تاریخچه ایجاد و اصل عملکرد یک موتور توربوجت. اصل کارکرد موتور جت

خلاصه

در این مورد:

موتور جت .

نوشته شده: Kiselev A.V.

کالینینگراد

معرفی

موتور جت، موتوری که نیروی کشش لازم برای حرکت را با تبدیل انرژی اولیه به انرژی جنبشی جریان جت سیال عامل ایجاد می کند. در نتیجه انقضای سیال کار از نازل موتور، نیروی واکنشی به شکل واکنش (پس زدن) جت تشکیل می شود که موتور و دستگاه از نظر ساختاری مرتبط با آن را در جهت مخالف حرکت می دهد. به خروج جت. انرژی جنبشی (سرعت) یک جریان جت را می توان به R. j تبدیل کرد. انواع مختلفانرژی (شیمیایی، هسته ای، الکتریکی، خورشیدی). موتور واکنش مستقیم (موتور واکنش مستقیم) خود موتور را با یک حرکت دهنده ترکیب می کند، یعنی حرکت خود را بدون مشارکت مکانیسم های میانی فراهم می کند.

برای ایجاد رانش جتاستفاده شده توسط R. d.، شما نیاز دارید:

منبع انرژی اولیه (اولیه) که به انرژی جنبشی جت تبدیل می شود.

بدنه کارکه به صورت جت استریم از R. d. خارج می شود.

R. D. خودش یک مبدل انرژی است.

انرژی اولیه در هواپیما یا سایر دستگاه های مجهز به R.D ذخیره می شود (سوخت شیمیایی، سوخت هسته ای، یا (در اصل) می تواند از خارج (انرژی خورشید) بیاید. برای به دست آوردن یک سیال عامل در R. d.، یک ماده انتخاب شده از محیط(به عنوان مثال، هوا یا آب)؛

ماده ای که در مخازن دستگاه یا مستقیماً در محفظه R. از د. مخلوطی از موادی که از محیط بیرون می آیند و در داخل وسیله نقلیه ذخیره می شوند.

در R.d مدرن، مواد شیمیایی اغلب به عنوان اولیه استفاده می شود

آزمایش های شلیک موشک

موتور شاتل فضایی

موتورهای توربوجت AL-31Fهواپیما Su-30MK. متعلق به کلاس موتور جت

انرژی. در این مورد، سیال کار گازهای رشته ای - محصولات احتراق سوخت شیمیایی است. در حین کار R. D. انرژی شیمیایی مواد سوختنی به انرژی حرارتی محصولات احتراق و انرژی حرارتی گازهای داغ به انرژی مکانیکی تبدیل می شود. حرکت رو به جلوجت استریم و در نتیجه دستگاهی که موتور روی آن نصب شده است. بخش اصلی هر R.d محفظه احتراق است که در آن سیال عامل تولید می شود. قسمت انتهایی محفظه که برای تسریع سیال کار و به دست آوردن جریان جت عمل می کند، نازل جت نامیده می شود.

بسته به اینکه در حین کار موتورهای موشک از محیط استفاده می شود یا خیر، آنها به 2 کلاس اصلی - موتورهای جت هوا (WRD) و موتورهای موشک (RD) تقسیم می شوند. همه WFD ها موتورهای حرارتی هستند که سیال عامل آنها از واکنش اکسیداسیون یک ماده قابل احتراق با اکسیژن اتمسفر تشکیل می شود. هوای وارد شده از جو قسمت عمده سیال کار WFD را تشکیل می دهد. بنابراین، یک دستگاه با WFD یک منبع انرژی (سوخت) را بر روی خود حمل می کند و بیشتر سیال کار را از محیط بیرون می کشد. برخلاف WFD، تمام اجزای سیال کاری RD بر روی دستگاه مجهز به RD قرار دارند. عدم وجود یک پیشرانه در تعامل با محیط و وجود تمام اجزای سیال عامل بر روی دستگاه، RD را تنها پیشران مناسب برای کار در فضا می کند. موتورهای موشک ترکیبی نیز وجود دارند که به قولی ترکیبی از هر دو نوع اصلی هستند.

تاریخچه موتورهای جت

اصل پیشرانه جت برای مدت بسیار طولانی شناخته شده است. توپ هرون را می توان جد R.d. موتورهای موشک جامد - موشک های پودری در قرن 10 در چین ظاهر شدند. n ه. برای صدها سال، چنین موشک هایی ابتدا در شرق و سپس در اروپا به عنوان آتش بازی، سیگنال، جنگ مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1903، K. E. Tsiolkovsky، در کار خود "بررسی فضاهای جهان با دستگاه های واکنشی"، اولین کسی در جهان بود که مفاد اصلی نظریه موتورهای موشک پیشران مایع را مطرح کرد و عناصر اصلی یک پیشران مایع را پیشنهاد کرد. موتور موشک اولین موتورهای موشک مایع شوروی - ORM، ORM-1، ORM-2 توسط V. P. Glushko طراحی و تحت رهبری او در سال 1930-1931 در آزمایشگاه دینامیک گاز (GDL) ایجاد شد. در سال 1926، آر. گودارد موشکی را با استفاده از سوخت مایع پرتاب کرد. برای اولین بار، یک RD الکتروترمال ساخته شد و توسط گلوشکو در GDL در سال‌های 1929-33 آزمایش شد.

در سال 1939، موشک هایی با موتورهای رم جت طراحی شده توسط I. A. Merkulov در اتحاد جماهیر شوروی آزمایش شدند. طرح اول موتور توربوجت? توسط مهندس روسی N. Gerasimov در سال 1909 پیشنهاد شد.

در سال 1939، ساخت موتورهای توربوجت طراحی شده توسط A. M. Lyulka در کارخانه Kirov در لنینگراد آغاز شد. آزمایشات موتور ایجاد شده توسط جنگ بزرگ میهنی 1941-45 جلوگیری شد. در سال 1941 یک موتور توربوجت طراحی شده توسط F. Whittle (بریتانیا کبیر) برای اولین بار بر روی یک هواپیما نصب شد و مورد آزمایش قرار گرفت. آثار نظری دانشمندان روسی S. S. Nezhdanovsky، I. V. Meshchersky و N. E. Zhukovsky، آثار دانشمند فرانسوی R. Enot-Peltri و دانشمند آلمانی G. Oberth برای ایجاد R. D. اهمیت زیادی داشتند. سهم مهمی در ایجاد VRD کار دانشمند شوروی B.S. Stechkin "تئوری موتور تنفس هوا" بود که در سال 1929 منتشر شد.

R. d هدف متفاوتی دارند و دامنه کاربرد آنها دائماً در حال گسترش است.

R. d بیشتر در انواع مختلف هواپیما استفاده می شود.

موتورهای توربوجت و موتورهای توربوجت دو مداره مجهز به اکثر هواپیماهای نظامی و غیرنظامی در سراسر جهان هستند، آنها در هلیکوپترها استفاده می شوند. این موتورهای موشکی برای پرواز در هر دو سرعت مافوق صوت و مافوق صوت مناسب هستند. آنها همچنین بر روی هواپیماهای پرتابه نصب می شوند؛ موتورهای توربوجت مافوق صوت را می توان در اولین مراحل هواپیماهای هوافضا استفاده کرد. موتورهای رم جت بر روی موشک های هدایت شونده ضد هوایی، موشک های کروز، جنگنده-رهگیرهای مافوق صوت نصب می شوند. موتورهای رم جت مادون صوت در هلیکوپترها (که در انتهای پره های روتور اصلی نصب می شوند) استفاده می شود. موتورهای جت ضربان دار نیروی رانش کمی دارند و فقط برای هواپیماهایی با سرعت های مادون صوت در نظر گرفته شده اند. در طول جنگ جهانی دوم 1939-1945، این موتورها به پرتابه های V-1 مجهز شدند.

RD در اکثر موارد در هواپیماهای پرسرعت استفاده می شود.

موتورهای موشک پیشران مایع در وسایل پرتاب فضاپیماها و فضاپیماها به عنوان موتورهای راهپیمایی، ترمز و کنترل و همچنین در موشک های بالستیک هدایت شونده استفاده می شود. موتورهای موشک سوخت جامد در موشک‌های بالستیک، ضد هوایی، ضد تانک و سایر موشک‌های نظامی و همچنین در وسایل پرتاب و فضاپیماها استفاده می‌شوند. موتورهای کوچک سوخت جامد به عنوان تقویت کننده برای برخاستن هواپیما استفاده می شوند. موتورهای موشک الکتریکی و موتورهای موشک هسته ای را می توان در فضاپیماها استفاده کرد.

با این حال، این تنه قدرتمند، اصل واکنش مستقیم، به تاج عظیمی از "شجره خانواده" خانواده موتورهای جت جان بخشید. برای آشنایی با شاخه های اصلی تاج آن، تاج گذاری "تنه" واکنش مستقیم. به زودی، همانطور که از شکل مشاهده می شود (نگاه کنید به زیر)، این تنه به دو قسمت تقسیم می شود، گویی در اثر برخورد صاعقه تقسیم می شود. هر دو تنه جدید به یک اندازه با تاج های قدرتمند تزئین شده اند. این تقسیم بندی به این دلیل اتفاق افتاد که همه موتورهای جت "شیمیایی" بسته به اینکه از هوای محیط برای کار خود استفاده می کنند یا نه به دو دسته تقسیم می شوند.

یکی از ترانک های تازه شکل گرفته کلاس موتورهای تنفس هوا (VRD) است. همانطور که از نام آن پیداست، آنها نمی توانند خارج از جو عمل کنند. به همین دلیل این موتورها اساس هستند هوانوردی مدرنهم سرنشین دار و هم بدون سرنشین WFD ها از اکسیژن اتمسفر برای سوزاندن سوخت استفاده می کنند، بدون آن، واکنش احتراق در موتور ادامه نمی یابد. اما همچنان موتورهای توربوجت در حال حاضر بیشترین استفاده را دارند.

(TRD)، تقریباً بر روی تمام هواپیماهای مدرن بدون استثنا نصب شده است. مثل همه موتورهایی که استفاده می کنند هوای جوی، موتورهای توربوجت نیاز به دستگاه خاصی دارند تا هوا را قبل از ورود به محفظه احتراق فشرده کند. از این گذشته ، اگر فشار در محفظه احتراق به طور قابل توجهی از فشار اتمسفر تجاوز نکند ، گازها با سرعت بیشتری از موتور خارج نمی شوند - این فشار است که آنها را به بیرون می راند. اما در سرعت اگزوز کم، نیروی رانش موتور کوچک خواهد بود و موتور سوخت زیادی مصرف می کند، چنین موتوری کاربرد پیدا نمی کند. در موتور توربوجت از کمپرسور برای فشرده سازی هوا استفاده می شود و طراحی موتور تا حد زیادی به نوع کمپرسور بستگی دارد. موتورهایی با کمپرسورهای محوری و گریز از مرکز وجود دارند، کمپرسورهای محوری به لطف استفاده از سیستم ما می توانند مراحل تراکم کمتر یا بیشتری داشته باشند، یک-دو مرحله ای و غیره باشند. برای به حرکت درآوردن کمپرسور، موتور توربوجت دارای یک توربین گازی است که نام موتور را به خود اختصاص داده است. با توجه به کمپرسور و توربین، طراحی موتور بسیار پیچیده است.

موتورهای جت هوا بدون کمپرسور از نظر طراحی بسیار ساده‌تر هستند که در آنها افزایش فشار لازم به روش‌های دیگری انجام می‌شود که نام‌هایی دارند: موتورهای ضربانی و رم جت.

در موتورهای ضربانی، این کار معمولاً توسط یک کوره سوپاپ نصب شده در ورودی موتور انجام می شود، زمانی که قسمت جدیدی از مخلوط سوخت و هوا محفظه احتراق را پر می کند و در آن جرقه ای رخ می دهد، دریچه ها بسته می شوند و محفظه احتراق از محفظه احتراق جدا می شود. ورودی موتور در نتیجه، فشار در محفظه افزایش می‌یابد و گازها به سرعت از نازل جت خارج می‌شوند و پس از آن کل فرآیند تکرار می‌شود.

در موتورهای بدون کمپرسور از نوع دیگر، رم جت، حتی این شبکه سوپاپ وجود ندارد و فشار در محفظه احتراق در نتیجه فشار دینامیکی افزایش می یابد، یعنی. کاهش سرعت جریان هوای ورودی به موتور در هنگام پرواز. واضح است که چنین موتوری فقط زمانی قادر به کار است که هواپیما از قبل با سرعت کافی در حال پرواز باشد ، در پارکینگ نیروی رانش ایجاد نمی کند. اما در بسیار سرعت بالا، 4-5 برابر سرعت صوت، رامجت نیروی رانش بسیار بالایی ایجاد می کند و مصرف می کند. سوخت کمتراز هر موتور جت "شیمیایی" دیگری تحت این شرایط. به همین دلیل است که موتورهای رم جت.

ویژگی طرح آیرودینامیکی هواپیماهای مافوق صوت با موتورهای رم جت (موتورهای رم جت) به دلیل وجود موتورهای شتاب دهنده ویژه است که سرعت لازم برای شروع عملیات پایدار رم جت را فراهم می کند. این امر باعث سنگین تر شدن قسمت دم سازه می شود و نیاز به نصب تثبیت کننده ها برای اطمینان از پایداری لازم دارد.

اصل کارکرد موتور جت.

در قلب موتورهای جت قدرتمند مدرن از انواع مختلف، اصل واکنش مستقیم است، یعنی. اصل ایجاد نیروی محرکه (یا رانش) به شکل واکنش (پس زدن) یک جت "ماده کار" که از موتور خارج می شود ، معمولاً گازهای داغ.

در همه موتورها دو فرآیند تبدیل انرژی وجود دارد. ابتدا انرژی شیمیایی سوخت به انرژی حرارتی محصولات احتراق تبدیل می شود و سپس انرژی حرارتی برای انجام کارهای مکانیکی استفاده می شود. از این قبیل موتورها می توان به موتورهای رفت و برگشتی خودروها، لوکوموتیوهای دیزلی، توربین های بخار و گاز نیروگاه ها و غیره اشاره کرد.

این فرآیند را در رابطه با موتورهای جت در نظر بگیرید. بیایید با محفظه احتراق موتور شروع کنیم، که در آن بسته به نوع موتور و نوع سوخت، یک مخلوط قابل احتراق به هر طریقی ایجاد شده است. به عنوان مثال، این می تواند مخلوطی از هوا و نفت سفید باشد، مانند موتور توربوجت یک هواپیمای جت مدرن، یا مخلوطی از اکسیژن مایع و الکل، مانند برخی از موتورهای موشک مایع، یا، در نهایت، نوعی سوخت جامد. برای موشک های پودری مخلوط قابل احتراق می تواند بسوزد، به عنوان مثال. با آزاد شدن سریع انرژی به شکل گرما وارد یک واکنش شیمیایی می شوند. توانایی آزادسازی انرژی در طی یک واکنش شیمیایی، انرژی شیمیایی بالقوه مولکول های مخلوط است. انرژی شیمیایی مولکول ها به ویژگی های ساختار آنها، به طور دقیق تر، ساختار پوسته های الکترونی آنها، یعنی. ابر الکترونی که هسته های اتم های سازنده مولکول را احاطه کرده است. در نتیجه یک واکنش شیمیایی، که در آن برخی از مولکول ها از بین می روند، در حالی که برخی دیگر تشکیل می شوند، به طور طبیعی آرایش مجدد لایه های الکترونی اتفاق می افتد. در این بازسازی، منبع انرژی شیمیایی آزاد شده است. مشاهده می شود که فقط موادی که در طی یک واکنش شیمیایی در موتور (احتراق)، مقدار کافی گرما از خود ساطع می کنند و همچنین مقدار زیادی گاز تشکیل می دهند، می توانند به عنوان سوخت برای موتورهای جت استفاده کنند. همه این فرآیندها در محفظه احتراق انجام می شود، اما اجازه دهید در مورد واکنش نه در سطح مولکولی (این قبلاً در بالا مورد بحث قرار گرفت) بلکه در "مراحل" کار صحبت کنیم. تا زمانی که احتراق شروع نشده است، این مخلوط منبع زیادی از انرژی شیمیایی بالقوه دارد. اما سپس شعله مخلوط را فرا گرفت، یک لحظه دیگر - و واکنش شیمیایی به پایان رسید. حالا به جای مولکول ها مخلوط قابل احتراقمحفظه پر از مولکول های فشرده تر "بسته بندی" محصولات احتراق است. انرژی اتصال اضافی که انرژی شیمیایی واکنش احتراق انجام شده است آزاد شده است. مولکول هایی که دارای این انرژی اضافی بودند تقریباً بلافاصله آن را به مولکول ها و اتم های دیگر در نتیجه برخوردهای مکرر با آنها منتقل کردند. تمام مولکول ها و اتم ها در محفظه احتراق به طور تصادفی شروع به حرکت کردند، به طور آشفته ای با سرعت بسیار بالاتر حرکت کردند، دمای گازها افزایش یافت. بنابراین انتقال انرژی شیمیایی بالقوه سوخت به انرژی حرارتی محصولات احتراق وجود داشت.

انتقال مشابهی در تمام موتورهای حرارتی دیگر انجام شد، اما موتورهای جت اساساً با آنها در رابطه با سرنوشت بیشتر محصولات احتراق داغ تفاوت دارند.

پس از تشکیل گازهای داغ در موتور حرارتی حاوی انرژی حرارتی زیاد، این انرژی باید به انرژی مکانیکی تبدیل شود. به هر حال، موتورها در خدمت ساختن هستند کارهای مکانیکی، برای "حرکت" چیزی، برای عملی کردن آن، مهم نیست که دینام باشد، لطفاً نقشه های یک نیروگاه، یک لوکوموتیو دیزل، یک ماشین یا یک هواپیما را اضافه کنید.

برای اینکه انرژی حرارتی گازها به انرژی مکانیکی تبدیل شود باید حجم آنها افزایش یابد. با چنین انبساط، گازها کاری را انجام می دهند که انرژی داخلی و حرارتی آنها صرف می شود.

چه زمانی موتور پیستونیگازهای در حال انبساط روی پیستون در حال حرکت در داخل سیلندر فشار می آورند، پیستون میله اتصال را فشار می دهد و از قبل میل لنگ موتور را می چرخاند. شفت به روتور دینام، محورهای محرک لوکوموتیو یا ماشین دیزلی یا پروانه هواپیما متصل است - موتور کار مفیدی را انجام می دهد. که در موتور بخاریا یک توربین گاز، گازها در حال انبساط، چرخ متصل به محور توربین را مجبور به چرخش می کنند - نیازی به مکانیزم میل لنگ انتقال نیست که یکی از مزایای بزرگ توربین است.

گازها البته در موتور جت منبسط می شوند، زیرا بدون آن کار نمی کنند. اما کار انبساط در آن حالت صرف چرخش شفت نمی شود. مانند سایر موتورهای حرارتی با مکانیزم محرک مرتبط است. هدف موتور جت متفاوت است - ایجاد نیروی رانش جت، و برای این کار لازم است جت گازها - محصولات احتراق با سرعت زیاد از موتور خارج شوند: نیروی واکنش این جت نیروی رانش موتور است. . در نتیجه، کار گسترش محصولات گازی احتراق سوخت در موتور باید صرف شتاب بخشیدن به خود گازها شود. این بدان معنی است که انرژی حرارتی گازها در موتور جت باید به انرژی جنبشی آنها تبدیل شود - حرکت حرارتی تصادفی هرج و مرج مولکول ها باید با جریان سازمان یافته آنها در یک جهت مشترک برای همه جایگزین شود.

برای این منظور یکی از مهمترین قسمت های موتور که اصطلاحاً جت نازل نامیده می شود خدمت می کند. مهم نیست که یک موتور جت خاص به چه نوع خاصی تعلق دارد، لزوماً مجهز به نازلی است که از طریق آن گازهای داغ با سرعت زیاد از موتور خارج می شوند - محصولات احتراق سوخت در موتور. در برخی از موتورها، گازها بلافاصله پس از محفظه احتراق وارد نازل می شوند، به عنوان مثال، در موتورهای موشک یا رم جت. در برخی دیگر، توربوجت‌ها، گازها ابتدا از یک توربین عبور می‌کنند و بخشی از انرژی حرارتی خود را به آن می‌دهند. در این مورد برای به حرکت درآوردن کمپرسور مصرف می شود که برای فشرده کردن هوای جلوی محفظه احتراق استفاده می شود. اما به هر حال، نازل آخرین قسمت موتور است - گازها قبل از خروج از موتور از طریق آن جریان می یابند.

نازل جت ممکن است داشته باشد اشکال گوناگون، و علاوه بر این، طراحی متفاوت بسته به نوع موتور. نکته اصلی سرعت خروج گازها از موتور است. اگر این سرعت خروجی از سرعت انتشار امواج صوتی در گازهای خروجی تجاوز نکند، نازل یک بخش لوله ساده استوانه ای یا باریک است. اگر سرعت خروجی باید از سرعت صوت بیشتر شود، نازل به شکل یک لوله در حال انبساط یا ابتدا باریک و سپس منبسط می شود (نازل عشق). تنها در لوله ای با چنین شکلی، همانطور که تئوری و تجربه نشان می دهد، می توان گاز را به سرعت های مافوق صوت پراکنده کرد و از "سد صوتی" عبور کرد.

نمودار موتور جت

موتور توربوفن پرکاربردترین موتور جت در هوانوردی غیرنظامی است.

سوخت وارد شده به موتور (1) با هوای فشرده مخلوط شده و در محفظه احتراق (2) می سوزد. گازهای در حال انبساط توربین‌های پرسرعت (3) و کم‌سرعت را می‌چرخانند، که به نوبه خود کمپرسور (5) را به حرکت در می‌آورند، هوا را به داخل محفظه احتراق و فن‌ها (6) می‌رانند و هوا را از این محفظه هدایت می‌کنند و آن را هدایت می‌کنند. به لوله اگزوز با جابجایی هوا، فن ها نیروی رانش بیشتری را ایجاد می کنند. موتوری از این نوع می تواند نیروی رانش را تا 13600 کیلوگرم ایجاد کند.

نتیجه

موتور جت دارای ویژگی های قابل توجه بسیاری است، اما اصلی ترین آن به شرح زیر است. یک موشک برای حرکت به زمین، آب یا هوا نیاز ندارد، زیرا در نتیجه برهمکنش با گازهای تشکیل شده در طی احتراق سوخت حرکت می کند. بنابراین، موشک می تواند در فضای بدون هوا حرکت کند.

K. E. Tsiolkovsky بنیانگذار تئوری پروازهای فضایی است. اثبات علمی امکان استفاده از موشک برای پرواز به فضا، فراتر از جو زمین و سایر سیارات منظومه شمسی برای اولین بار توسط دانشمند و مخترع روسی کنستانتین ادواردوویچ تسیولکوفسکی ارائه شد.

کتابشناسی - فهرست کتب

فرهنگ لغت دانشنامه تکنسین جوان.

پدیده های حرارتی در فناوری

مطالب از سایت http://goldref.ru/.

1. جتحرکت (2)

   چکیده >> فیزیک

   که در فرم است واکنش پذیرجت از بیرون پرتاب می شود واکنش پذیر موتور; خودم واکنش پذیر موتور- یک مبدل انرژی ... که با آن واکنش پذیر موتوردستگاه مجهز به این را تحت تأثیر قرار می دهد واکنش پذیر موتور. رانش واکنش پذیر موتوربستگی دارد به...

2. جتحرکت در طبیعت و تکنولوژی

   چکیده >> فیزیک

   سالپ به جلو. بزرگترین علاقه است واکنش پذیر موتورماهی مرکب ماهی مرکب از همه بیشتر... یعنی. دستگاه با واکنش پذیر موتوربا استفاده از سوخت و اکسید کننده که روی خود دستگاه قرار دارد. واکنش پذیر موتور- این موتوردگرگونی...

3. واکنش پذیرسامانه موشکی پرتاب چندگانه BM-13 Katyusha

   چکیده >> شخصیت های تاریخی

   سر و باروت واکنش پذیر موتور. قسمت سر به روش خود ... یک فیوز و یک چاشنی اضافی. واکنش پذیر موتوردارای محفظه احتراق، در ... افزایش شدید قابلیت آتش سوزی واکنش پذیر

موتور جت،موتوری که نیروی کشش لازم برای حرکت را با تبدیل انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی جریان جت سیال عامل ایجاد می کند. در زیر سیال کار m، در رابطه با موتورها، یک ماده (گاز، مایع، جامد) درک می شود که با کمک آن انرژی حرارتی آزاد شده در طی احتراق سوخت به کار مکانیکی مفید تبدیل می شود. در نتیجه انقضای سیال کار از نازل موتور، نیروی واکنشی به شکل واکنش (پس زدن) جت که در فضا در جهت مخالف خروجی جت هدایت می شود، تشکیل می شود. انواع مختلفی از انرژی (شیمیایی، هسته ای، الکتریکی، خورشیدی) را می توان به انرژی جنبشی (سرعت) جریان جت در موتور جت تبدیل کرد.

یک موتور جت (موتور واکنش مستقیم) خود موتور را با یک ملخ ترکیب می کند، یعنی حرکت خود را بدون مشارکت مکانیزم های میانی فراهم می کند. برای ایجاد نیروی رانش جت (تراست موتور) مورد استفاده توسط موتور جت، شما نیاز دارید: یک منبع انرژی اولیه (اولیه) که به انرژی جنبشی جریان جت تبدیل می شود. سیال کاری که به شکل جریان جت از موتور جت خارج می شود. موتور جت خود یک مبدل انرژی است. رانش موتور - این یک نیروی واکنشی است که حاصل نیروهای فشار و اصطکاک دینامیکی گاز است که به سطوح داخلی و خارجی موتور اعمال می شود. تمایز بین رانش داخلی (تراست واکنشی) - حاصل تمام نیروهای دینامیکی گاز اعمال شده به موتور، بدون در نظر گرفتن مقاومت خارجی و رانش موثر، با در نظر گرفتن مقاومت خارجی نیروگاه. انرژی اولیه در هواپیما یا سایر دستگاه های مجهز به موتور جت (سوخت شیمیایی، سوخت هسته ای) ذخیره می شود یا (در اصل) می تواند از خارج (انرژی خورشیدی) تامین شود.

برای به دست آوردن سیال کار در موتور جت می توان از ماده ای که از محیط زیست گرفته شده است (مثلاً هوا یا آب) استفاده کرد. ماده ای که در مخازن دستگاه یا مستقیماً در محفظه موتور جت قرار دارد. مخلوطی از موادی که از محیط بیرون می آیند و در داخل وسیله نقلیه ذخیره می شوند. موتورهای جت مدرن اغلب از انرژی شیمیایی به عنوان انرژی اولیه استفاده می کنند. در این مورد، سیال کار گازهای رشته ای - محصولات احتراق سوخت شیمیایی است. در حین کار یک موتور جت، انرژی شیمیایی مواد در حال سوختن به انرژی حرارتی محصولات احتراق و انرژی حرارتی گازهای داغ به انرژی مکانیکی حرکت رو به جلو جت و در نتیجه تبدیل می شود. ، دستگاهی که موتور روی آن نصب می شود.

اصل کارکرد موتور جت

در موتور جت (شکل 1)، یک جت هوا وارد موتور می شود و با توربین هایی که با سرعت زیاد می چرخند برخورد می کند. کمپرسور , که هوا را از آن می گیرد محیط خارجی(با استفاده از فن داخلی). بنابراین، دو کار حل می شود - ورودی هوای اولیه و خنک کننده کل موتور به طور کلی. پره های توربین کمپرسور هوا را حدود 30 بار یا بیشتر فشرده می کنند و آن را به داخل محفظه احتراق (تزریق) می کنند (سیال کار تولید می شود) که بخش اصلی هر موتور جت است. محفظه احتراق نیز به عنوان کاربراتور عمل می کند و سوخت را با هوا مخلوط می کند. به عنوان مثال، این می تواند مخلوطی از هوا و نفت سفید باشد، مانند موتور توربوجت یک هواپیمای جت مدرن، یا مخلوطی از اکسیژن مایع و الکل، مانند برخی از موتورهای موشک مایع، یا نوعی پیشران جامد برای موشک های پودری. . بعد از آموزش مخلوط سوخت و هوامشتعل می شود و انرژی به صورت گرما آزاد می شود، یعنی موتورهای جت فقط می توانند توسط موادی سوخت شوند که در طی یک واکنش شیمیایی در موتور (احتراق)، گرمای زیادی آزاد می کنند و همچنین مقدار زیادی گاز تشکیل می دهند. .

در فرآیند احتراق، گرمایش قابل توجهی از مخلوط و قطعات اطراف و همچنین انبساط حجمی وجود دارد. در واقع موتور جت از یک انفجار کنترل شده برای رانش استفاده می کند. محفظه احتراق موتور جت یکی از داغ ترین قسمت های آن است (دمای آن به 2700 درجه می رسد. ج) باید دائماً به شدت خنک شود. موتور جت مجهز به نازلی است که از طریق آن گازهای داغ، محصولات احتراق سوخت در موتور، با سرعت زیاد از موتور خارج می شوند. در برخی از موتورها، گازها بلافاصله پس از محفظه احتراق وارد نازل می شوند، به عنوان مثال، در موتورهای موشک یا رم جت. در موتورهای توربوجت، گازهای پس از محفظه احتراق ابتدا از آن عبور می کنندتوربین ، که بخشی از انرژی حرارتی خود را برای به حرکت درآوردن کمپرسوری که هوا را در جلوی محفظه احتراق فشرده می کند، داده می شود. اما به هر حال، نازل آخرین قسمت موتور است - گازها قبل از خروج از موتور از طریق آن جریان می یابند. یک جریان جت مستقیم را تشکیل می دهد. نازل ارسال می شود هوای سرد، توسط کمپرسور پمپ می شود تا قسمت های داخلی موتور را خنک کند. نازل جت بسته به نوع موتور ممکن است اشکال و طرح های مختلفی داشته باشد. اگر سرعت خروج باید از سرعت صوت بیشتر شود، نازل به شکل لوله در حال انبساط یا ابتدا باریک و سپس منبسط می شود (نازل لاوال). فقط در لوله ای به این شکل می توان گاز را تا سرعت مافوق صوت شتاب داد تا از "سد صوتی" عبور کند.

بسته به اینکه از محیط در حین کار موتور جت استفاده می شود یا نه، آنها به دو کلاس اصلی تقسیم می شوند: موتور جت(WFD) و موتورهای موشکی(RD). همه WFD - موتورهای حرارتیکه سیال عامل آن در طی واکنش اکسیداسیون یک ماده قابل احتراق با اکسیژن اتمسفر تشکیل می شود. هوای وارد شده از جو قسمت عمده سیال کار WFD را تشکیل می دهد. بنابراین، یک دستگاه با WFD یک منبع انرژی (سوخت) را بر روی خود حمل می کند و بیشتر سیال کار را از محیط بیرون می کشد. اینها عبارتند از موتور توربوجت (TRD)، موتور رم جت (رم جت)، موتور جت پالسی (PuVRD)، موتور رم جت مافوق صوت (اسکرم جت). برخلاف WFD، تمام اجزای سیال کار RD روی وسیله نقلیه مجهز به RD قرار دارند. عدم وجود ملخ در تعامل با محیط و وجود تمام اجزای سیال عامل در داخل خودرو، RD را برای عملیات فضایی مناسب می کند. موتورهای موشک ترکیبی نیز وجود دارند که به قولی ترکیبی از هر دو نوع اصلی هستند.

مشخصات اصلی موتورهای جت

اصلی پارامتر فنیمشخصه موتور جت تراست است - نیرویی که موتور را در جهت حرکت دستگاه ایجاد می کند، ضربه خاص - نسبت رانش موتور به جرم سوخت موشک (سیال کار) مصرف شده در 1 ثانیه یا یک مشخصه یکسان - مصرف خاصسوخت (مقدار سوخت مصرف شده در 1 ثانیه در هر 1 نیوتن نیروی رانش توسعه یافته توسط یک موتور جت)، وزن مخصوص موتور (جرم موتور جت در شرایط کار در واحد نیروی رانش ایجاد شده توسط آن). برای بسیاری از انواع موتورهای جت ویژگی های مهمابعاد و منبع هستند. ضربه خاص نشانگر درجه کمال یا کیفیت موتور است. نمودار فوق (شکل 2) مقادیر بالای این اندیکاتور را به صورت گرافیکی نشان می دهد انواع متفاوتموتورهای جت بسته به سرعت پرواز، در قالب یک عدد ماخ بیان می شوند که به شما امکان می دهد محدوده هر نوع موتور را مشاهده کنید. این نشانگر همچنین معیاری برای سنجش کارایی موتور است.

رانش - نیرویی که یک موتور جت بر روی دستگاه مجهز به این موتور عمل می کند - با فرمول تعیین می شود: $$P = mW_c + F_c (p_c - p_n)، $$جایی که $m$ است جریان جرمی(مصرف انبوه) سیال کار برای 1 ثانیه؛ $W_c$ سرعت سیال کار در قسمت نازل است. $F_c$ مساحت قسمت خروجی نازل است. $p_c$ – فشار گاز در قسمت نازل. $p_n$ – فشار محیط (معمولاً فشار اتمسفر). همانطور که از فرمول مشخص است، رانش موتور جت به فشار محیط بستگی دارد. در پوچی بیشترین و کمتر از همه در متراکم ترین لایه های جو است، یعنی بسته به ارتفاع پرواز دستگاه مجهز به موتور جت از سطح دریا، اگر پرواز در جو زمین در نظر گرفته شود، متفاوت است. ضربه خاص یک موتور جت با سرعت خروج سیال کار از نازل نسبت مستقیم دارد. سرعت خروجی با افزایش دمای سیال کاری خروجی و کاهش وزن مولکولی سوخت افزایش می‌یابد (هرچه وزن مولکولی سوخت کمتر باشد، حجم گازهای تشکیل‌شده در حین احتراق آن بیشتر می‌شود و در نتیجه، نرخ خروج آنها). از آنجایی که میزان خروج محصولات احتراق (سیال کار) توسط خواص فیزیکوشیمیایی اجزای سوخت تعیین می شود. ویژگی های طراحیموتور، یک مقدار ثابت در نه خیلی تغییرات بزرگحالت کار یک موتور جت، سپس مقدار نیروی واکنشی عمدتاً با مصرف سوخت جرم در ثانیه تعیین می شود و در محدوده بسیار گسترده ای تغییر می کند (حداقل برای موتورهای الکتریکی - حداکثر برای موتورهای موشک مایع و جامد). موتورهای جت کم رانش عمدتاً در سیستم های تثبیت و کنترل هواپیما استفاده می شوند. در فضا که نیروهای گرانشی ضعیف احساس می شوند و عملاً هیچ وسیله ای وجود ندارد که باید بر مقاومت آن غلبه کرد، می توان از آنها برای اورکلاک نیز استفاده کرد. RD با حداکثر رانش برای پرتاب موشک در بردها و ارتفاعات طولانی و به ویژه برای پرتاب هواپیما به فضا، یعنی برای شتاب دادن به آنها تا اولین سرعت فضایی ضروری است. چنین موتورهایی مقدار بسیار زیادی سوخت مصرف می کنند. آنها معمولا برای مدت زمان بسیار کوتاهی کار می کنند و موشک ها را به سرعت معینی شتاب می دهند.

WFD ها از هوای محیط به عنوان جزء اصلی سیال کار استفاده می کنند که بسیار مقرون به صرفه تر است. WJD ها می توانند به طور مداوم برای چندین ساعت کار کنند و آنها را برای استفاده در هوانوردی مناسب می کند. طرح های متفرقهامکان استفاده از آنها برای هواپیماهای مورد استفاده در آنها فراهم شد حالت های مختلفپرواز. موتورهای توربوجت (TRD) به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند که تقریباً بر روی تمام هواپیماهای مدرن بدون استثنا نصب می شوند. مانند تمام موتورهایی که از هوای اتمسفر استفاده می کنند، موتورهای توربوجت نیاز به دستگاه خاصی دارند تا هوا را قبل از ورود به محفظه احتراق فشرده کند. در موتور توربوجت از کمپرسور برای فشرده سازی هوا استفاده می شود و طراحی موتور تا حد زیادی به نوع کمپرسور بستگی دارد. موتورهای جت بدون کمپرسور از نظر طراحی بسیار ساده تر هستند که در آنها افزایش فشار لازم به روش های دیگر انجام می شود. اینها موتورهای ضربانی و جریان مستقیم هستند. در موتور جت ضربانی (PUVRD)، این کار معمولاً توسط یک کوره سوپاپ نصب شده در ورودی موتور انجام می‌شود، زمانی که بخش جدیدی از مخلوط سوخت و هوا محفظه احتراق را پر می‌کند و در آن جرقه‌ای رخ می‌دهد، دریچه‌ها بسته می‌شوند و دریچه‌ها را جدا می‌کنند. محفظه احتراق از ورودی موتور در نتیجه، فشار در محفظه افزایش می‌یابد و گازها به سرعت از نازل جت خارج می‌شوند و پس از آن کل فرآیند تکرار می‌شود. در موتور غیر کمپرسور از نوع دیگر، رمجت، حتی این آرایه سوپاپ وجود ندارد و هوای جوی که با سرعتی برابر با سرعت پرواز وارد ورودی موتور می شود، در اثر فشار سرعت فشرده شده و وارد محفظه احتراق می شود. سوخت تزریق شده می سوزد، محتوای گرمای جریان افزایش می یابد، که از طریق نازل جت با سرعتی بیشتر از سرعت پرواز به بیرون جریان می یابد. به همین دلیل جت تراست رمجت ایجاد می شود. نقطه ضعف اصلی رمجت عدم توانایی در ارائه مستقل برخاست و شتاب هواپیما (LA) است. لازم است ابتدا هواپیما را به سرعتی برسانید که رمجت پرتاب شده و از عملکرد پایدار آن اطمینان حاصل شود. ویژگی طرح آیرودینامیکی هواپیماهای مافوق صوت با موتورهای رم جت (موتورهای رم جت) به دلیل وجود موتورهای شتاب دهنده ویژه است که سرعت لازم برای شروع عملیات پایدار رم جت را فراهم می کند. این امر باعث سنگین تر شدن قسمت دم سازه می شود و نیاز به نصب تثبیت کننده ها برای اطمینان از پایداری لازم دارد.

مرجع تاریخی

اصل پیشرانه جت برای مدت طولانی شناخته شده است. توپ هرون را می توان جد موتور جت دانست. موتورهای موشک جامد(RDTT - موتور موشک سوخت جامد) - موشک های پودری در قرن 10 در چین ظاهر شدند. n ه. برای صدها سال، چنین موشک هایی ابتدا در شرق و سپس در اروپا به عنوان آتش بازی، سیگنال، جنگ مورد استفاده قرار گرفت. یک نقطه عطف مهمدر توسعه ایده نیروی محرکه جت، ایده استفاده از موشک به عنوان موتور هواپیما بود. اولین بار توسط انقلابی روسی Narodnaya Volya N. I. Kibalchich، که در مارس 1881، کمی قبل از اعدام، طرحی را برای یک هواپیما (هواپیما موشک) با استفاده از نیروی محرکه جت از گازهای پودری انفجاری پیشنهاد کرد. موتورهای موشک سوخت جامد در تمام کلاس های موشک های نظامی (بالستیکی، ضد هوایی، ضد تانک و غیره)، در فضا (به عنوان مثال، به عنوان موتورهای راه اندازی و پایدار) و فناوری هوانوردی (تقویت کننده های برخاست هواپیما، در) استفاده می شود. سیستم های بیرون ریختنموتورهای کوچک سوخت جامد به عنوان تقویت کننده برای برخاستن هواپیما استفاده می شود. موتورهای موشک الکتریکی و موتورهای موشک هسته ای را می توان در فضاپیماها استفاده کرد.

موتورهای توربوجت و موتورهای توربوجت دو مداره مجهز به اکثر هواپیماهای نظامی و غیرنظامی در سراسر جهان هستند، آنها در هلیکوپترها استفاده می شوند. این موتورهای جت برای پرواز در هر دو سرعت مافوق صوت و مافوق صوت مناسب هستند. آنها همچنین بر روی هواپیماهای پرتابه نصب می شوند، موتورهای توربوجت مافوق صوت می توانند در مراحل اول استفاده شوند. هواپیمای هوافضا، فناوری موشکی و فضایی و غیره

آثار نظری دانشمندان روسی S.S. Nezhdanovsky، I.V. از اهمیت زیادی برای ایجاد موتورهای جت برخوردار بود. مشچرسکی، N. E. Zhukovsky، آثار دانشمند فرانسوی R. Enot-Peltri، دانشمند آلمانی G. Oberth. سهم مهمی در ایجاد VRD کار دانشمند شوروی، B. S. Stechkin، Theory of an Air Jet Engine بود که در سال 1929 منتشر شد. عملاً بیش از 99٪ هواپیماها تا یک درجه از موتور جت استفاده می کنند.

حرکت جت فرآیندی است که در آن یکی از اجزای آن با سرعت معینی از جسم خاصی جدا می شود. نیرویی که در این حالت ایجاد می شود خود به خود عمل می کند، بدون کوچکترین تماسی با اجسام خارجی. نیروی محرکه جت انگیزه ای برای ایجاد یک موتور جت بود. اصل عملکرد آن دقیقاً بر اساس این نیرو است. چنین موتوری چگونه کار می کند؟ بیایید سعی کنیم آن را بفهمیم.

حقایق تاریخی

ایده استفاده از رانش جت، که غلبه بر نیروی گرانش زمین را ممکن می کند، در سال 1903 توسط پدیده علم روسیه - Tsiolkovsky مطرح شد. او یک مطالعه کامل در این زمینه منتشر کرد، اما جدی گرفته نشد. کنستانتین ادواردویچ که از تغییر در سیستم سیاسی جان سالم به در برده بود، سالها کار کرد تا به همه ثابت کند که حق با اوست.

امروز شایعات زیادی وجود دارد مبنی بر اینکه کیبالچیچ انقلابی در این زمینه اولین بوده است. اما وصیت این مرد تا زمان انتشار آثار تسیولکوفسکی همراه با کیبالچیچ به خاک سپرده شد. علاوه بر این، این یک کار تمام عیار نبود، بلکه فقط طرح ها و طرح ها بود - انقلابی نتوانست مبنای قابل اعتمادی برای محاسبات نظری در آثار خود بیاورد.

نیروی واکنشی چگونه کار می کند؟

برای اینکه بفهمید موتور جت چگونه کار می کند، باید بدانید که این نیرو چگونه کار می کند.

بنابراین، یک شلیک از هر سلاح گرم را تصور کنید. این مثال خوبنیروی واکنشی یک جت گاز داغ که در حین احتراق شارژ در کارتریج ایجاد شده است، سلاح را به عقب می راند. هرچه شارژ قوی تر باشد، بازگشت قوی تر خواهد بود.

و اکنون فرآیند احتراق یک مخلوط قابل احتراق را تصور کنید: به تدریج و به طور مداوم انجام می شود. این دقیقاً همان چیزی است که اصل عملکرد یک موتور رم جت به نظر می رسد. یک موشک با موتور جت سوخت جامد به روشی مشابه کار می کند - این ساده ترین تغییرات آن است. حتی مدلسازان تازه کار موشک نیز با آن آشنا هستند.

به عنوان سوخت موتورهای جت، ابتدا پودر سیاه استفاده شد. موتورهای جت، که اصل آن از قبل پیشرفته تر بود، به سوختی با پایه نیتروسلولز نیاز داشت که در نیتروگلیسیرین حل شده بود. در واحدهای بزرگی که موشک‌هایی را پرتاب می‌کنند که شاتل‌ها را در مدار قرار می‌دهند، امروزه از مخلوط ویژه‌ای از سوخت پلیمری با پرکلرات آمونیوم به عنوان یک عامل اکسید کننده استفاده می‌کنند.

اصل عملکرد RD

اکنون ارزش درک اصل عملکرد موتور جت را دارد. برای انجام این کار، می توانید کلاسیک ها را در نظر بگیرید - موتورهای مایع، که از زمان Tsiolkovsky تغییر زیادی نکرده اند. این واحدها از سوخت و اکسید کننده استفاده می کنند.

به عنوان دومی، از اکسیژن مایع یا اسید نیتریک استفاده می شود. نفت سفید به عنوان سوخت استفاده می شود. موتورهای مایع مدرن نوع برودتی هیدروژن مایع مصرف می کنند. هنگامی که با اکسیژن اکسید می شود، تکانه ویژه را افزایش می دهد (تا 30 درصد). این ایده که می توان از هیدروژن استفاده کرد نیز در سر Tsiolkovsky متولد شد. با این حال، در آن زمان، به دلیل انفجار شدید، لازم بود به دنبال سوخت دیگری باشید.

اصل کار به شرح زیر است. قطعات از دو مخزن مجزا وارد محفظه احتراق می شوند. پس از مخلوط شدن به توده ای تبدیل می شوند که با سوختن مقدار زیادی گرما و ده ها هزار اتمسفر فشار آزاد می شود. اکسیدان وارد محفظه احتراق می شود. مخلوط سوختبا عبور از بین دیواره های دوگانه محفظه و نازل، این عناصر را خنک می کند. علاوه بر این، سوخت که توسط دیوارها گرم می شود، از طریق تعداد زیادی نازل وارد منطقه احتراق می شود. جت که با یک نازل تشکیل شده است، می شکند. با توجه به این، یک لحظه فشار فراهم می شود.

به طور خلاصه، اصل عملکرد یک موتور جت را می توان با یک مشعل دمنده مقایسه کرد. با این حال، دومی بسیار ساده تر است. هیچ سیستم موتور کمکی مختلفی در طرح عملکرد آن وجود ندارد. و اینها کمپرسورهایی هستند که برای ایجاد فشار تزریق، توربین ها، سوپاپ ها و همچنین سایر عناصر مورد نیاز هستند که بدون آنها موتور جت به سادگی غیرممکن است.

با وجود این واقعیت که موتورهای مایع سوخت زیادی مصرف می کنند (مصرف سوخت تقریباً 1000 گرم در هر 200 کیلوگرم محموله است)، هنوز هم به عنوان واحدهای راهپیمایی برای وسایل نقلیه پرتاب و واحدهای شنت برای ایستگاه های مداری و همچنین سایر فضاپیماها استفاده می شود.

دستگاه

یک موتور جت معمولی به شرح زیر مرتب شده است. گره های اصلی آن عبارتند از:

کمپرسور؛

محفظه احتراق؛

توربین ها؛

سیستم اگزوز.

بیایید این عناصر را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم. کمپرسور از چندین توربین تشکیل شده است. وظیفه آنها مکیدن و فشرده سازی هوا در هنگام عبور از تیغه ها است. فرآیند فشرده سازی باعث افزایش دما و فشار هوا می شود. بخشی از این هوای فشرده وارد محفظه احتراق می شود. در آن هوا با سوخت مخلوط شده و احتراق رخ می دهد. این فرآیند باعث افزایش بیشتر انرژی حرارتی می شود.

مخلوط با سرعت زیاد از محفظه احتراق خارج می شود و سپس منبسط می شود. سپس به دنبال توربین دیگری می آید که پره های آن در اثر عمل گازها می چرخند. این توربین که به کمپرسور واقع در جلوی دستگاه متصل است، آن را به حرکت در می آورد. هوا گرم می شود دمای بالا، از طریق خارج می شود سیستم اگزوز. درجه حرارت، که در حال حاضر به اندازه کافی بالا بود، به دلیل اثر دریچه گاز به افزایش خود ادامه می دهد. سپس هوا به طور کامل خارج می شود.

موتور هواپیما

هواپیماها نیز از این موتورها استفاده می کنند. بنابراین، به عنوان مثال، واحدهای توربوجت در خطوط مسافربری بزرگ نصب می شوند. آنها با وجود دو تانک با موارد معمول متفاوت هستند. یکی حاوی سوخت و دیگری اکسید کننده است. در حالی که یک موتور توربوجت فقط سوخت را حمل می کند، هوای دمیده شده از جو به عنوان یک اکسید کننده استفاده می شود.

موتور توربوجت

اصل کار یک موتور جت هواپیما بر اساس همان نیروی واکنشی و همان قوانین فیزیک است. مهمترین قسمت پره های توربین است. قدرت نهایی به اندازه تیغه بستگی دارد.

به لطف توربین ها است که نیروی رانش مورد نیاز برای شتاب دادن به هواپیما ایجاد می شود. هر یک از تیغه ها ده برابر قدرتمندتر از یک موتور احتراق داخلی معمولی خودرو است. توربین ها بعد از محفظه احتراق که فشار در آن بالاتر است نصب می شوند. و دما در اینجا می تواند به یک و نیم هزار درجه برسد.

دو مدار RD

این واحدها نسبت به توربوجت ها مزایای زیادی دارند. به عنوان مثال، مصرف سوخت به میزان قابل توجهی با همان قدرت کاهش می یابد.

اما خود موتور طراحی پیچیده تر و وزن بیشتری دارد.

بله، و اصل کار یک موتور جت بای پس کمی متفاوت است. هوای جذب شده توسط توربین تا حدی فشرده شده و به مدار اول به کمپرسور و مدار دوم به پره های ثابت می رسد. سپس توربین به عنوان یک کمپرسور کم فشار عمل می کند. در مدار اول موتور، هوا فشرده و گرم می شود و سپس از طریق کمپرسور فشار بالاوارد محفظه احتراق می شود. اینجاست که سوخت مخلوط می شود و مشتعل می شود. گازهایی تشکیل می شوند که به توربین پرفشار تغذیه می شوند، به همین دلیل پره های توربین می چرخند، که به نوبه خود، حرکت چرخشی را به کمپرسور فشار قوی عرضه می کند. سپس گازها از یک توربین کم فشار عبور می کنند. دومی فن را به حرکت در می آورد و در نهایت گازها به بیرون می روند و کشش ایجاد می کنند.

تاکسی وی سنکرون

اینها موتورهای الکتریکی هستند. اصل کار یک موتور رلوکتانس سنکرون مشابه عملکرد یک واحد پله ای است. جریان متناوبروی استاتور اعمال می شود و میدان مغناطیسی در اطراف روتور ایجاد می کند. دومی به دلیل این واقعیت که سعی می کند مقاومت مغناطیسی را به حداقل برساند می چرخد. این موتورها هیچ ارتباطی با اکتشافات فضایی و پرتاب شاتل ندارند.

نحوه کار و عملکرد یک موتور سوخت مایع

موتورهای سوخت مایع در حال حاضر به عنوان موتور موشک های دفاع هوایی سنگین، موشک های دوربرد و استراتوسفر، هواپیماهای راکتی، بمب های موشکی، اژدرهای هوایی و غیره استفاده می شوند. گاهی اوقات LRE ها نیز به عنوان موتورهای استارت برای تسهیل برخاست هواپیما استفاده می شوند.

با در نظر گرفتن هدف اصلی LRE، ما با طراحی و عملکرد آنها با استفاده از دو موتور به عنوان مثال آشنا می شویم: یکی برای موشک های دوربرد یا استراتوسفر، دیگری برای موشک های استراتوسفر. هواپیمای موشکی. این موتورهای خاص در همه چیز از معمولی بودن فاصله زیادی دارند و البته در داده های خود ضعیف هستند. جدیدترین موتورهااز این نوع، اما هنوز هم از بسیاری جهات مشخصه هستند و ایده نسبتاً روشنی از موتور مدرن پیشران مایع به دست می دهند.

LRE برای موشک دوربرد یا استراتوسفر

راکت هایی از این نوع یا به عنوان یک پرتابه فوق سنگین دوربرد یا برای کاوش در استراتوسفر استفاده می شد. برای مقاصد نظامی، آلمان ها از آنها برای بمباران لندن در سال 1944 استفاده کردند. این موشک ها حدود یک تن بودند. مواد منفجرهو برد پروازی حدود 300 کیلومتر. هنگام کاوش در استراتوسفر، سر موشک به جای مواد منفجره، تجهیزات تحقیقاتی مختلفی را حمل می کند و معمولاً دارای وسیله ای برای جداسازی از موشک و فرود چتر است. ارتفاع بالابر راکت 150-180 کیلومتر.

ظاهر چنین موشکی در شکل نشان داده شده است. 26، و بخش آن در شکل. 27. چهره های مردم، ایستاده در نزدیکیبا یک موشک، اندازه چشمگیر موشک را تصور کنید: طول کل آن 14 است متر، قطر حدود 1.7 متر، و پر در حدود 3.6 متر، وزن یک موشک مجهز به مواد منفجره 12.5 تن است.

شکل. 26. آماده شدن برای پرتاب موشک استراتوسفر.

این موشک توسط یک موتور پیشران مایع که در عقب آن قرار دارد به حرکت در می آید. نمای کلی موتور در شکل نشان داده شده است. 28. موتور با سوخت دو جزئی کار می کند - شراب معمولی (اتیل) الکل 75٪ قدرت و اکسیژن مایع که در دو جداگانه ذخیره می شود. تانک های بزرگ، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 27. ذخیره سوخت موشک حدود 9 تن است که تقریباً 3/4 وزن کل موشک است و از نظر حجم مخازن سوخت بیشتر حجم کل موشک را تشکیل می دهند. با وجود چنین مقدار زیادی سوخت، فقط برای 1 دقیقه کارکرد موتور کافی است، زیرا موتور بیش از 125 مصرف می کند. کیلوگرمسوخت در ثانیه

شکل. 27. بخشی از موشک دوربرد.

مقدار هر دو جزء سوخت، الکل و اکسیژن، به گونه ای محاسبه می شود که به طور همزمان بسوزند. از آنجایی که برای احتراق 1 کیلوگرمالکل در این موردحدود 1.3 مصرف می کند کیلوگرماکسیژن، مخزن سوخت تقریباً 3.8 تن الکل و مخزن اکسیدکننده حدود 5 تن اکسیژن مایع را در خود جای می دهد. بنابراین، حتی در مورد الکل، که به اکسیژن کمتری برای احتراق نسبت به بنزین یا نفت سفید نیاز دارد، پر کردن هر دو مخزن با سوخت به تنهایی (الکل) با استفاده از اکسیژن اتمسفر، مدت زمان موتور را دو تا سه برابر افزایش می دهد. اینجاست که نیاز به داشتن یک اکسید کننده روی موشک پدیدار می شود.

شکل. 28. موتور موشک.

بی اختیار این سوال پیش می آید: اگر موتور فقط 1 دقیقه کار کند، موشک چگونه مسافت 300 کیلومتر را طی می کند؟ این در شکل توضیح داده شده است. 33 که مسیر حرکت موشک و همچنین تغییر سرعت در طول مسیر را نشان می دهد.

پرتاب موشک پس از قرار دادن آن در حالت عمودی با کمک نور انجام می شود دستگاه راه اندازیهمانطور که در شکل مشاهده می شود. 26. پس از پرتاب، موشک در ابتدا تقریباً به صورت عمودی بالا می رود و پس از 10 تا 12 ثانیه پرواز، شروع به انحراف از حالت عمودی می کند و تحت تأثیر سکان های کنترل شده توسط ژیروسکوپ، در امتداد مسیری نزدیک به یک قوس دایره ای حرکت می کند. . چنین پروازی همیشه در حالی که موتور کار می کند، یعنی حدود 60 ثانیه طول می کشد.

هنگامی که سرعت به مقدار محاسبه شده می رسد، دستگاه های کنترل موتور را خاموش می کنند. در این زمان، تقریباً هیچ سوختی در مخازن موشک باقی نمانده است. ارتفاع موشک در انتهای موتور 35-37 است کیلومترو محور موشک با افق زاویه 45 درجه ایجاد می کند (نقطه A در شکل 29 با این موقعیت موشک مطابقت دارد).

شکل. 29. مسیر پرواز یک موشک دوربرد.

این زاویه ارتفاع حداکثر برد را در پرواز بعدی فراهم می‌کند، زمانی که موشک با اینرسی حرکت می‌کند، مانند گلوله توپخانه‌ای که از یک تفنگ با لوله اره‌شده در ارتفاع 35 تا 37 پرواز می‌کند. کیلومتر. مسیر پرواز بعدی نزدیک به یک سهمی است و کل زمان پرواز تقریباً 5 دقیقه است. حداکثر ارتفاعی که موشک در این حالت به آن می رسد 95-100 است کیلومتر، راکت های استراتوسفر به ارتفاعات بسیار بالاتر، بیش از 150 می رسند کیلومتر. در عکس های گرفته شده از این ارتفاع توسط دستگاهی که روی موشک نصب شده است، کروی بودن زمین از قبل به وضوح قابل مشاهده است.

جالب است که ببینید سرعت پرواز در طول مسیر چگونه تغییر می کند. با خاموش شدن موتور، یعنی پس از 60 ثانیه پرواز، سرعت پرواز به بالاترین مقدار خود می رسد و تقریباً 5500 است. کیلومتر در ساعت، یعنی 1525 ام‌اس. در این لحظه است که قدرت موتور نیز به بالاترین حد می رسد و برای برخی راکت ها تقریباً 600000 می رسد. ل با.! در ادامه، تحت تأثیر گرانش، سرعت موشک کاهش می‌یابد و پس از رسیدن به بالاترین نقطه مسیر، به همین دلیل، دوباره شروع به رشد می‌کند تا موشک وارد لایه‌های متراکم جو شود. در طول کل پرواز، به جز مرحله بسیار اولیه - شتاب - سرعت موشک به طور قابل توجهی از سرعت صوت بیشتر است. سرعت متوسطدر طول کل مسیر تقریباً 3500 است کیلومتر در ساعتو حتی بر روی زمین، موشک با سرعتی دو و نیم برابر سرعت صوت و برابر با 3000 سقوط می کند. کیلومتر در ساعت. این به آن معنا است صدای قدرتمنداز پرواز موشک تنها پس از سقوط آن می آید. در اینجا دیگر نمی توان با کمک پیکاپ های صوتی که معمولاً در هوانوردی یا نیروی دریایی استفاده می شود ، نزدیک شدن به موشک را گرفت ، این به روش های کاملاً متفاوتی نیاز دارد. چنین روش هایی مبتنی بر استفاده از امواج رادیویی به جای صدا هستند. از این گذشته، یک موج رادیویی با سرعت نور منتشر می شود - بالاترین سرعت ممکن روی زمین. این سرعت 300000 کیلومتر بر ثانیه البته برای نشان دادن نزدیک شدن سریعترین موشک بیش از حد کافی است.

مشکل دیگر مربوط به سرعت بالای پرواز موشک است. واقعیت این است که در سرعت های پروازی بالا در جو، به دلیل ترمزگیری و فشرده شدن هوای جاری روی موشک، دمای بدنه آن به شدت بالا می رود. محاسبه نشان می دهد که دمای دیواره های موشک که در بالا توضیح داده شد باید به 1000-1100 درجه سانتیگراد برسد. با این حال، آزمایشات نشان داد که در واقعیت این دما به دلیل خنک شدن دیوارها توسط هدایت حرارتی و تابش بسیار کمتر است، اما با این وجود به 600-700 درجه سانتیگراد می رسد، یعنی موشک تا حرارت قرمز گرم می شود. با افزایش سرعت پرواز موشک، دمای دیواره های آن به سرعت افزایش می یابد و ممکن است به مانعی جدی برای افزایش بیشتر سرعت پرواز تبدیل شود. به یاد بیاورید که شهاب سنگ ها (سنگ های بهشتی) با سرعت فوق العاده ای تا 100 می ترکند. کیلومتر بر ثانیهدر محدوده جو زمین، به عنوان یک قاعده، "سوختن"، و آنچه ما برای سقوط یک شهاب سنگ ("ستاره تیرانداز") در نظر می گیریم، در واقع تنها لخته ای از گازهای داغ و هوا است که در نتیجه حرکت یک شهاب سنگ با سرعت بالا در جو بنابراین، پروازهایی با سرعت بسیار بالا فقط در لایه های بالایی جو، جایی که هوا کمیاب است، یا خارج از آن امکان پذیر است. هر چه به زمین نزدیکتر باشد کمتر سرعت های مجازپرواز.

شکل. 30. طرح موتور موشک.

نمودار موتور موشک در شکل نشان داده شده است. 30. قابل توجه سادگی نسبی این طرح در مقایسه با موتورهای هواپیماهای پیستونی معمولی است. به خصوص مشخصه LRE عدم وجود تقریباً کامل در است مدار قدرتقطعات متحرک موتور عناصر اصلی موتور عبارتند از یک محفظه احتراق، یک نازل جت، یک ژنراتور بخار و یک واحد توربوپمپ برای تامین سوخت و یک سیستم کنترل.

احتراق سوخت در محفظه احتراق رخ می دهد، یعنی تبدیل انرژی شیمیایی سوخت به انرژی حرارتی، و در نازل، انرژی حرارتی محصولات احتراق به انرژی پرسرعت جت گازی که از گاز جریان می یابد، تبدیل می شود. موتور به جو نحوه تغییر وضعیت گازها در طول جریان آنها در موتور در شکل 1 نشان داده شده است. 31.

فشار در محفظه احتراق 20-21 است آتا، و دما به 2700 درجه سانتیگراد می رسد. از ویژگی های محفظه احتراق مقدار زیادی گرما است که در حین احتراق در واحد زمان یا به قول خودشان چگالی حرارتی محفظه در آن آزاد می شود. از این نظر، محفظه احتراق LRE به طور قابل توجهی نسبت به سایر دستگاه های احتراق شناخته شده در این هنر (کوره های دیگ بخار، سیلندرهای موتور) برتری دارد. احتراق داخلیو دیگران). در این حالت میزان گرمای آزاد شده در هر ثانیه در محفظه احتراق موتور برای جوشاندن بیش از 1.5 تن آب یخ کافی است! برای اینکه محفظه احتراق با چنین حجم عظیمی از گرمای آزاد شده در آن خراب نشود، لازم است دیواره های آن و همچنین دیواره های نازل به شدت خنک شود. برای این منظور، همانطور که در شکل. 30، محفظه احتراق و نازل توسط سوخت - الکل خنک می شوند، که ابتدا دیواره های آنها را می شوید، و تنها پس از آن، گرم شده، وارد محفظه احتراق می شود. این سیستم خنک کننده که توسط Tsiolkovsky پیشنهاد شده است نیز مفید است زیرا گرمای خارج شده از دیوارها از بین نمی رود و دوباره به محفظه باز می گردد (به همین دلیل است که چنین سیستم خنک کننده ای گاهی اوقات احیا کننده نامیده می شود). اما تنها خنک کننده خارجی دیواره های موتور کافی نیست و خنک سازی سطح داخلی آنها به طور همزمان برای کاهش دمای دیواره ها اعمال می شود. برای این منظور دیوارها در تعدادی از نقاط دارای سوراخ های کوچکی هستند که در چندین تسمه حلقوی قرار گرفته اند، به طوری که از طریق این سوراخ ها الکل وارد محفظه و نازل می شود (حدود 1/10 کل مصرف آن). فیلم سرد این الکل که بر روی دیوارها جاری و تبخیر می شود، از آنها محافظت می کند تماس مستقیمبا شعله مشعل و در نتیجه کاهش دمای دیوارها. با وجود اینکه دمای گازهای شسته شده از داخل دیوارها از 2500 درجه سانتیگراد فراتر می رود، دمای سطح داخلی دیوارها همانطور که آزمایشات نشان داده است از 1000 درجه سانتیگراد تجاوز نمی کند.

شکل. 31. تغییر حالت گازهای موتور.

سوخت به محفظه احتراق از طریق 18 مشعل پیش محفظه ای که در دیواره انتهایی آن قرار دارند، تامین می شود. اکسیژن از طریق آن وارد محفظه می شود جت های مرکزیو الکل از ژاکت خنک کننده از طریق حلقه ای از نازل های کوچک در اطراف هر پیش محفظه خارج می شود. به این ترتیب، اختلاط به اندازه کافی خوب از سوخت تضمین می شود که برای اجرای آن ضروری است احتراق کاملبرای مدت زمان بسیار کوتاهی که سوخت در محفظه احتراق است (صدم های ثانیه).

نازل جت موتور از فولاد ساخته شده است. شکل آن همانطور که در شکل 1 به وضوح مشاهده می شود. 30 و 31 ابتدا یک لوله باریک و سپس منبسط کننده (به اصطلاح نازل لاوال) است. همانطور که قبلا ذکر شد، نازل ها و موتورهای موشک پودری شکل یکسانی دارند. چه چیزی این شکل نازل را توضیح می دهد؟ همانطور که می دانید وظیفه نازل اطمینان از انبساط کامل گاز برای به دست آوردن بالاترین سرعت خروجی است. برای افزایش سرعت جریان گاز از طریق لوله، ابتدا سطح مقطع آن باید به تدریج کاهش یابد که این امر در جریان مایعات (مثلاً آب) نیز رخ می دهد. با این حال، سرعت گاز فقط تا زمانی افزایش می‌یابد که با سرعت صوت در گاز برابر شود. افزایش بیشتر سرعت، برخلاف مایع، تنها با انبساط لوله امکان پذیر خواهد بود. این تفاوت بین جریان گاز و جریان مایع به این دلیل است که مایع تراکم ناپذیر است و حجم گاز در هنگام انبساط بسیار افزایش می یابد. در گلوی نازل، یعنی در باریک ترین قسمت آن، سرعت جریان گاز همیشه برابر با سرعت صوت در گاز است، در مورد ما حدود 1000 ام‌اس. سرعت خروجی، یعنی سرعت در قسمت خروجی نازل، 2100-2200 است. ام‌اس(بنابراین رانش خاص تقریباً 220 است کیلوگرم بر ثانیه / کیلوگرم).

تامین سوخت از مخازن به محفظه احتراق موتور تحت فشار توسط پمپ هایی که توسط یک توربین به حرکت در می آیند انجام می شود و همراه با آن در یک واحد توربوپمپ قرار می گیرند، همانطور که در شکل مشاهده می شود. 30. در برخی موتورها تامین سوخت تحت فشار انجام می شود که در هرمتیک ایجاد می شود مخازن سوختبا کمک مقداری گاز بی اثر - به عنوان مثال، نیتروژن تحت فشار بالا در سیلندرهای مخصوص ذخیره می شود. چنین سیستم تامینی ساده تر از پمپاژ است، اما به اندازه کافی قدرت بالاموتور، سنگین تر می شود. با این حال، حتی در هنگام پمپاژ سوخت در موتوری که توضیح می‌دهیم، مخازن، هم اکسیژن و هم الکل، تحت فشار اضافی از داخل هستند تا کار پمپ‌ها را تسهیل کرده و از مخازن در برابر فروریختن محافظت کنند. این فشار (1.2-1.5 آتا) در مخزن الکل با هوا یا نیتروژن، در مخزن اکسیژن - با بخارات اکسیژن تبخیر شده ایجاد می شود.

هر دو پمپ از نوع گریز از مرکز هستند. توربین‌هایی که پمپ‌ها را به حرکت در می‌آورند، بر روی مخلوط بخار و گاز حاصل از تجزیه پراکسید هیدروژن در یک ژنراتور مخصوص بخار-گاز کار می‌کند. پرمنگنات سدیم که کاتالیزوری است که تجزیه پراکسید هیدروژن را تسریع می کند، از یک مخزن مخصوص وارد این مولد بخار و گاز می شود. هنگامی که یک موشک پرتاب می شود، پراکسید هیدروژن تحت فشار نیتروژن وارد مولد بخار-گاز می شود، که در آن یک واکنش خشونت آمیز تجزیه پراکسید با آزاد شدن بخار آب و اکسیژن گازی آغاز می شود (این به اصطلاح "واکنش سرد" است. گاهی اوقات برای ایجاد نیروی رانش، به ویژه، در موتورهای موشک پرتاب استفاده می شود). مخلوط بخار و گاز با دمای حدود 400 درجه سانتیگراد و فشار بیش از 20 آتا، وارد چرخ توربین می شود و سپس در جو رها می شود. قدرت توربین به طور کامل صرف درایو هر دو می شود پمپ های سوخت. این قدرت در حال حاضر خیلی کم نیست - در 4000 دور در دقیقه چرخ توربین، تقریبا به 500 می رسد. ل با.

از آنجایی که مخلوطی از اکسیژن و الکل یک سوخت خود واکنشی نیست، باید نوعی سیستم احتراق برای شروع احتراق فراهم شود. در موتور، احتراق با استفاده از فیوز مخصوص انجام می شود که یک مشعل شعله را تشکیل می دهد. برای این منظور معمولاً از فیوز آتش سوزی (اشتعال کننده جامد مانند باروت) استفاده می شد و جرقه زن مایع کمتر مورد استفاده قرار می گرفت.

پرتاب موشک به شرح زیر انجام می شود. هنگامی که مشعل احتراق روشن می شود، دریچه های اصلی باز می شوند که از طریق آن الکل و اکسیژن به وسیله گرانش از مخازن وارد محفظه احتراق می شوند. تمام سوپاپ های موتور توسط نیتروژن فشرده ذخیره شده روی موشک در یک باتری از سیلندرهای فشار بالا کنترل می شوند. هنگامی که احتراق سوخت شروع می شود، ناظری در فاصله ای با کمک قرار می گیرد تماس الکتریکیشامل تامین پراکسید هیدروژن به مولد بخار است. توربین شروع به کار می کند و پمپ هایی که الکل و اکسیژن را به محفظه احتراق می رسانند را به حرکت در می آورد. رانش رشد می کند و هنگامی که از وزن موشک (12-13 تن) بیشتر می شود، موشک بلند می شود. از لحظه ای که شعله احتراق مشتعل می شود تا لحظه ای که موتور نیروی رانش کامل ایجاد می کند، تنها 7-10 ثانیه می گذرد.

هنگام شروع، اطمینان از نظم دقیق ورود هر دو جزء سوخت به محفظه احتراق بسیار مهم است. این یکی از وظایف مهم سیستم کنترل و تنظیم موتور است. اگر یکی از اجزاء در محفظه احتراق جمع شود (به دلیل تأخیر در ورودی دیگری)، معمولاً یک انفجار به دنبال آن رخ می دهد که در آن موتور اغلب از کار می افتد. این، همراه با وقفه های گاه به گاه در احتراق، یکی از بهترین ها است علل شایعفجایع در طول آزمایش LRE.

قابل توجه وزن ناچیز موتور در مقایسه با رانشی است که ایجاد می کند. زمانی که وزن موتور کمتر از 1000 باشد کیلوگرمرانش 25 تن است، به طوری که وزن مخصوص موتور، یعنی وزن در واحد نیروی رانش، فقط

برای مقایسه، ما نشان می‌دهیم که یک موتور هواپیمای پیستونی معمولی که روی یک ملخ کار می‌کند، وزن مخصوص 1-2 دارد. کیلوگرم بر کیلوگرم، یعنی چندین ده برابر بیشتر. همچنین مهم است که وزن مخصوص موتور موشک با تغییر سرعت پرواز تغییر نکند، در حالی که وزن مخصوص موتور پیستونی با افزایش سرعت به سرعت افزایش می یابد.

LRE برای هواپیماهای موشکی

شکل. 32. پروژه LRE با رانش قابل تنظیم.

1 - سوزن متحرک؛ 2- مکانیزم حرکت سوزن; 3 - تامین سوخت; 4- تامین اکسیدان.

نیاز اصلی یک موتور پیشران مایع هواپیما، توانایی تغییر نیروی رانش ایجاد شده مطابق با حالت های پرواز هواپیما، تا توقف و راه اندازی مجدد موتور در حین پرواز است. ساده ترین و رایج ترین راه برای تغییر تراست موتور، تنظیم سوخت به محفظه احتراق است که در نتیجه فشار در محفظه و رانش تغییر می کند. با این حال، این روش نامطلوب است، زیرا با کاهش فشار در محفظه احتراق، که به منظور کاهش رانش کاهش می یابد، نسبت انرژی حرارتی سوخت که به انرژی پر سرعت جت می رسد کاهش می یابد. این باعث افزایش 1 مصرف سوخت می شود کیلوگرمرانش و در نتیجه توسط 1 ل با. قدرت، یعنی موتور از نظر اقتصادی کمتر شروع به کار می کند. برای کاهش این نقص، موتورهای موشک هواپیما اغلب به جای یک محفظه احتراق دارای دو تا چهار محفظه احتراق هستند که باعث می شود هنگام کار با قدرت کاهش یافته، یک یا چند محفظه خاموش شوند. کنترل رانش با تغییر فشار در محفظه، یعنی با تامین سوخت، در این مورد نیز حفظ می شود، اما فقط در محدوده کوچکی تا نصف نیروی رانش محفظه خاموش استفاده می شود. سودمندترین راه برای کنترل نیروی رانش یک موتور موشک پیشران مایع، تغییر ناحیه جریان نازل آن در حین کاهش عرضه سوخت است، زیرا در این حالت کاهش در هر ثانیه مقدار گازهای فرار حاصل می شود. در حالی که فشار یکسان در محفظه احتراق و از این رو، سرعت اگزوز حفظ می شود. چنین تنظیمی در ناحیه جریان نازل می تواند انجام شود، به عنوان مثال، با استفاده از یک سوزن متحرک با مشخصات خاص، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 32، طراحی یک موتور موشک پیشران مایع با رانش تنظیم شده به این روش را به تصویر می کشد.

در شکل. 33 یک موتور موشک هواپیمای تک محفظه را نشان می دهد، و شکل 1. 34 - همان موتور موشک، اما با یک محفظه کوچک اضافی که در پروازهای کروز در مواقعی که نیروی رانش کمی مورد نیاز است استفاده می شود. دوربین اصلی کاملا خاموش است بر حالت حداکثرهر دو اتاق کار می کنند، و اتاق بزرگ رانش 1700 را توسعه می دهد کیلوگرم،و کوچک - 300 کیلوگرم، بنابراین کل رانش 2000 است کیلوگرم. بقیه موتورها از نظر طراحی مشابه هستند.

موتورهای نشان داده شده در شکل 33 و 34 با سوخت خود اشتعال کار می کنند. این سوخت از پراکسید هیدروژن به عنوان اکسید کننده و هیدرات هیدرازین به عنوان سوخت با نسبت وزنی 3:1 تشکیل شده است. به طور دقیق تر، سوخت یک ترکیب پیچیده است که از هیدرات هیدرازین، متیل الکل و نمک های مس به عنوان کاتالیزور تشکیل شده است که واکنش سریع را تضمین می کند (کاتالیزورهای دیگر نیز استفاده می شوند). عیب این سوخت این است که باعث خوردگی قطعات موتور می شود.

وزن موتور تک محفظه 160 است کیلوگرم، وزن مخصوص است

به ازای هر کیلوگرم رانش طول موتور - 2.2 متر. فشار در محفظه احتراق حدود 20 است آتا. هنگام کار در حداقل منبع سوخت برای به دست آوردن کمترین نیروی رانش که 100 است کیلوگرم، فشار در محفظه احتراق به 3 کاهش می یابد آتا. دما در محفظه احتراق به 2500 درجه سانتیگراد می رسد، سرعت جریان گاز حدود 2100 است. ام‌اس. مصرف سوخت 8 کیلوگرم بر ثانیهو مصرف سوخت ویژه 15.3 است کیلوگرمسوخت در هر 1 کیلوگرمرانش در ساعت

شکل. 33. موتور موشک تک محفظه برای هواپیماهای راکتی

شکل. 34. موتور موشک هواپیما دو اتاقک.

شکل. 35. طرح تامین سوخت در موتور موشک هوانوردی.

طرح سوخت رسانی به موتور در شکل نشان داده شده است. 35. مانند موتور موشک، تامین سوخت و اکسید کننده ذخیره شده در مخازن جداگانه با فشار حدود 40 انجام می شود. آتاپمپ های پروانه ای نمای کلی واحد توربو پمپ در شکل 1 نشان داده شده است. 36. توربین بر روی مخلوط بخار و گاز کار می کند که مانند قبل در نتیجه تجزیه پراکسید هیدروژن در ژنراتور بخار-گاز به دست می آید که در این حالت با یک کاتالیزور جامد پر می شود. قبل از ورود به محفظه احتراق، سوخت دیواره های نازل و محفظه احتراق را خنک می کند و در یک ژاکت خنک کننده مخصوص گردش می کند. تغییر در منبع سوخت لازم برای کنترل نیروی رانش موتور در طول پرواز با تغییر منبع پراکسید هیدروژن به ژنراتور بخار گاز حاصل می شود که باعث تغییر در سرعت توربین می شود. حداکثر تعدادسرعت توربین 17200 دور در دقیقه است. موتور با استفاده از یک موتور الکتریکی که واحد توربوپمپ را به حرکت در می آورد راه اندازی می شود.

شکل. 36. واحد توربوپمپ موتور موشک هوانوردی.

1 - درایو دنده از موتور الکتریکی راه اندازی؛ 2 - پمپ برای اکسید کننده. 3 - توربین; 4 - پمپ سوخت; 5 - لوله اگزوز توربین.

در شکل. 37 نموداری از نصب موتور موشک تک محفظه در بدنه عقب یکی از هواپیماهای آزمایشی موشک را نشان می دهد.

هدف هواپیما با موتورهای سوخت مایع با ویژگی های موتورهای موشک پیشران مایع - رانش بالا و بر این اساس، قدرت بالا در سرعت های پرواز بالا و ارتفاعات بالا و راندمان کم، یعنی مصرف سوخت بالا تعیین می شود. بنابراین، موتورهای موشکی معمولاً بر روی هواپیماهای نظامی - جنگنده های رهگیر نصب می شوند. وظیفه چنین هواپیمایی این است که با دریافت سیگنالی در مورد نزدیک شدن هواپیماهای دشمن، به سرعت بلند شده و به ارتفاع بالایی که معمولاً این هواپیماها در آن پرواز می کنند، دست پیدا کند و سپس با استفاده از مزیت خود در سرعت پرواز، نبرد هوایی را بر آن تحمیل کند. دشمن. مدت زمان کل پرواز یک هواپیما با موتور سوخت مایع بر اساس میزان سوخت در هواپیما تعیین می شود و 10-15 دقیقه است، بنابراین این هواپیماها معمولاً می توانند عملیات رزمی را فقط در منطقه فرودگاه خود انجام دهند. .

شکل. 37. طرح نصب موتورهای موشک در هواپیما.

شکل. 38. جنگنده موشکی (نمایش در سه طرح)

در شکل. 38 یک جنگنده رهگیر با LRE که در بالا توضیح داده شد را نشان می دهد. ابعاد این هواپیما نیز مانند سایر هواپیماهای این نوع معمولا کوچک است. وزن کل هواپیما با سوخت 5100 است کیلوگرم; ذخیره سوخت (بیش از 2.5 تن) فقط برای 4.5 دقیقه کارکرد موتور با قدرت کامل کافی است. حداکثر سرعت پرواز - بیش از 950 کیلومتر در ساعت; سقف هواپیما، یعنی حداکثر ارتفاعی که می تواند به آن برسد، 16000 است متر. سرعت صعود هواپیما با این واقعیت مشخص می شود که در 1 دقیقه می تواند از 6 به 12 برسد. کیلومتر.

شکل. 39. دستگاه هواپیمای موشکی.

در شکل. 39 دستگاه هواپیمای دیگری را با موتور موشک نشان می دهد. این یک هواپیمای آزمایشی است که برای دستیابی به سرعت پرواز بیش از سرعت صوت (یعنی 1200) ساخته شده است. کیلومتر در ساعتدر زمین). در هواپیما، در قسمت عقب بدنه، یک LRE نصب شده است که دارای چهار محفظه یکسان با رانش کل 2720 است. کیلوگرم. طول موتور 1400 میلی مترحداکثر قطر 480 میلی متر، وزن 100 کیلوگرم. موجودی سوخت هواپیما که به عنوان الکل و اکسیژن مایع استفاده می شود 2360 است ل.

شکل. 40. موتور موشک هواپیما چهار اتاقک.

نمای خارجی این موتور در شکل نشان داده شده است. 40.

سایر کاربردهای LRE

در کنار استفاده اصلی از موتورهای راکت پیشران مایع به عنوان موتور موشک های دوربرد و هواپیماهای راکتی، در حال حاضر در تعدادی دیگر از آنها استفاده می شود.

کافی کاربرد گستردهموتورهای راکت سوخت مایع را به عنوان موتورهای پرتابه موشک سنگین دریافت کرد، مشابه آنچه در شکل نشان داده شده است. 41. موتور این پرتابه می تواند نمونه ای از ساده ترین موتور موشک باشد. سوخت (بنزین و اکسیژن مایع) تحت فشار گاز خنثی (نیتروژن) به محفظه احتراق این موتور می رسد. در شکل. 42 نمودار یک موشک سنگین را نشان می دهد که به عنوان یک پرتابه قدرتمند ضد هوایی استفاده می شود. نمودار نشان می دهد ابعادموشک.

LRE نیز به عنوان شروع استفاده می شود موتورهای هواپیما. در این مورد، گاهی اوقات از واکنش تجزیه پراکسید هیدروژن در دمای پایین استفاده می شود، به همین دلیل است که به چنین موتورهایی "سرد" می گویند.

مواردی از استفاده از LRE به عنوان تقویت کننده برای هواپیماها، به ویژه هواپیماهای با موتورهای توربوجت وجود دارد. در این حالت گاهی اوقات پمپ های سوخت رسانی از محور موتور توربوجت هدایت می شوند.

موتورهای موشک پیشران مایع نیز به همراه موتورهای پودری برای پرتاب و شتاب دادن به هواپیما (یا مدل های آنها) با موتورهای رم جت استفاده می شوند. همانطور که می دانید این موتورها رانش بسیار بالایی در سرعت های پروازی بالا، سرعت های صوتی بالا ایجاد می کنند، اما در هنگام برخاستن به هیچ وجه تراست ایجاد نمی کنند.

در پایان باید به یکی دیگر از کاربردهای LRE که اخیراً انجام شده است اشاره کرد. برای مطالعه رفتار یک هواپیما در سرعت های پروازی بالا که به سرعت صوت نزدیک شده و از آن فراتر می رود، به کار تحقیقاتی جدی و پرهزینه ای نیاز است. به ویژه، تعیین مقاومت بال های هواپیما (پروفایل ها) ضروری است که معمولاً در موارد خاص انجام می شود. تونل های باد. برای ایجاد شرایط در چنین لوله هایی که مطابق با پرواز هواپیما با سرعت بالا باشد، لازم است نیروگاه هاقدرت بسیار بالا برای راندن فن هایی که باعث ایجاد جریان در لوله می شوند. در نتیجه ساخت و بهره برداری از لوله ها برای آزمایش در سرعت های مافوق صوت مستلزم هزینه های هنگفتی است.

اخیراً در کنار ساخت لوله‌های مافوق صوت، کار بررسی پروفایل‌های مختلف بال‌های هواپیماهای پرسرعت و همچنین آزمایش موتورهای رم جت نیز با کمک پیشران مایع در حال حل شدن است.

شکل. 41. پرتابه راکت با موتور موشک.

موتورها بر اساس یکی از این روش ها، پروفیل بررسی شده بر روی یک موشک دوربرد با موتور موشک پیشران مایع، مشابه آنچه در بالا توضیح داده شد، نصب می شود و تمام خوانش های ابزارهایی که مقاومت پروفیل در پرواز را اندازه گیری می کنند، به زمین با استفاده از دستگاه های تله متری رادیویی.

شکل. 42. طرح دستگاه پرتابه ضد هوایی قدرتمند با موتور موشک.

7 - سر رزمی; 2 - سیلندر با نیتروژن فشرده. 3 - مخزن با اکسید کننده; 4 - مخزن سوخت; 5- موتور سوخت مایع.

طبق روشی دیگر، یک واگن موشک مخصوص در حال ساخت است که با کمک یک موتور موشک پیشران مایع در امتداد ریل حرکت می کند. نتایج آزمایش پروفیل نصب شده بر روی چنین واگن برقی در مکانیزم وزن مخصوص توسط دستگاه های اتوماتیک ویژه ای که روی چرخ دستی نیز قرار دارند ثبت می شود. چنین گاری موشکی در شکل نشان داده شده است. 43. طول خط راه آهنمی تواند به 2-3 برسد کیلومتر.

شکل. 43. چرخ دستی موشک برای آزمایش پروفیل بال هواپیما.

برگرفته از کتاب شناسایی و عیب یابی به تنهایی در ماشین نویسنده زولوتنیتسکی ولادیمیر

موتور در همه حالت ها ناپایدار است اشکالات سیستم جرقه زنی زوال و آسیب به کربن تماس، آویزان شدن آن در پوشش توزیع کننده احتراق. نشت جریان به "زمین" از طریق دوده یا رطوبت در سطح داخلی پوشش. پین را تعویض کنید

برگرفته از کتاب کشتی جنگی "پیتر بزرگ" نویسنده

موتور در دور پایین به طور نامنظم کار می کند میل لنگیا خاموش کردن بیکارخرابی کاربراتور کم یا سطح بالاسوخت در محفظه شناور سطح پایین- در کاربراتور می پرد، بالا - در صدا خفه کن. اگزوز

برگرفته از کتاب رزمناو ناوارین نویسنده آربوزوف ولادیمیر واسیلیویچ

موتور به طور معمول در دور آرام کار می کند، اما ماشین به آرامی و با "افت" شتاب می گیرد. شتاب ضعیف موتور اشکالات سیستم جرقه زنی شکاف بین کنتاکت های بریکر تنظیم نشده است. زاویه را تنظیم کنید حالت بستهمخاطب

برگرفته از کتاب هواپیماهای جهان 2000 02 نویسنده نویسنده ناشناس

موتور "ترویت" - یک یا دو سیلندر کار نمی کند اشکالات سیستم جرقه زنی عملکرد ناپایدار موتور در سرعت های کم و متوسط. افزایش مصرفسوخت اگزوز دود آبی است. صداهایی که به طور دوره ای منتشر می شوند تا حدودی خفه می شوند که به ویژه خوب هستند

برگرفته از کتاب World of Aviation 1996 02 نویسنده نویسنده ناشناس

وقتی ناگهان باز شد دریچه های گازموتور به طور متناوب کار می کند اشکالات مکانیسم توزیع گاز فاصله سوپاپ ها تنظیم نمی شود. هر 10 هزار کیلومتر (برای VAZ-2108، -2109 بعد از 30 هزار کیلومتر) فاصله سوپاپ را تنظیم کنید. با کاهش

از کتاب ما ولگا GAZ-3110 را سرویس و تعمیر می کنیم نویسنده زولوتنیتسکی ولادیمیر آلکسیویچ

موتور در سرعت های متوسط ​​و زیاد میل لنگ به طور ناهموار و ناپایدار کار می کند اشکالات سیستم جرقه زنی ناهماهنگی شکاف کنتاکت های شکن. برای تنظیم دقیق شکاف بین کنتاکت‌ها، خود شکاف را اندازه نگیرید و حتی فاصله‌های قدیمی را اندازه‌گیری نکنید.

برگرفته از کتاب موتورهای موشکی نویسنده گیلزین کارل الکساندرویچ

برنامه های کاربردی چگونه "پیتر بزرگ" سازماندهی شد 1 . قابلیت دریانوردی و مانورپذیری کل مجموعه آزمایش های انجام شده در سال 1876 قابلیت دریایی زیر را نشان داد. ایمنی ناوبری اقیانوس "پیتر کبیر" باعث ترس نشد و گنجاندن آن در کلاس مانیتورها

برگرفته از کتاب موتورهای جت نویسنده گیلزین کارل الکساندرویچ

نحوه چیدمان ناو جنگی «ناوارین» عرض 20.42، پیش نویس طرح 7.62 متر کمان و 8.4 عقب و استخدام از 93 فریم (فاصله 1.2 متر). قاب ها استحکام طولی و کامل را ارائه می کردند

برگرفته از کتاب تاریخچه مهندسی برق نویسنده تیم نویسندگان

Su-10 - اولین جت بمب افکن OKB P.O. سوخوی نیکولای گوردیوکوواپس از جنگ جهانی دوم، عصر هوانوردی جت آغاز شد. تجهیز مجدد نیروهای هوایی شوروی و خارجی برای جنگنده ها با موتورهای توربوجت بسیار سریع انجام شد. با این حال، ایجاد

از کتاب نویسنده

از کتاب نویسنده

موتور در سرعت پایین میل لنگ به طور نامنظم کار می کند یا در حالت دور آرام متوقف می شود. 9. پیچ تنظیم کاربراتور: 1 - پیچ تنظیم عملیاتی (پیچ مقدار); 2 - پیچ ترکیب مخلوط، (پیچ با کیفیت) با محدود کننده

از کتاب نویسنده

موتور در همه حالت ها ناپایدار است

از کتاب نویسنده

نحوه چیدمان و عملکرد یک موتور موشک پودری عناصر ساختاریباروت، مانند هر بار دیگر موتور موشک، محفظه احتراق و نازل هستند (شکل 16) با توجه به اینکه باروت و همچنین به طور کلی هر سوخت جامد به داخل محفظه می رسد.

از کتاب نویسنده

سوخت موتور سوخت مایع مهم ترین خواص و ویژگی های موتور پیشران مایع و در واقع طراحی آن در درجه اول به سوخت مورد استفاده در موتور بستگی دارد.نیاز اصلی سوخت برای موتورهای موشک پیشران مایع

از کتاب نویسنده

فصل پنجم موتور جت ضربان دار سرعت های بالاپرواز عجیب و شاید حتی غیر قابل باور به نظر می رسد. کل تاریخ هوانوردی هنوز برعکس صحبت می کند: مبارزه

از کتاب نویسنده

6.6.7. دستگاه های نیمه هادی در درایو الکتریکی. مبدل تریستور سیستم - موتور (TP - D) و منبع جریان - موتور (IT - D)