موتور جت هواپیما چگونه کار می کند موتور جت چگونه کار می کند؟ موتور جت چقدر کار کرد؟

برای اولین بار یک هواپیما با موتور توربوجت ( TRD) در سال 1939 روی آنتن رفت. از آن زمان، طراحی موتورهای هواپیما بهبود یافته است، وجود داشته است انواع مختلف، اما اصل کار برای همه آنها تقریباً یکسان است. برای درک اینکه چرا یک هواپیما با چنین جرم بزرگی می تواند به راحتی به هوا برود، باید بدانید که موتور هواپیما چگونه کار می کند. یک موتور توربوجت هواپیما را با استفاده از نیروی محرکه جت به حرکت در می آورد. به نوبه خود، رانش جت نیروی پس زدگی جت گاز است که از نازل خارج می شود. یعنی معلوم می شود که نصب توربوجت هواپیما و همه افراد داخل کابین را با کمک جت گازی هل می دهد. جریان جت که از نازل خارج می شود، از هوا دفع می شود و در نتیجه هواپیما را به حرکت در می آورد.

دستگاه موتور توربوفن

طرح

دستگاه موتور هواپیما بسیار پیچیده است. دمای کاریدر چنین تاسیساتی به 1000 درجه و بیشتر می رسد. بر این اساس تمامی قطعات تشکیل دهنده موتور از موادی ساخته شده اند که در برابر حرارت بالا و آتش مقاوم هستند. با توجه به پیچیدگی دستگاه، یک رشته علمی کامل در مورد موتورهای توربوجت وجود دارد.

TRD از چند عنصر اصلی تشکیل شده است:

• پنکه؛
• کمپرسور؛
• محفظه احتراق؛
• توربین؛
• نازل

یک فن در جلوی توربین نصب شده است. با کمک آن هوا از بیرون به داخل دستگاه کشیده می شود. در چنین تاسیساتی از فن هایی با تعداد زیادی تیغه با یک شکل خاص استفاده می شود. اندازه و شکل پره ها کارآمدترین و سریع ترین هوا را برای توربین فراهم می کند. آنها از تیتانیوم ساخته شده اند. علاوه بر عملکرد اصلی (کشش در هوا)، فن یک کار مهم دیگر را حل می کند: از آن برای پمپاژ هوا بین عناصر موتور توربوجت و پوسته آن استفاده می شود. در اثر این پمپاژ، سیستم خنک می شود و از تخریب محفظه احتراق جلوگیری می شود.

کمپرسور در کنار فن قرار دارد قدرت بالا. با کمک آن هوا تحت فشار زیاد وارد محفظه احتراق می شود. در محفظه، هوا با سوخت مخلوط می شود. مخلوط حاصل مشتعل می شود. پس از احتراق، مخلوط و تمام عناصر مجاور نصب گرم می شوند. محفظه احتراق اغلب از سرامیک ساخته شده است. این به این دلیل است که دمای داخل محفظه به 2000 درجه یا بیشتر می رسد. و سرامیک با مقاومت در برابر درجه حرارت بالا مشخص می شود. پس از احتراق، مخلوط وارد توربین می شود.

نمای موتور هواپیما از بیرون

توربین دستگاهی است متشکل از تعداد زیادیتیغه های شانه. جریان مخلوط به پره ها فشار وارد می کند و در نتیجه توربین را به حرکت در می آورد. توربین به دلیل این چرخش باعث می شود شافتی که فن روی آن نصب شده است بچرخد. به نظر می رسد یک سیستم بسته است که برای عملکرد موتور فقط به تامین هوا و حضور سوخت نیاز دارد.

سپس مخلوط وارد نازل می شود. این مرحله نهایی چرخه موتور 1 است. اینجاست که جریان جت تشکیل می شود. موتور هواپیما اینگونه کار می کند. بادبزن هوای سردوارد نازل می شود و از تخریب آن از مخلوط بیش از حد داغ جلوگیری می کند. جریان هوای سرد مانع از ذوب شدن یقه نازل می شود.

نازل های مختلفی را می توان در موتور هواپیما نصب کرد. کامل ترین ها موبایل در نظر گرفته می شوند. نازل متحرک قابلیت انبساط و انقباض و همچنین تنظیم زاویه را با تنظیم دارد جهت درستتند باد. هواپیماهایی با چنین موتورهایی با قابلیت مانور عالی مشخص می شوند.

انواع موتور

موتورهای هواپیما انواع مختلفی دارند:

• کلاسیک؛
• توربوپراپ؛
• توربوفن؛
• مستقیم از وسط.

کلاسیکنصب و راه اندازی بر اساس اصل شرح داده شده در بالا کار می کند. چنین موتورهایی روی هواپیما نصب می شوند اصلاحات مختلف. توربوپراپتا حدودی متفاوت عمل کند در آنها، توربین گاز هیچ ارتباط مکانیکی با انتقال ندارد. این تاسیسات هواپیما را با کمک جت تراست فقط تا حدی به حرکت در می آورند. بخش عمده ای از انرژی مخلوط گرم این گونهنصب پروانه از طریق گیربکس استفاده می شود. در چنین نصبی به جای یکی، 2 توربین وجود دارد. یکی از آنها کمپرسور را هدایت می کند، و دومی - پیچ. بر خلاف توربوجت کلاسیک، نصب پیچی مقرون به صرفه تر است. اما آنها اجازه توسعه هواپیما را نمی دهند سرعت های بالا. آنها بر روی هواپیماهای کم سرعت نصب می شوند. TRD اجازه می دهد تا بسیار توسعه یابد سرعت عالیدر طول پرواز.

توربوفن هاموتورها واحدهای ترکیبی هستند که عناصر موتورهای توربوجت و توربوپراپ را ترکیب می کنند. آنها با کلاسیک متفاوت هستند سایز بزرگتیغه های فن فن و پروانه هر دو با سرعت های زیر صوت کار می کنند. سرعت حرکت هوا به دلیل وجود فیرینگ مخصوص که فن در آن قرار می گیرد کاهش می یابد. چنین موتورهایی نسبت به موتورهای کلاسیک مصرف سوخت اقتصادی بیشتری دارند. علاوه بر این، آنها بیشتر هستند بازدهی بالا. اغلب آنها بر روی لاینرها و هواپیماهای با ظرفیت بالا نصب می شوند.

اندازه موتور هواپیما نسبت به قد انسان

جریان مستقیمتاسیسات جت هوا شامل استفاده از عناصر متحرک نیست. به لطف یک فیرینگ نصب شده بر روی ورودی، هوا به طور طبیعی به داخل کشیده می شود. پس از ورود هوا، موتور مشابه موتور کلاسیک کار می کند.

برخی از هواپیماها با موتورهای توربوپراپ پرواز می کنند که بسیار ساده تر از موتورهای توربوجت هستند. بنابراین، بسیاری از مردم این سوال را دارند: اگر می توانید خود را به یک پیچ محدود کنید، چرا از نصب های پیچیده تر استفاده کنید؟ پاسخ ساده است: موتورهای توربوجت از نظر قدرت نسبت به موتورهای پیچی برتری دارند. آنها ده برابر قدرتمندتر هستند. بر این اساس، موتور توربوجت نیروی رانش بسیار بیشتری تولید می کند. این باعث می شود که هواپیماهای بزرگ را به هوا برده و با سرعت بالا پرواز کنند.

در تماس با

موتور جت

موتور جت

موتوری که نیروی رانش آن در اثر واکنش (پس زدن) جت سیال عامل جاری از آن ایجاد می شود. سیال کار در رابطه با موتورها به عنوان یک ماده (گاز، مایع، بدن جامد) درک می شود که با کمک آن گرمای آزاد شده در طی احتراق سوخت به مفید تبدیل می شود. کارهای مکانیکی. اساس یک موتور جت جایی است که می سوزد (منبع انرژی اولیه) و تولید می شود - گازهای داغ (محصولات احتراق سوخت).

با توجه به روش تولید بدنه کار موتور جتبه موتورهای جت هوایی (WRD) و موتورهای موشکی (RD) تقسیم می شود. در موتورهای جت، سوخت در آن می سوزد جریان هوا(اکسید شده توسط اکسیژن اتمسفر)، تبدیل به انرژی حرارتی گازهای داغ، که به نوبه خود به انرژی جنبشی جریان جت تبدیل می شود. بسته به روش تامین هوا به محفظه احتراق، موتورهای توربو کمپرسور، رم جت و پالس جت متمایز می شوند.

در موتورهای توربوشارژ، هوا توسط کمپرسور به داخل محفظه احتراق هدایت می شود. این موتورها نوع اصلی هستند موتور هواپیما. آنها به موتورهای توربوپراپ، توربوجت و جت پالس تقسیم می شوند.

موتور توربوپراپ (TVD) - توربو کمپرسور، که در آن نیروی رانش عمدتاً توسط یک ملخ رانده شده در چرخش ایجاد می شود. توربین گازیو تا حدی با واکنش مستقیم جریان گازهای جاری از نازل جت.

1 - هوا؛ 2 - کمپرسور; 3 - گاز؛ 4 - نازل؛ 5 - گازهای داغ; 6 - محفظه احتراق; 7 - سوخت مایع؛ 8 - نازل

موتور توربوجت (TRD) یک موتور توربوشارژ است که در آن نیروی رانش از واکنش مستقیم جریانی از گازهای فشرده که از یک نازل جاری می شود ایجاد می شود. ضربان دار موتور جت- یک موتور جت که در آن هوایی که به طور دوره ای وارد محفظه احتراق می شود تحت تأثیر فشار سرعت فشرده می شود. کشش کمی دارد عمدتاً در هواپیماهای زیر صوت استفاده می شود. موتور رم جت (رم جت) موتور جتی است که در آن هوایی که پیوسته وارد محفظه احتراق می شود تحت تأثیر فشار سرعت فشرده می شود. در سرعت پرواز مافوق صوت نیروی رانش عالی دارد. هیچ نیروی رانش ایستا وجود ندارد، بنابراین شروع اجباری برای رمجت ضروری است.

دایره المعارف "تکنولوژی". - م.: روزمان. 2006 .

موتور جت

موتور واکنش مستقیم، - نام رمز کلاس بزرگموتورهای هواپیما برای اهداف مختلف. بر خلاف نیروگاهبا موتور پیستونی احتراق داخلیو یک ملخ که در آن نیروی کشش در نتیجه برهمکنش ملخ با آن ایجاد می شود محیط خارجی R. D. در نتیجه خروج جت سیال کاری که دارای انرژی جنبشی از آن است، نیروی محرکه ای به نام نیروی واکنشی یا رانش ایجاد می کند. این نیرو بر خلاف خروجی سیال عامل هدایت می شود. در این حالت، ملخ خود محرک اصلی است. انرژی اولیه لازم برای کارکرد پیشرانه، معمولاً در خود سیال کار وجود دارد (انرژی شیمیایی سوخت احتراق، انرژی پتانسیل گاز فشرده شده). ).
R.d به دو گروه اصلی تقسیم می شوند. گروه اول متشکل از موتورهای موشک است - موتورهایی که فقط به دلیل مایع کاری ذخیره شده در کشتی، کشش ایجاد می کنند. هواپیما. اینها شامل موتورهای موشک مایع، موتورهای موشک سوخت جامد، موتورهای موشک الکتریکی و غیره می‌شوند. آنها در موشک‌ها برای اهداف مختلف، از جمله تقویت‌کننده‌های قدرتمندی که در خدمت خروجی هستند، استفاده می‌شوند. سفینه های فضاییبه مدار
گروه دوم شامل موتورهای جت است که در آنها جزء اصلی سیال کار هوای است که از داخل موتور گرفته می شود محیط. در موتورهای موشک - موتورهای توربوجت، موتورهای رم جت، موتورهای جت پالس - تمام نیروی محرکه با واکنش مستقیم تولید می شود. توسط گردش کار و ویژگی های طراحیبرخی از هواپیماها در مجاورت موتورهای موشک هوایی قرار دارند موتورهای توربین گازیواکنش غیر مستقیم - موتورهای توربوپراپ و انواع آنها (موتورهای توربوپراپ و موتورهای توربوشفت) که در آن نسبت تلاش کششیبه دلیل واکنش مستقیم ناچیز است یا عملاً وجود ندارد. توربوجت موتورهای دو مدارهبا مقادیر مختلف نسبت بای پس، از این نظر موقعیت میانی بین موتورهای توربوجت و موتورهای توربوپراپ. موتورهای موشک هوایی عمدتاً در هوانوردی به عنوان بخشی از نیروگاه های نظامی و هدف مدنی. با استفاده از هوای محیط به عنوان یک عامل اکسید کننده، موتورهای موشک هوا راندمان سوخت به طور قابل توجهی نسبت به موتورهای موشکی فراهم می کنند، زیرا فقط سوخت در هواپیما مورد نیاز است. در عین حال، امکان انجام یک فرآیند کاری با استفاده از هوای محیط، دامنه استفاده از موتورهای موشکی هوا را به جو محدود می کند.
مزیت اصلی موتور موشک نسبت به موتور موشک هوایی، توانایی آن در عملکرد در هر سرعت و ارتفاع پروازی است (تراست موتور موشک به سرعت پرواز بستگی ندارد و با افزایش ارتفاع افزایش می یابد). در برخی موارد از موتورهای ترکیبی استفاده می شود که ویژگی های موتورهای موشک و موشک هوا را با هم ترکیب می کنند. که در موتورهای ترکیبیبرای بهبود کارایی، هوا در مرحله اولیه شتاب با انتقال به حالت موشک در ارتفاعات پروازی بالا استفاده می شود.

هوانوردی: دایره المعارف. - M.: دایره المعارف بزرگ روسیه. سردبیر G.P. سویشچف. 1994 .

ببینید "موتور جت" در سایر لغت نامه ها چیست:

موتور جت، موتوری که با آزاد کردن سریع یک جت مایع یا گاز در جهت مخالف جهت حرکت، نیروی محرکه را فراهم می کند. برای ایجاد جریان پر سرعت گازها، سوخت در موتور جت ... ... فرهنگ دانشنامه علمی و فنی

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 مایع کار از نازل موتور، ... ... بزرگ دایره المعارف شوروی

- (موتور واکنش مستقیم) موتوری که رانش آن در اثر واکنش (پس زدن) سیال عامل جاری از آن ایجاد می شود. به موتورهای جت هوایی و موشک تقسیم می شود ... فرهنگ لغت دایره المعارفی بزرگ

موتوری که هر نوع انرژی اولیه را به انرژی جنبشی سیال عامل (جریان جت) تبدیل می کند که باعث ایجاد رانش جت. در موتور جت خود موتور و واحد پیشران با هم ترکیب می شوند. قسمت اصلی هر ... ... دیکشنری دریایی

موتور جت، موتوری که نیروی رانش آن در اثر واکنش مستقیم (پس زدن) سیال کاری که از آن خارج می شود (مثلاً محصولات احتراق سوخت شیمیایی) ایجاد می شود. آنها به موتورهای موشکی تقسیم می شوند (در صورت قرار دادن ذخایر مایع کار ... ... دایره المعارف مدرن

موتور جت- موتور جت، موتوری که نیروی رانش آن در اثر واکنش مستقیم (پس زدن) سیال کاری که از آن خارج می شود (مثلاً محصولات احتراق سوخت شیمیایی) ایجاد می شود. آنها به موتورهای موشکی تقسیم می شوند (در صورت قرار دادن ذخایر مایع کار ... ... فرهنگ لغت دایره المعارف مصور

موتور جت- یک موتور واکنش مستقیم که واکنش (نگاه کنید به) آن با برگشت جت سیال کاری که از آن جریان می یابد ایجاد می شود. جت هوایی و موشک وجود دارد (نگاه کنید به) ... دایره المعارف بزرگ پلی تکنیک

موتور جت- - موضوعات صنعت نفت و گاز EN موتور جت … کتابچه راهنمای مترجم فنی

آزمایش موتور موشک شاتل فضایی ... ویکی پدیا

- (موتور واکنش مستقیم)، موتوری که رانش آن در اثر واکنش (پس زدن) سیال عامل جاری از آن ایجاد می شود. آنها به موتورهای جت هوایی و موشک تقسیم می شوند. * * * موتور جت موتور جت (موتور مستقیم…… فرهنگ لغت دایره المعارفی

کتاب ها

• موتور جت هوای ضربانی مدل هواپیما، V. A. Borodin، این کتاب طراحی، عملیات و نظریه ابتدایی یک WFD ضربان دار را پوشش می دهد. این کتاب با نمودارهایی از مدل های هواپیمای جت مصور شده است. تکثیر شده در نسخه اصلی… دسته: ماشین آلات کشاورزی ناشر: YoYo Media، سازنده:

ملخ چرخان هواپیما را به جلو می کشد. اما موتور جت سرعت بالاگازهای داغ اگزوز را به عقب پرتاب می کند و در نتیجه یک نیروی رانش واکنشی به سمت جلو ایجاد می کند.

انواع موتورهای جت

چهار نوع موتور جت یا توربین گازی وجود دارد:

توربوجت;

توربوفن ها- مانند آنچه در هواپیماهای مسافربری بوئینگ-747 استفاده می شود.

توربوپراپجایی که استفاده می کنند پروانه هارانده شده توسط توربین ها؛

و توربوشفتکه هلیکوپتر سوار کردند

موتور توربوفناز سه بخش اصلی تشکیل شده است: یک کمپرسور، یک محفظه احتراق و یک توربین که انرژی را تامین می کند. ابتدا هوا وارد موتور شده و توسط یک فن فشرده می شود. سپس، در محفظه احتراق، هوای فشرده با سوخت مخلوط می شود و می سوزد و گاز تشکیل می دهد. درجه حرارت بالاو فشار بالا. این گاز با عبور از توربین باعث می شود که با سرعت فوق العاده ای بچرخد و به عقب رانده شده و در نتیجه نیروی رانش به جلو ایجاد می کند.

تصویر قابل کلیک است

یک بار در موتور توربینهوا از چندین مرحله فشرده سازی عبور می کند. فشار و حجم گاز به ویژه پس از عبور از محفظه احتراق به شدت افزایش می یابد. نیروی رانش تولید شده توسط گازهای خروجی به هواپیماهای جت اجازه می دهد تا در ارتفاعات و سرعت هایی بسیار بیشتر از آنچه برای روتورهای موتور پیستونی در دسترس است حرکت کنند.

در موتورهای توربوجت، هوا از جلو وارد شده، فشرده شده و همراه با سوخت احتراق می شود. ناشی از احتراق دود ترافیکرانش واکنشی ایجاد کند.

توربوپراپ ها جت تراست را به یکدیگر متصل می کنند گازهای خروجیبا رانش به جلو که توسط چرخش پروانه ایجاد می شود.

موتور جت وسیله ای است که نیروی کشش لازم برای حرکت را با تبدیل انرژی داخلی سوخت به انرژی جنبشی جریان جت سیال عامل ایجاد می کند.

کلاس های موتور جت:

تمام موتورهای جت به 2 کلاس تقسیم می شوند:

• ایر جت - موتورهای حرارتی، با استفاده از انرژی اکسیداسیون هوا که از جو به دست می آید. در این موتورها بدنه کاربا مخلوطی از محصولات احتراق با سایر عناصر هوای انتخاب شده نشان داده می شود.
• موشک - موتورهایی که همه چیز را در خود دارند اجزای لازمو حتی در خلاء نیز قادر به کار هستند.

موتور رم جت از نظر طراحی ساده ترین موتور در کلاس VJE است. افزایش فشار مورد نیاز برای عملکرد دستگاه با ترمز کردن جریان هوای ورودی ایجاد می شود.

گردش کار ramjet را می توان به طور خلاصه به شرح زیر توصیف کرد:

• هوا با سرعت پرواز وارد ورودی موتور می شود، انرژی جنبشی آن به انرژی داخلی تبدیل می شود، فشار هوا و دما افزایش می یابد. در ورودی به محفظه احتراق و در تمام طول مسیر جریان، حداکثر فشار مشاهده می شود.

• گرمایش هوای فشردهدر محفظه احتراق با اکسید شدن هوای عرضه شده اتفاق می افتد، در حالی که انرژی داخلی سیال کار افزایش می یابد.
• علاوه بر این، جریان در نازل باریک می شود، سیال کار به سرعت صوتی می رسد و دوباره در هنگام انبساط به سرعت مافوق صوت می رسد. با توجه به اینکه سیال کار با سرعتی بیش از سرعت جریان مقابل حرکت می کند، یک رانش جت در داخل ایجاد می شود.

که در به صورت سازنده ramjet محدود است دستگاه ساده. موتور دارای یک محفظه احتراق است که سوخت از داخل آن می آید انژکتورهای سوختو هوا از دیفیوزر. محفظه احتراق با یک ورودی به نازل خاتمه می یابد که در حال باریک-انبساط است.

توسعه فناوری سوخت جامد مخلوط باعث استفاده از این سوخت در موتورهای رم جت شده است. در محفظه احتراق یک بلوک سوخت با یک کانال طولی مرکزی وجود دارد. سیال کار با عبور از کانال، به تدریج سطح سوخت را اکسید کرده و خود را گرم می کند. استفاده از سوخت جامد طراحی موتور را ساده تر می کند: سیستم سوختغیر ضروری می شود

سوخت مخلوط در ترکیب آن در موتور رم جت با سوختی که در موتور موشک سوخت جامد استفاده می شود متفاوت است. اگر در موتور موشکاز آنجایی که بیشتر ترکیب سوخت توسط یک اکسید کننده اشغال می شود، در رم جت از آن به نسبت های کوچک برای فعال کردن فرآیند احتراق استفاده می شود.

پرکننده سوخت مخلوط رمجت عمدتاً از پودر ریز بریلیوم، منیزیم یا آلومینیوم تشکیل شده است. گرمای اکسیداسیون آنها به طور قابل توجهی بیشتر از گرمای احتراق سوخت هیدروکربنی است. به عنوان نمونه ای از رام جت سوخت جامد، می توان به موتور محرکه موشک ضد کشتی کروز پی-270 ماسکیت اشاره کرد.

رانش رم جت به سرعت پرواز بستگی دارد و بر اساس تأثیر چندین عامل تعیین می شود:

• هرچه سرعت پرواز بیشتر باشد، به ترتیب جریان هوای عبوری از مسیر موتور بیشتر خواهد بود. مقدار زیاداکسیژن به داخل محفظه احتراق نفوذ می کند که باعث افزایش مصرف سوخت، گرما و قدرت مکانیکیموتور
• هرچه جریان هوا در مسیر موتور بیشتر باشد، تراست تولید شده توسط موتور بیشتر می شود. با این حال، محدودیت خاصی وجود دارد، جریان هوا از طریق مسیر موتور نمی تواند به طور نامحدود افزایش یابد.
• با افزایش سرعت پرواز، سطح فشار در محفظه احتراق افزایش می یابد. در نتیجه راندمان حرارتی موتور افزایش می یابد.
• چگونه تفاوت بیشتربین سرعت پرواز دستگاه و سرعت عبور جریان جت، نیروی رانش موتور بیشتر می شود.

وابستگی رانش موتور رم جت به سرعت پرواز را می توان به صورت زیر نشان داد: تا زمانی که سرعت پرواز بسیار کمتر از سرعت عبور جت باشد، رانش همراه با رشد سرعت پرواز افزایش می یابد. هنگامی که سرعت پرواز به سرعت جریان جت نزدیک می شود، رانش با عبور از حداکثر مشخصی شروع به سقوط می کند. سرعت بهینهپرواز.

بسته به سرعت پرواز، دسته های زیر از موتورهای رمجت متمایز می شوند:

• سرعت ما فوق صوت؛
• مافوق صوت؛
• ماوراء صوت.

هر گروه خود را دارد ویژگی های متمایز کنندهطرح ها.

رام جت مادون صوت

این گروه از موتورها برای ارائه پرواز با سرعت 0.5 تا 1.0 ماخ طراحی شده اند. فشرده سازی هوا و ترمز در چنین موتورهایی در یک دیفیوزر رخ می دهد - یک کانال در حال گسترش دستگاه در ورودی جریان.

این موتورها فوق العاده هستند راندمان پایین. هنگام پرواز با سرعت M = 0.5، سطح افزایش فشار در آنها 1.186 است، به همین دلیل است که راندمان حرارتی ایده آل برای آنها تنها 4.76٪ است و اگر تلفات را نیز در نظر بگیریم. موتور واقعی، این مقدار به صفر نزدیک می شود. این بدان معنی است که هنگام پرواز با سرعت M<0,5 дозвуковой ПВРД неработоспособен.

اما حتی در سرعت محدود کننده برای محدوده زیر صوت در M=1، سطح افزایش فشار 1.89 است و ضریب حرارتی ایده آل تنها 16.7٪ است. این شاخص ها 1.5 برابر کمتر از موتورهای درون سوز رفت و برگشتی و 2 برابر کمتر از موتورهای توربین گازی است. توربین گاز و موتورهای رفت و برگشتی نیز برای استفاده در حالت ثابت کارآمد هستند. بنابراین موتورهای زیر صوت رمجت در مقایسه با سایر موتورهای هواپیما غیر قابل رقابت هستند و در حال حاضر به تولید انبوه نمی رسند.

رام جت های مافوق صوت

موتورهای رم جت مافوق صوت برای پروازهایی در محدوده سرعت 1 طراحی شده اند< M < 5.

کاهش سرعت جریان گاز مافوق صوت همیشه به صورت ناپیوسته انجام می شود و موج ضربه ای تشکیل می شود که به آن موج ضربه ای می گویند. در فاصله موج ضربه ای، فرآیند فشرده سازی گاز ایزنتروپیک نیست. در نتیجه، تلفات انرژی مکانیکی مشاهده می شود، سطح افزایش فشار در آن کمتر از یک فرآیند ایزنتروپیک است. هرچه موج ضربه ای قوی تر باشد، سرعت جریان در جلو بیشتر تغییر می کند، به ترتیب، افت فشار بیشتر می شود و گاهی اوقات به 50٪ می رسد.

به منظور به حداقل رساندن تلفات فشار، فشرده سازی نه در یک، بلکه در چندین موج ضربه ای با شدت کمتر سازماندهی می شود. پس از هر یک از این پرش ها، سرعت جریان کاهش می یابد که مافوق صوت باقی می ماند. این در صورتی به دست می آید که جبهه شوک نسبت به جهت سرعت جریان زاویه داشته باشد. پارامترهای جریان در فواصل بین پرش ها ثابت می ماند.

در آخرین پرش، سرعت به یک نشانگر مادون صوت می رسد، کاهش سرعت بیشتر و فرآیندهای فشرده سازی هوا به طور مداوم در کانال پخش کننده رخ می دهد.

اگر ورودی موتور در ناحیه جریان بدون مزاحمت قرار داشته باشد (مثلاً در جلوی هواپیما در انتهای دماغه یا در فاصله کافی از بدنه روی کنسول بال)، نامتقارن است و با یک مرکزی تکمیل می شود. بدن - یک "مخروط" بلند تیز که از پوسته بیرون می آید. بدنه مرکزی به گونه ای طراحی شده است که امواج ضربه ای مورب در جریان هوای ورودی ایجاد می کند که باعث فشرده سازی و کاهش سرعت هوا تا وارد شدن به کانال ویژه دستگاه ورودی می شود. دستگاه های ورودی ارائه شده، دستگاه های جریان مخروطی نامیده می شوند، هوای داخل آنها گردش می کند و یک شکل مخروطی تشکیل می دهد.

بدنه مخروطی مرکزی را می توان به یک درایو مکانیکی مجهز کرد که به آن اجازه می دهد در امتداد محور موتور حرکت کند و کاهش سرعت جریان هوا را در سرعت های مختلف پرواز بهینه کند. این دستگاه های ورودی قابل تنظیم نامیده می شوند.

هنگام تثبیت موتور در زیر بال یا از پایین بدنه، یعنی در ناحیه تأثیر آیرودینامیکی عناصر ساختاری هواپیما، از دستگاه های ورودی جریان دو بعدی استفاده می شود. مجهز به بدنه مرکزی نیستند و مقطع مستطیلی دارند. به آنها دستگاه های فشرده سازی مختلط یا داخلی نیز می گویند، زیرا فشرده سازی خارجی در اینجا فقط با امواج ضربه ای که در لبه جلویی بال یا انتهای دماغه هواپیما ایجاد می شود، انجام می شود. دستگاه های قابل تنظیم ورودی مستطیلی قادر به تغییر موقعیت گوه ها در داخل کانال هستند.

در محدوده سرعت مافوق صوت، رام جت کارآمدتر از محدوده مادون صوت است. برای مثال در سرعت پرواز M=3 درجه افزایش فشار 36.7 است که نزدیک به موتورهای توربوجت است و راندمان ایده آل محاسبه شده به 64.3 درصد می رسد. در عمل، این شاخص ها پایین تر هستند، اما در سرعت هایی در محدوده M = 3-5، SPVJE از نظر کارایی نسبت به همه انواع SPVJ موجود برتر است.

در دمای جریان هوای دست نخورده 273 درجه کلوین و سرعت هواپیما M=5، دمای بدنه عقب مانده کار 1638 درجه کلوین، با سرعت M=6 - 2238 درجه کلوین و در پرواز واقعی، با به حساب امواج شوک و عمل نیروی اصطکاک، آن را حتی بالاتر می شود.

گرمایش بیشتر سیال کار به دلیل ناپایداری حرارتی مواد ساختاری سازنده موتور مشکل ساز است. بنابراین، محدودیت سرعت برای SPVRD M=5 است.

موتور رم جت مافوق صوت

دسته رم جت هایپرسونیک شامل رم جت می شود که با سرعت بیش از 5M کار می کند. از آغاز قرن بیست و یکم، وجود چنین موتوری فقط فرضی بود: هیچ نمونه واحدی مونتاژ نشد که آزمایش های پروازی را پشت سر بگذارد و امکان سنجی و ارتباط تولید سریال آن را تأیید کند.

در ورودی دستگاه اسکرام جت، کاهش سرعت هوا فقط تا حدی انجام می شود و در بقیه زمان حرکت، حرکت سیال عامل مافوق صوت است. در عین حال، بیشتر انرژی جنبشی اولیه جریان حفظ می شود؛ پس از فشرده سازی، دما نسبتاً پایین است که باعث می شود مقدار قابل توجهی گرما به سیال کار آزاد شود. پس از دستگاه ورودی، قسمت جریان موتور در تمام طول خود منبسط می شود. به دلیل احتراق سوخت در جریان مافوق صوت، سیال کار گرم می شود، منبسط می شود و شتاب می گیرد.

این نوع موتور برای پرواز در استراتوسفر نادر طراحی شده است. از نظر تئوری، چنین موتوری را می توان در ناوهای فضایی قابل استفاده مجدد استفاده کرد.

یکی از مشکلات اصلی در طراحی موتورهای اسکرام جت سازماندهی احتراق سوخت در جریان مافوق صوت است.

در کشورهای مختلف برنامه های متعددی برای ایجاد یک اسکرام جت راه اندازی شده است که همه آنها در مرحله تحقیقات نظری و مطالعات آزمایشگاهی پیش طراحی هستند.

رمجت در کجا استفاده می شود

رم جت با سرعت صفر و سرعت هوای پایین کار نمی کند. هواپیمایی با چنین موتوری نیاز به نصب درایوهای کمکی روی آن دارد که می تواند تقویت کننده موشک سوخت جامد یا هواپیمای حاملی باشد که هواپیمای دارای رمجت از آن پرتاب می شود.

به دلیل ناکارآمدی رمجت در سرعت های پایین، استفاده از آن در هواپیماهای سرنشین دار عملاً نامناسب است. چنین موتورهایی ترجیحاً برای موشک های جنگی بدون سرنشین، کروز و یکبار مصرف به دلیل قابلیت اطمینان، سادگی و هزینه کم استفاده می شوند. موتورهای رم جت در اهداف پرنده نیز استفاده می شوند. رقابت از نظر ویژگی های رمجت فقط یک موتور موشک است.

رام جت هسته ای

در طول جنگ سرد بین اتحاد جماهیر شوروی و ایالات متحده آمریکا، پروژه های موتورهای رم جت با راکتور هسته ای ایجاد شد.

در چنین واحدهایی، منبع انرژی واکنش شیمیایی احتراق سوخت نبود، بلکه گرمای تولید شده توسط یک راکتور هسته ای نصب شده به جای محفظه احتراق بود. در چنین رم جت، هوای ورودی از طریق دستگاه ورودی به منطقه فعال راکتور نفوذ می کند، ساختار را خنک می کند و خود را تا 3000 کلوین گرم می کند و سپس با سرعتی نزدیک به سرعت موتورهای موشک کامل از نازل موتور خارج می شود. . موتورهای رم جت هسته ای برای نصب در موشک های کروز قاره پیما که حامل بار هسته ای بودند در نظر گرفته شده بودند. طراحان هر دو کشور راکتورهای هسته ای کوچکی ساخته اند که در ابعاد یک موشک کروز قرار می گیرد.

در سال 1964، به عنوان بخشی از برنامه های تحقیقاتی رام جت هسته ای Tory و Pluto، آزمایش های شلیک ثابت رم جت هسته ای Tory-IIC انجام شد. برنامه آزمایشی در جولای 1964 بسته شد و موتور مورد آزمایش پرواز قرار نگرفت. دلیل ادعایی برای محدود کردن این برنامه می تواند بهبود پیکربندی موشک های بالستیک با موتورهای شیمیایی موشک باشد که انجام ماموریت های جنگی را بدون دخالت موتورهای رم جت هسته ای ممکن می کند.

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 نمونه بارز عمل یک نیروی واکنشی است. 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 سوخت هنگام عبور از بین دو جداره 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. هوای گرم شده تا دمای بالا از طریق سیستم اگزوز خارج می شود. 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 اولیه موتور، هوا فشرده و گرم می شود و سپس به وسیله کمپرسور پرفشار به محفظه احتراق می رسد. 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 متناوب به 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.