turbovrtulovými motory (TVD). Tato elektrárna je svou konstrukcí podobná proudovému motoru, ale má vrtuli nainstalovanou na stejném hřídeli s turbínou a kompresorem na přední straně motoru. Turbína je zde uspořádána tak, že většinu energie jí dodávají horké plyny přicházející ze spalovacích komor do turbíny. Kompresor spotřebovává mnohem méně energie než plynová turbína a přebytečný výkon turbíny se přenáší na hnací hřídel.

TVD je střední typ letecké elektrárny. Přestože jsou plyny opouštějící turbínu vypuzovány tryskou a jejich reakce vytváří určitý tah, hlavní tah je generován běžící vrtulí, jako u běžného letadla s vrtulí.
Operační sál nezískal popularitu v bojovém letectví, protože nemůže poskytnout takovou rychlost jako čistě proudové motory. Nehodí se ani na expresních linkách civilního letectví, kde rozhoduje rychlost a do pozadí ustupují otázky hospodárnosti a ceny letu. Turbovrtule by se však měly používat na různě dlouhých trasách, na kterých se létají rychlostí řádově 600–800 kilometrů za hodinu. Přitom je třeba vzít v úvahu, že jak ukázala zkušenost, přeprava cestujících na nich na vzdálenost 1000 kilometrů je o 30 % levnější než na vrtulových letadlech s pístovými leteckými motory.
V letech 1956-1960 se v SSSR objevilo mnoho nových letadel vybavených divadlem. Mezi nimi jsou Tu-114 (220 cestujících), An-10 (100 cestujících), An-24 (48 cestujících), Il-18 (89 cestujících).