آغاز معرفی تکنولوژی جت. هواپیمای جت قدرتمندترین هواپیمای دستگاه های هوانوردی مدرن با موتور موشک است

مقاله ای جالب در مورد گذشته، حال و آینده صنعت موشک ما و چشم انداز پروازهای فضایی.

خالق بهترین موتورهای موشک مایع جهان، آکادمیک بوریس کاتورگین، توضیح می‌دهد که چرا آمریکایی‌ها هنوز نمی‌توانند دستاوردهای ما در این زمینه را تکرار کنند و چگونه می‌توان سرآغاز شوروی را در آینده حفظ کرد.

در 21 ژوئن 2012، برندگان جایزه جهانی انرژی در مجمع اقتصادی سن پترزبورگ اهدا شدند. یک کمیسیون معتبر متشکل از کارشناسان صنعت از کشورهای مختلف، سه درخواست را از بین 639 درخواست ارسال شده انتخاب کردند و برندگان جایزه 2012 را که معمولاً "جایزه نوبل مهندسین انرژی" نامیده می شود، معرفی کردند. در نتیجه، 33 میلیون روبل جایزه امسال توسط مخترع معروف بریتانیایی، پروفسور به اشتراک گذاشته شد. رادنیجانعلامو دو تن از دانشمندان برجسته ما - دانشگاهیان آکادمی علوم روسیه بوریسکاتورگینو والریکوستیوک.

هر سه مربوط به ایجاد فناوری برودتی، بررسی خواص محصولات برودتی و استفاده از آنها در نیروگاه های مختلف می باشد. آکادمیک بوریس کاتورگین "برای توسعه موتورهای موشک مایع بسیار کارآمد با استفاده از سوخت‌های برودتی، که پارامترهای انرژی بالایی را ارائه می‌کنند، جایزه دریافت کرد. عملیات قابل اعتمادسیستم های فضایی برای استفاده صلح آمیز از فضای بیرونی." با مشارکت مستقیم کاتورگین، که بیش از پنجاه سال را به شرکت OKB-456 اختصاص داد، که اکنون به عنوان NPO Energomash شناخته می شود، موتورهای موشک مایع (LPRE) ایجاد شدند که ویژگی های عملکردی آنها در حال حاضر بهترین در جهان در نظر گرفته می شود. خود کاتورگین در توسعه طرح هایی برای سازماندهی فرآیند کار در موتورها، تشکیل مخلوط اجزای سوخت و از بین بردن ضربان در محفظه احتراق شرکت داشت. همچنین برای او شناخته شده است کار اساسیبر روی موتورهای موشک هسته ای (NRE) با ضربه خاص بالا و پیشرفت در زمینه ایجاد لیزرهای شیمیایی پیوسته با توان بالا.

بوریس کاتورگین در سخت‌ترین زمان‌ها برای سازمان‌های علم‌محور روسیه، از سال 1991 تا 2009، ریاست NPO Energomash را بر عهده داشت و موقعیت‌های مدیر کل و طراح کل را ترکیب کرد و موفق شد نه تنها شرکت را نجات دهد، بلکه تعدادی از جدید را نیز ایجاد کند. موتورها عدم وجود سفارش داخلی برای موتورها، کاتورگین را وادار کرد تا به دنبال مشتری در بازار خارجی باشد. یکی از موتورهای جدید RD-180 بود که در سال 1995 به طور خاص برای شرکت در یک مناقصه سازماندهی شده توسط شرکت آمریکایی لاکهید مارتین، که در حال انتخاب یک موتور موشک پیشران مایع برای وسیله نقلیه پرتاب اطلس بود، توسعه یافت که در آن زمان در حال مدرنیزه شدن بود. در نتیجه، NPO Energomash قراردادی را برای تامین 101 موتور امضا کرد و تا آغاز سال 2012 بیش از 60 موتور پیشران مایع را به ایالات متحده عرضه کرد که 35 مورد از آنها با موفقیت در Atlases هنگام پرتاب ماهواره برای اهداف مختلف مورد استفاده قرار گرفت.

قبل از اهدای جایزه، "کارشناس" با آکادمیک بوریس کاتورگین در مورد وضعیت و چشم انداز توسعه موتورهای موشک مایع صحبت کرد و متوجه شد که چرا موتورهای مبتنی بر پیشرفت های چهل سال پیش هنوز نوآورانه تلقی می شوند و RD-180 نمی تواند دوباره ساخته شود. در کارخانه های آمریکایی

— بوریس ایوانوویچ، V چگونه دقیقا مال شما شایستگی V ایجاد داخلی مایع واکنش پذیر موتورها، و اکنون در نظر گرفته شده بهترین V جهان؟

— برای توضیح این موضوع به افراد غیرمتخصص، احتمالاً به مهارت خاصی نیاز دارید. برای موتورهای موشک مایع، اتاق‌های احتراق و ژنراتورهای گاز را توسعه دادم. به طور کلی، او بر ایجاد خود موتورها برای اکتشاف صلح آمیز فضای بیرونی نظارت داشت. (در محفظه‌های احتراق، اختلاط و احتراق سوخت و اکسیدکننده اتفاق می‌افتد و حجمی از گازهای داغ تشکیل می‌شود که پس از خارج شدن از نازل‌ها، گازهای واقعی را ایجاد می‌کنند. رانش جت; ژنراتورهای گاز نیز مخلوط سوخت را می سوزانند، اما برای راه اندازی توربوپمپ ها، که تحت فشار بسیار زیاد، سوخت و اکسید کننده را به یک محفظه احتراق پمپ می کنند. — « کارشناس".)

— شما صحبت O صلح آمیز توسعه فضا، با اينكه به طور مشخص، چی همه موتورها کشش از جانب چندین ده ها تا 800 تن، که ایجاد شدند V NGO" انرژیماش" مورد نظر قبل از جمع برای نظامی نیاز دارد.

ما مجبور نبودیم حتی یک بمب اتمی پرتاب کنیم، حتی یک کلاهک هسته‌ای را روی موشک‌هایمان به هدف رساندیم و خدا را شکر. همه تحولات نظامی به فضای صلح آمیز رفت. ما می توانیم به سهم عظیم فناوری موشکی و فضایی خود در توسعه تمدن بشری افتخار کنیم. به لطف فضانوردی، کل خوشه های فناوری متولد شدند: ناوبری فضایی، مخابرات، تلویزیون ماهواره ای، سیستم های سنجش.

— موتور برای بین قاره ای بالستیک موشک R-9، در بالا که شما کار کرد، سپس دراز کشیدن V اساس کمی چه نه همه ما سرنشین دار برنامه ها.

- در اواخر دهه 1950، من کارهای محاسباتی و تجربی را برای بهبود تشکیل مخلوط در محفظه های احتراق موتور RD-111، که برای همان موشک در نظر گرفته شده بود، انجام دادم. نتایج کار هنوز در موتورهای اصلاح شده RD-107 و RD-108 برای همان موشک سایوز استفاده می شود؛ حدود دو هزار پرواز فضایی شامل همه برنامه های سرنشین دار بر روی آنها انجام شده است.

— دو از سال بازگشت من گرفت مصاحبه در مال تو همکاران، برنده جایزه جهانی انرژی" دانشگاهیان الکساندرا لئونتیف که در گفتگو O بسته برای وسیع عمومی متخصصان، چه کسی لئونتیف خودم چه زمانی- که بود، او ذکر شده ویتالی ایولوا، یکسان بسیاری از چه کسی انجام داد برای ما فضا صنعت.

- بسیاری از دانشگاهیان که برای صنایع دفاعی کار می کردند مخفی نگه داشته شدند - این یک واقعیت است. اکنون چیزهای زیادی از طبقه بندی خارج شده است - این نیز یک واقعیت است. من الکساندر ایوانوویچ را به خوبی می شناسم: او روی ایجاد روش ها و روش های محاسبه برای خنک کردن محفظه های احتراق موتورهای مختلف موشک کار کرد. حل این مشکل تکنولوژیکی آسان نبود، به خصوص زمانی که ما شروع به فشرده کردن حداکثر انرژی شیمیایی کردیم مخلوط سوختبرای به دست آوردن حداکثر ضربه خاص، از جمله سایر اقدامات، فشار در محفظه های احتراق تا 250 اتمسفر افزایش می یابد. بیایید قدرتمندترین موتور خود را بگیریم - RD-170. مصرف سوخت با اکسید کننده - نفت سفید با اکسیژن مایع عبوری از موتور - 2.5 تن در ثانیه. جریان گرما در آن به 50 مگاوات در هر متر مربع می رسد - این انرژی بسیار زیادی است. دمای محفظه احتراق 3.5 هزار درجه سانتیگراد است. لازم بود یک خنک کننده مخصوص برای محفظه احتراق ارائه شود تا بتواند به درستی کار کند و فشار حرارتی را تحمل کند. الکساندر ایوانوویچ دقیقاً این کار را کرد و باید بگویم که او کار بزرگی انجام داد. ویتالی میخایلوویچ ایولف - عضو متناظر آکادمی علوم روسیه، دکترای علوم فنی، استاد، که متأسفانه خیلی زود درگذشت - دانشمندی با مشخصات گسترده و دارای دانش دایره المعارفی بود. او نیز مانند لئونتیف، روی روش‌های محاسبه سازه‌های حرارتی با تنش زیاد کار کرد. کار آنها در برخی جاها همپوشانی داشت، در برخی دیگر ادغام شد، و در نتیجه، یک تکنیک عالی به دست آمد که می توان از آن برای محاسبه شدت حرارتی هر اتاق احتراق استفاده کرد. اکنون، شاید با استفاده از آن، هر دانش آموزی بتواند این کار را انجام دهد. علاوه بر این، ویتالی میخائیلوویچ در توسعه موتورهای موشکی هسته ای و پلاسما مشارکت فعال داشت. اینجا علایق ما در آن سال‌هایی که انرژی‌ماش همین کار را می‌کرد، تلاقی می‌کرد.

— که در ما گفتگو با لئونتیف ما متأثر، تحت تأثیر، دچار، مبتلا موضوع حراجی انرژیگوماشفسکی موتورها RD-180 V ایالات متحده آمریکا، و اسکندر ایوانوویچ گفت چی که در از بسیاری جهات این موتور - نتیجه تحولات، که بود انجام شده چگونه یک بار در ایجاد RD-170، و V مقداری که احساس، مفهوم خود نیم. چی این - واقعا نتیجه معکوس پوسته پوسته شدن؟

- هر موتور در ابعاد جدید، البته، یک دستگاه جدید است. RD-180 با رانش 400 تنی واقعاً نصف اندازه RD-170 با رانش 800 تنی است. RD-191 که برای موشک جدید آنگارا طراحی شده است، دارای رانش 200 تنی است. وجه اشتراک این موتورها چیست؟ همه آنها یک توربوپمپ دارند، اما RD-170 دارای چهار محفظه احتراق، RD-180 "آمریکایی" دارای دو محفظه و RD-191 دارای یک محفظه است. هر موتور به واحد توربوپمپ مخصوص به خود نیاز دارد - از این گذشته ، اگر یک RD-170 تک محفظه تقریباً 2.5 تن سوخت در ثانیه مصرف کند ، که برای آن یک توربو پمپ با ظرفیت 180 هزار کیلووات ساخته شده است ، در دو ثانیه یک بار دیگربه عنوان مثال از قدرت راکتور یخ شکن هسته ای "آرکتیکا" فراتر می رود، سپس RD-180 دو محفظه تنها نصف، 1.2 تن است. من مستقیماً در توسعه پمپ های توربو برای RD-180 و RD-191 شرکت کردم و در عین حال بر ایجاد این موتورها به طور کلی نظارت داشتم.

— دوربین احتراق، به معنای، بر هر کس اینها موتورها یکی و که یکسان، فقط تعداد آنها متفرقه؟

- بله، و این دستاورد اصلی ماست. در یکی از این محفظه ها با قطر تنها 380 میلی متر، کمی بیش از 0.6 تن سوخت در ثانیه می سوزد. بدون اغراق، این محفظه یک تجهیزات منحصر به فرد و دارای تنش حرارتی بالا با تسمه های حفاظتی ویژه در برابر جریان های حرارتی قدرتمند است. حفاظت نه تنها به دلیل خنک شدن خارجی دیواره های محفظه انجام می شود، بلکه به لطف روش مبتکرانه "پوشش" یک فیلم سوخت بر روی آنها، که با تبخیر، دیوار را خنک می کند، انجام می شود. بر اساس این دوربین برجسته که در دنیا همتا ندارد، ما بهترین موتورهای خود را تولید می کنیم: RD-170 و RD-171 برای Energia و Zenit، RD-180 برای اطلس آمریکایی و RD-191 برای موشک جدید روسی. "آنگارا".

— « آنگارا" باید بود جایگزین کردن " پروتون- م" بیشتر مقداری سال ها بازگشت، ولی سازندگان موشک برخورد کرد با جدی چالش ها و مسائل، اولین پرواز کردن تست ها به طور مکرر به تعویق افتادند و پروژه پسندیدن خواهد شد ادامه دارد لیز خوردن.

- واقعاً مشکلاتی وجود داشت. اکنون تصمیم برای پرتاب این موشک در سال 2013 گرفته شده است. ویژگی آنگارا این است که بر اساس ماژول های موشک جهانی آن، امکان ایجاد یک خانواده کامل از وسایل نقلیه پرتاب با ظرفیت بار 2.5 تا 25 تن برای پرتاب محموله به مدار پایین زمین بر اساس موتور جهانی اکسیژن - نفت سفید وجود دارد. RD-191. "Angara-1" دارای یک موتور، "Angara-3" دارای سه موتور با رانش کل 600 تن، "Angara-5" دارای 1000 تن رانش است، یعنی می تواند به مدار پرتاب شود. محموله بیشتراز پروتون علاوه بر این، به جای هپتیل بسیار سمی که در موتورهای پروتون سوزانده می شود، از سوخت سازگار با محیط زیست استفاده می کنیم که پس از احتراق فقط آب و دی اکسید کربن باقی می ماند.

— چگونه اتفاق افتاد چی که یا RD-170، که ایجاد شد بیشتر V اواسط 1970- ایکس، قبل از اینها از آن به بعد باقی توسط اساسا، خلاقانه تولید - محصول، آ خود فن آوری ها استفاده می شود V کیفیت پایه ای برای جدید موتور موشک مایع؟

- داستان مشابهی در مورد هواپیمای ایجاد شده پس از جنگ جهانی دوم توسط ولادیمیر میخایلوویچ میاسیشچف (بمب افکن استراتژیک دوربرد سری M که توسط OKB-23 مسکو در دهه 1950 ساخته شد، رخ داد. « کارشناس"). از بسیاری جهات، این هواپیما حدود سی سال جلوتر از زمان خود بود و عناصر طراحی آن بعداً توسط سایر سازندگان هواپیما به عاریت گرفته شد. اینجا هم همین‌طور است: RD-170 عناصر، مواد و راه‌حل‌های طراحی جدید زیادی دارد. به نظر من، آنها برای چندین دهه منسوخ نخواهند شد. این در درجه اول به دلیل بنیانگذار NPO Energomash و طراح عمومی آن والنتین پتروویچ گلوشکو و عضو مسئول آکادمی علوم روسیه ویتالی پتروویچ رادوفسکی است که پس از مرگ گلوشکو ریاست شرکت را بر عهده داشت. (توجه داشته باشید که بهترین ویژگی های انرژی و عملیاتی RD-170 در جهان تا حد زیادی به لطف راه حل Katorgin برای مشکل سرکوب ناپایداری احتراق با فرکانس بالا از طریق توسعه پارتیشن های ضد ضربان در همان محفظه احتراق به دست آمده است. - « کارشناس".) و در مورد موتور مرحله اول RD-253 برای وسیله نقلیه پرتاب پروتون چطور؟ در سال 1965 به تصویب رسید، آنقدر عالی است که هنوز کسی از آن پیشی نگرفته است. این دقیقاً همان چیزی است که گلوشکو طراحی را به ما آموخت - در حد ممکن و لزوماً بالاتر از میانگین جهانی. نکته مهم دیگری که باید به خاطر بسپارید این است که کشور در آینده فناوری خود سرمایه گذاری کرده است. در اتحاد جماهیر شوروی چگونه بود؟ وزارت مهندسی عمومی که به ویژه مسئول فضا و موشک بود، 22 درصد از بودجه هنگفت خود را صرف تحقیق و توسعه - در همه زمینه ها، از جمله نیروی محرکه - کرد. امروزه بودجه تحقیقاتی بسیار کمتر است و این گویای خیلی چیزهاست.

— نه به معنای چه دستاورد اینها LRE مقداری کامل کیفیت ها، و اتفاق افتاد این نیم قرن بازگشت، چی موشک موتور با شیمیایی منبع انرژی V مقداری که احساس، مفهوم در حال منسوخ شدن است خودم: پایه ای اکتشافات انجام شده و V جدید نسل ها موتور موشک، اکنون سخن، گفتار آینده سریعتر O بنابراین تماس گرفت حمایت می کند نوآوری؟

- قطعا نه. موتورهای موشک مایع مورد تقاضا هستند و برای مدت طولانی مورد تقاضا خواهند بود، زیرا هیچ فناوری دیگری قادر به بلند کردن محموله‌ها از زمین و قرار دادن آن در مدار پایین زمین نیست. آنها از نظر محیطی ایمن هستند، به ویژه آنهایی که با اکسیژن مایع و نفت سفید کار می کنند. اما موتورهای موشک مایع، البته، برای پرواز به ستاره ها و دیگر کهکشان ها کاملاً نامناسب هستند. جرم کل متا کهکشان 1056 گرم است. برای شتاب گرفتن در موتور موشک سوخت مایع تا حداقل یک چهارم سرعت نور، به مقدار کاملاً باورنکردنی سوخت نیاز دارید - 103200 گرم، بنابراین احمقانه است که حتی در مورد آن فکر کنید. موتورهای موشک مایع دارای جایگاه خاص خود هستند - موتورهای پیشران. بر موتورهای مایعشما می توانید حامل را به سرعت فرار دوم شتاب دهید، به مریخ پرواز کنید، و تمام.

— بعد صحنه - اتمی موشک موتورها؟

- قطعا. معلوم نیست که آیا ما برای رسیدن به مراحل خاصی زنده خواهیم ماند یا خیر، اما در زمان شوروی برای توسعه موتورهای پیشران هسته ای کارهای زیادی انجام شده است. اکنون، تحت رهبری مرکز کلدیش، به ریاست آکادمیک آناتولی سازونوویچ کوروتیف، یک ماژول به اصطلاح حمل و نقل و انرژی در حال توسعه است. طراحان به این نتیجه رسیدند که می‌توان یک راکتور هسته‌ای خنک‌شده با گاز ایجاد کرد که استرس کمتری نسبت به اتحاد جماهیر شوروی داشت، که هم به عنوان نیروگاه و هم به عنوان منبع انرژی برای موتورهای پلاسما هنگام سفر در فضا کار می‌کرد. چنین راکتوری در حال حاضر در NIKIET به نام N. A. Dollezhal تحت رهبری عضو مسئول RAS یوری گریگوریویچ دراگونوف در حال طراحی است. دفتر طراحی کالینینگراد "فاکل" نیز در این پروژه شرکت می کند، جایی که موتورهای جت الکتریکی در حال ایجاد هستند. مانند زمان اتحاد جماهیر شوروی، بدون دفتر طراحی خودکار شیمیایی ورونژ، جایی که توربین‌های گاز و کمپرسورها ساخته می‌شوند، امکان‌پذیر نخواهد بود. حلقه بستهخنک کننده را به حرکت درآورید - مخلوط گاز.

— آ خدا حافظ بیا پرواز کنیم بر موتور موشک مایع؟

- البته، و ما به وضوح چشم انداز توسعه بیشتر این موتورها را می بینیم. وظایف تاکتیکی و طولانی مدت وجود دارد، هیچ محدودیتی وجود ندارد: معرفی پوشش های جدید و مقاوم در برابر حرارت، مواد کامپوزیتی جدید، کاهش وزن موتورها، افزایش قابلیت اطمینان آنها، ساده کردن مدار کنترل. تعدادی از عناصر را می توان برای نظارت دقیق تر بر سایش قطعات و سایر فرآیندهای رخ داده در موتور معرفی کرد. وظایف استراتژیک وجود دارد: به عنوان مثال، توسعه متان مایع و استیلن همراه با آمونیاک یا سوخت سه تایی به عنوان سوخت قابل احتراق. NPO Energomash در حال توسعه یک موتور سه جزئی است. چنین موتور موشکی با سوخت مایع می تواند به عنوان موتور برای هر دو مرحله اول و دوم استفاده شود. در مرحله اول، از اجزای توسعه یافته استفاده می کند: اکسیژن، نفت سفید مایع، و اگر حدود پنج درصد هیدروژن بیشتری اضافه کنید، ضربه خاص، یکی از ویژگی های انرژی اصلی موتور، به طور قابل توجهی افزایش می یابد، که به این معنی است که بار بیشتری دارد. می تواند به فضا فرستاده شود. در مرحله اول، تمام نفت سفید با افزودن هیدروژن تولید می شود و در مرحله دوم، همان موتور از سوخت سه جزئی به سوخت دو جزئی - هیدروژن و اکسیژن تغییر می کند.

ما قبلاً یک موتور آزمایشی، هرچند کوچک و نیروی رانش تنها در حدود 7 تن ایجاد کرده‌ایم، 44 آزمایش انجام داده‌ایم، عناصر اختلاط کامل را در نازل‌ها، در ژنراتور گاز، در محفظه احتراق ساخته‌ایم و متوجه شدیم که می توان ابتدا روی سه جزء کار کرد و سپس به آرامی به دو جزء تغییر داد. همه چیز درست می شود، راندمان احتراق بالا به دست می آید، اما برای جلوتر رفتن، به یک نمونه بزرگتر نیاز داریم، باید پایه ها را اصلاح کنیم تا اجزایی را که قرار است در یک موتور واقعی استفاده کنیم، به محفظه احتراق پرتاب کنیم: هیدروژن مایع. و اکسیژن، و همچنین نفت سفید. من فکر می کنم این یک مسیر بسیار امیدوارکننده و یک گام بزرگ به جلو است. و امیدوارم در طول عمرم زمانی برای انجام کاری داشته باشم.

— چرا آمریکایی ها، دریافت کرده است درست بر پخش RD-180، نه می توان انجام دادن خود قبلا، پیش از این بسیاری از سال ها؟

- آمریکایی ها بسیار عمل گرا هستند. در دهه 1990، در همان ابتدای کار با ما، آنها متوجه شدند که در زمینه انرژی ما بسیار جلوتر از آنها هستیم و باید این فناوری ها را از خودمان بپذیریم. به عنوان مثال، موتور RD-170 ما در یک پرتاب، به دلیل انگیزه ویژه بیشتر، می‌توانست دو تن بار بیشتر از قدرتمندترین F-1 خود حمل کند، که در آن زمان به معنای سود 20 میلیون دلاری بود. آنها برای اطلس خود مسابقه موتوری با رانش 400 تن را اعلام کردند که توسط RD-180 ما برنده شد. بعد آمریکایی ها فکر کردند که با ما شروع به همکاری می کنند و چهار سال دیگر فناوری های ما را می گیرند و خودشان آنها را تکثیر می کنند. بلافاصله به آنها گفتم: شما بیش از یک میلیارد دلار و ده سال هزینه خواهید کرد. چهار سال گذشت، گفتند: بله، شش سال وقت داریم. سالها گذشت، گفتند: نه، هشت سال دیگر نیاز داریم. هفده سال گذشت و حتی یک موتور هم تولید نکردند. آنها اکنون به میلیاردها دلار فقط برای تجهیزات نیمکت نیاز دارند. در Energomash ما غرفه هایی داریم که همان موتور RD-170 که قدرت جت آن به 27 میلیون کیلووات می رسد را می توان در یک محفظه فشار آزمایش کرد.

— من نه بد شنیده - 27 گیگاوات؟ این بیشتر ایجاد قدرت هر کس NPP" Rosatom".

- بیست و هفت گیگاوات قدرت جت است که در زمان نسبتاً کوتاهی توسعه می یابد. هنگام آزمایش روی نیمکت، انرژی جت ابتدا در یک استخر مخصوص خاموش می شود، سپس در یک لوله اتلاف به قطر 16 متر و ارتفاع 100 متر خاموش می شود. برای ساخت چنین پایه ای که موتوری را در خود جای داده است که چنین قدرتی را ایجاد می کند، باید پول زیادی سرمایه گذاری کنید. آمریکایی ها اکنون این را رها کرده اند و محصول نهایی را می گیرند. در نتیجه، ما مواد خام نمی فروشیم، بلکه محصولی با ارزش افزوده بسیار زیاد است که روی آن کار فکری بالایی سرمایه گذاری شده است. متأسفانه، در روسیه این یک نمونه نادر از فروش با فناوری پیشرفته در خارج از کشور در چنین حجم زیادی است. اما این ثابت می‌کند که اگر سؤال را درست مطرح کنیم، می‌توانیم خیلی کارها را انجام دهیم.

— بوریس ایوانوویچ، چی لازم است انجام دادن، به نه از دست دادن امتیاز، تایپ شده شوروی موشک موتور سازی؟ شاید، بجز عدم تامین مالی تحقیق و توسعه خیلی دردناک و دیگر مسئله - پرسنل؟

- برای ماندن در بازار جهانی، باید دائماً به جلو حرکت کنید، ایجاد کنید محصولات جدید. ظاهراً تا زمانی که کاملاً تحت فشار قرار گرفتیم و رعد و برق زده شد. اما دولت باید بداند که بدون تحولات جدید خود را در حاشیه بازار جهانی خواهد یافت و امروز در این دوره گذار، در حالی که هنوز به سرمایه داری عادی بالغ نشده ایم، دولت، قبل از هر چیز باید سرمایه گذاری کند. در چیزهای جدید سپس می توانید توسعه تولید سریال را با شرایطی که هم برای دولت و هم برای تجارت مفید است به یک شرکت خصوصی واگذار کنید. من معتقد نیستم که نمی توان به روش های معقولی برای خلق چیزهای جدید دست یافت، بدون آنها صحبت از توسعه و نوآوری بی فایده است.

قاب ها وجود دارد. من سرپرست بخش مؤسسه هوانوردی مسکو هستم، جایی که ما مهندسان موتور و لیزر را آموزش می‌دهیم. بچه‌ها باهوش هستند، می‌خواهند کاری را که یاد می‌گیرند انجام دهند، اما ما باید به آنها یک انگیزه اولیه معمولی بدهیم تا مانند بسیاری از مردم اکنون برنامه‌هایی برای توزیع کالا در فروشگاه‌ها بنویسند. برای این کار ایجاد محیط آزمایشگاهی مناسب و ارائه حقوق مناسب ضروری است. ایجاد ساختار صحیح تعامل علم و وزارت آموزش و پرورش. همین فرهنگستان علوم بسیاری از مسائل مربوط به آموزش پرسنل را حل می کند. در واقع، در میان اعضای فعلی آکادمی و اعضای متناظر، متخصصان زیادی وجود دارند که شرکت ها و موسسات تحقیقاتی با فناوری پیشرفته، دفاتر طراحی قدرتمند را مدیریت می کنند. آنها مستقیماً علاقه مند هستند که دپارتمان هایی که به سازمانشان اختصاص داده شده است، متخصصان لازم را در زمینه فناوری، فیزیک و شیمی تربیت کنند تا بلافاصله نه فقط یک فارغ التحصیل دانشگاهی تخصصی، بلکه یک متخصص آماده با عمر و علمی و علمی دریافت کنند. تجربه فنی این همیشه وجود داشته است: بهترین متخصصان در مؤسسات و شرکت هایی متولد شدند که در آن بخش های آموزشی وجود داشت. در Energomash و NPO Lavochkin ما بخش هایی از شعبه MAI "Kometa" داریم که من سرپرست آن هستم. پرسنل قدیمی هستند که می توانند تجربه را به جوانان منتقل کنند. اما زمان بسیار کمی باقی مانده است و زیان ها غیر قابل برگشت خواهند بود: برای اینکه به سادگی به سطح فعلی بازگردید، باید تلاش بسیار بیشتری از آنچه امروز برای حفظ آن نیاز است صرف کنید.

در اینجا چند خبر بسیار جدید است:

شرکت سامارا "کوزنتسوف" به این نتیجه رسید توافق اولیهبرای تامین 50 نیروگاه NK-33 به واشنگتن - نیروگاه توسعه یافته برای برنامه قمری شوروی.

یک گزینه (مجوز) برای تامین تعداد مشخص شده موتور تا سال 2020 با شرکت آمریکایی Orbital Sciences که ماهواره و وسایل پرتابی تولید می کند و شرکت Aerojet یکی از بزرگترین تولید کنندگان موتورهای موشک در ایالات متحده منعقد شد. این یک توافق اولیه است، زیرا قرارداد اختیار متضمن حق، اما نه تعهد، خریدار برای خرید تحت شرایط از پیش تعیین شده است. دو موتور اصلاح شده NK-33 در مرحله اول پرتاب کننده آنتارس (نام پروژه Taurus-2) که در ایالات متحده تحت قرارداد با ناسا توسعه یافته است، استفاده می شود. این حامل برای تحویل محموله به ایستگاه فضایی بین المللی طراحی شده است. اولین راه اندازی آن برای سال 2013 برنامه ریزی شده است. موتور NK-33 برای وسیله نقلیه پرتاب N1 ساخته شد که قرار بود فضانوردان شوروی را به ماه ببرد.

همچنین برخی اطلاعات نسبتاً بحث برانگیز در توصیف وبلاگ وجود داشت

اصل مقاله در سایت موجود است InfoGlaz.rfپیوند به مقاله ای که این کپی از آن ساخته شده است -

10 دسامبر 2012

ادامه سری مقالات (فقط به این دلیل که من به چکیده دیگری نیاز دارم، اکنون در مورد "موتورها") - مقاله ای در مورد یک پروژه بسیار امیدوار کننده و امیدوار کننده موتور SABER. به طور کلی، مطالب زیادی در مورد او در RuNet نوشته شده است، اما در بیشتر موارد یادداشت ها و ستایش های بسیار آشفته ای در وب سایت های خبرگزاری ها وجود دارد، اما مقاله ویکی پدیای انگلیسی واقعاً برای من جذابیت داشت، آنها به طور کلی بسیار غنی هستند. در جزئیات و جزئیات - مقالات در ویکی پدیای انگلیسی.

بنابراین این پست (و مقاله آینده من) بر اساس مقاله است که در ابتدا در آدرس زیر قرار داشت: http://en.wikipedia.org/wiki/SABRE_(rocket_engine)، صفت و توضیح کمی نیز اضافه شد و در اینترنت گردآوری شد. ، مطالب گویا (همین است، اما مقاله های ویکی پدیا از نظر انبوه تصاویر تفاوتی ندارند)

در زیر آمده است

SABER (موتور موشکی تنفس هوای سینرژیستیک) مفهومی است که توسط Reaction Engines Limited، یک موتور موشک تنفس هوای هیبریدی مافوق صوت با پیش خنک‌کننده توسعه داده شده است. این موتور برای ارائه قابلیت ورود مداری تک مرحله ای برای سیستم هوافضای Skylon در حال توسعه است. SABER یک توسعه تکاملی از سری LACE و موتورهای LACE است که توسط Alan Bond در اوایل/اواسط دهه 1980 به عنوان بخشی از پروژه HOTOL توسعه یافت.

از نظر ساختاری، این یک موتور با چرخه عملیات ترکیبی است که دارای دو حالت کار است. حالت تنفس هوا ترکیبی از یک توربوشارژر با یک مبدل حرارتی-کولر سبک وزن است که مستقیماً در پشت مخروط ورودی هوا قرار دارد. در سرعت بالا، مبدل حرارتی هوای گرم فشرده شده توسط ورودی هوا را خنک می کند، که امکان نسبت تراکم غیرعادی بالا در موتور را فراهم می کند. سپس هوای فشرده به محفظه احتراق وارد می‌شود، مانند موتورهای موشکی معمولی، جایی که هیدروژن مایع را مشتعل می‌کند. دمای پایین هوا امکان استفاده از آلیاژهای سبک و کاهش وزن کلی موتور را فراهم می کند - که برای رسیدن به مدار بسیار حیاتی است. اجازه دهید اضافه کنیم که برخلاف کانسپت های LACE که قبل از این موتور وجود داشت، SABER هوا را مایع نمی کند، که کارایی بیشتری را به همراه دارد.

عکس. 1. هواپیمای هوافضا Skylon و موتور SABER

پس از بسته شدن مخروط ورودی در M = 5.14 و ارتفاع 28.5 کیلومتری، سیستم در چرخه بسته موتور موشکی با کارایی بالا، با مصرف اکسیژن مایع و هیدروژن مایع از مخازن روی برد، به کار خود ادامه می‌دهد و به Skylon اجازه می‌دهد به مدار دست یابد. سرعت پس از خروج از جو در صعود تند.

همچنین، بر اساس موتور SABER، یک جت تنفس هوا به نام Scimitar برای هواپیمای مسافربری مافوق صوت A2 توسعه داده شد که تحت برنامه LAPCAT با بودجه اتحادیه اروپا توسعه می‌یابد.

در نوامبر 2012، Reaction Engines از اتمام موفقیت آمیز یک سری آزمایش خبر داد که عملکرد سیستم خنک کننده موتور - یکی از موانع اصلی برای تکمیل پروژه را تایید کرد. آژانس فضایی اروپا (ESA) همچنین مبدل حرارتی-کولر موتور SABER را ارزیابی کرد و در دسترس بودن فناوری های لازم برای پیاده سازی موتور در فلز را تأیید کرد.

شکل 2. مدل موتور SABER

داستان

ایده یک موتور از پیش خنک شده برای اولین بار توسط رابرت کارمایکل در سال 1955 مطرح شد. ایده موتور هوای مایع (LACE) که در ابتدا توسط مارکوارت و جنرال داینامیکس در دهه 1960 به عنوان بخشی از تلاش‌های هوافضای نیروی هوایی ایالات متحده مورد مطالعه قرار گرفت، دنبال شد.
سیستم LACE مستقیماً در پشت ورودی هوای مافوق صوت قرار دارد - بنابراین هوای فشرده مستقیماً وارد مبدل حرارتی می شود که در آنجا با استفاده از مقدار معینی از هیدروژن مایع ذخیره شده در هواپیما به عنوان سوخت، فوراً خنک می شود. سپس هوای مایع حاصل برای استخراج اکسیژن مایع پردازش می شود که به موتور عرضه می شود. با این حال، مقدار هیدروژن گرم شده عبور داده شده از مبدل حرارتی به طور قابل توجهی بیشتر از آن است که بتوان در موتور بسوزاند، و مازاد آن به سادگی از روی زمین تخلیه می شود (با این وجود، مقداری رانش را نیز افزایش می دهد).

در سال 1989، زمانی که تامین مالی پروژه HOTOL متوقف شد، باند و دیگران Reaction Engines Limited را برای ادامه تحقیقات تشکیل دادند. مبدل حرارتی موتور RB545 (که قرار بود در پروژه HOTOL استفاده شود) با شکنندگی طراحی و همچنین مصرف نسبتاً بالای هیدروژن مایع مشکلاتی داشت. همچنین استفاده از آن غیرممکن بود - حق ثبت اختراع موتور متعلق به این شرکت بود رولز - رویسو مهمترین استدلال این است که موتور فوق سری اعلام شده است. بنابراین، باند برای توسعه یک موتور جدید SABER، ایده‌های ذاتی پروژه قبلی را توسعه داد.

از نوامبر 2012، آزمایش تجهیزات تحت عنوان "فناوری مبدل حرارتی حیاتی برای موتور موشک هیبریدی با سوخت اکسیژن هوا-مایع" تکمیل شده است. بود مرحله مهمدر طول توسعه SABER، که به سرمایه گذاران بالقوه قابلیت دوام این فناوری را نشان داد. موتور مبتنی بر مبدل حرارتی است که قادر است هوای ورودی را تا -150 درجه سانتیگراد (238- درجه فارنهایت) خنک کند. هوای سرد شده با هیدروژن مایع مخلوط می‌شود و می‌سوزد تا نیروی رانش را برای پرواز اتمسفر فراهم کند، قبل از اینکه برای پرواز خارج از جو از مخازن به اکسیژن مایع تبدیل شود. آزمایش موفقیت آمیز این فناوری حیاتی تأیید کرده است که مبدل حرارتی می تواند نیازهای مصرف سوخت موتور را برآورده کند. مقدار کافیاکسیژن از جو برای کار با بازدهی بالادر شرایط پرواز در ارتفاع پایین

در نمایشگاه هوایی Farnborough 2012، دیوید ویلتز، وزیر امور خارجه بریتانیا در امور دانشگاه ها و علوم، در این مورد سخنرانی کرد. به طور خاص، او گفت که این موتور که توسط Reaction Engines ساخته شده است، می تواند واقعاً روی زمین بازی در صنعت فضایی تأثیر بگذارد. آزمایش موفقیت‌آمیز سیستم پیش خنک‌کننده، ستایش بالایی را که مفهوم موتور از آژانس فضایی بریتانیا در سال 2010 دریافت کرد، تأیید می‌کند. وزیر همچنین افزود که اگر روزی آنها موفق شوند از این فناوری برای انجام پروازهای تجاری خود استفاده کنند، بدون شک این یک دستاورد فوق العاده در مقیاس خود خواهد بود.

وزیر همچنین خاطرنشان کرد که احتمال کمی وجود دارد که آژانس فضایی اروپا با تامین مالی Skylon موافقت کند، بنابراین بریتانیا باید آماده باشد تا فضاپیما را تا حد زیادی با هزینه خود بسازد.

شکل 3. هواپیمای هوافضا Skylon - طرح

مرحله بعدی برنامه SABER شامل آزمایش زمینی است مدل مقیاسموتوری که قادر به نمایش یک چرخه کامل است. ESA نسبت به ساخت موفقیت‌آمیز این نمایشگر ابراز اطمینان کرد و اظهار داشت که این یک نقطه عطف مهم در توسعه این برنامه و پیشرفتی برای سیستم‌های پیشران در سراسر جهان خواهد بود.

طرح

شکل 4. طرح موتور SABER

مانند RB545، طراحی SABER بیشتر به موتور موشک سنتی نزدیک است تا موتور جت. یک موتور موشک هیبریدی جت هوا/پیش خنک‌شده از سوخت هیدروژن مایع در ترکیب با یک اکسیدکننده استفاده می‌کند که یا به صورت هوای گازی از طریق کمپرسور یا به عنوان اکسیژن مایع از مخازن سوخت از طریق یک توربوپمپ تامین می‌شود.

در جلوی موتور یک ورودی هوای مخروطی شکل متقارن محوری وجود دارد که تنها با استفاده از دو موج ضربه بازتابی، سرعت هوا را به سرعت های مادون صوت کاهش می دهد.

بخشی از هوا از طریق مبدل حرارتی به قسمت مرکزی موتور و بقیه از طریق کانال حلقوی به مدار دوم که یک رمجت معمولی است می گذرد. قسمت مرکزی، که در پشت مبدل حرارتی قرار دارد، یک توربوشارژر است که توسط گاز هلیوم در حال گردش در یک کانال سیکل بسته برایتون است. هوای فشرده شده توسط کمپرسور با فشار بالا وارد چهار محفظه احتراق یک موتور موشک سیکل ترکیبی می شود.

شکل 5. چرخه کارکرد موتور سابر ساده شده

مبدل حرارتی

هوای ورودی به موتور در سرعت های فوق العاده/ مافوق صوت پس از ترمزگیری و فشرده شدن در ورودی هوا بسیار داغ می شود. با دمای بالاموتورهای جت به طور سنتی با استفاده از آلیاژهای سنگین بر پایه مس یا نیکل، با کاهش نسبت تراکم کمپرسور و همچنین کاهش سرعت، به منظور جلوگیری از گرم شدن بیش از حد و ذوب ساختار مدیریت می‌شوند. با این حال، برای یک فضاپیمای تک مرحله ای چنین مواد سنگینی قابل استفاده نیستند و حداکثر نیروی رانش ممکن برای ورود به مدار در کمترین زمان ممکن لازم است تا شدت تلفات به حداقل برسد.

با استفاده از گاز هلیوم به عنوان خنک کننده، هوا در مبدل حرارتی به میزان قابل توجهی از 1000 درجه سانتیگراد تا -150 درجه سانتیگراد خنک می شود، در حالی که از مایع شدن هوا یا تراکم بخار آب بر روی دیواره های مبدل حرارتی جلوگیری می شود.

شکل 6. مدل یکی از ماژول های مبدل حرارتی

نسخه های قبلیمبدل های حرارتی، مانند مبدل های مورد استفاده در پروژه HOTOL، سوخت هیدروژن را مستقیماً از مبدل حرارتی عبور می دادند، اما استفاده از هلیوم به عنوان یک مدار میانی بین هوا و سوخت سرد، مشکل شکنندگی هیدروژن طراحی مبدل حرارتی را برطرف کرد. با این حال، خنک شدن ناگهانی هوا نوید مشکلات خاصی را می دهد - لازم است از مسدود شدن مبدل حرارتی توسط بخار آب یخ زده و سایر بخش ها جلوگیری شود. در نوامبر 2012، یک مبدل حرارتی نمونه با قابلیت خنک کردن هوای جویتا -150 درجه سانتیگراد در 0.01 ثانیه.
یکی از نوآوری های مبدل حرارتی SABER، چیدمان مارپیچی لوله ها با مبرد است که به طور قابل توجهی نویدبخش افزایش کارایی آن است.

شکل 7. نمونه اولیه مبدل حرارتی SABER

کمپرسور

در سرعت M = 5 و ارتفاع 25 کیلومتر که 20 درصد سرعت مداری و ارتفاع مورد نیاز برای ورود به مدار است، هوای خنک شده در مبدل حرارتی وارد یک توربوشارژر بسیار معمولی می شود که از نظر ساختاری شبیه به موارد معمولی است. موتورهای توربوجت، اما به لطف دمای بسیار پایین هوای ورودی، نسبت تراکم غیرمعمول بالایی را ارائه می دهند. این اجازه می دهد تا هوا قبل از وارد شدن به محفظه های احتراق موتور اصلی تا 140 اتمسفر فشرده شود. برخلاف موتورهای توربوجت، یک توربوشارژر توسط یک توربین واقع در مدار هلیوم به حرکت در می‌آید و نه با عملکرد محصولات احتراق، مانند موتورهای توربوجت معمولی. بنابراین، توربوشارژر بر روی حرارت تولید شده توسط ژل در مبدل حرارتی کار می کند.

چرخه هلیوم

گرما از هوا به هلیوم منتقل می شود. هلیوم داغ از مبدل حرارتی هلیوم-هوا در مبدل حرارتی هلیوم-هیدروژن خنک می شود و گرما را به مایع می دهد. سوخت هیدروژنی. مداری که در آن هلیوم در گردش است، بر اساس چرخه برایتون عمل می کند، هم برای خنک کردن موتور در مناطق بحرانی و هم برای به حرکت درآوردن توربین های قدرت و اجزای متعدد موتور. باقیمانده انرژی حرارتی برای تبخیر بخشی از هیدروژن استفاده می شود که در یک حلقه جریان مستقیم خارجی سوزانده می شود.

صدا خفه کن

برای خنک کردن هلیوم، آن را از طریق مخزن نیتروژن پمپ می کنند. در حال حاضر، در آزمایش‌ها از نیتروژن مایع استفاده نمی‌شود، بلکه از آب استفاده می‌شود که تبخیر می‌شود و دمای هلیوم را کاهش می‌دهد و صدای گازهای خروجی را کاهش می‌دهد.

موتور

با توجه به این واقعیت که موتور موشک هیبریدی نیروی رانش استاتیکی به دور از صفر دارد، هواپیما می تواند در حالت تنفس هوای معمولی، بدون کمک خارجی، شبیه به موتورهای توربوجت معمولی بلند شود. با افزایش ارتفاع و کاهش فشار اتمسفر، هوای بیشتری به داخل کمپرسور هدایت می شود و راندمان تراکم در ورودی هوا کاهش می یابد. در این حالت، موتور جت می تواند در ارتفاعات بسیار بالاتر از حد معمول کار کند.
با رسیدن به سرعت M = 5.5، موتور جت بی اثر می شود و خاموش می شود و اکنون اکسیژن مایع و هیدروژن مایع ذخیره شده در هواپیما وارد موتور موشک می شود تا به سرعت مداری برسد (مقایسه با M = 25). واحدهای توربوپمپ توسط همان مدار هلیوم هدایت می شوند که اکنون گرما را در "محفظه های پیش احتراق" ویژه دریافت می کند.
یک راه حل طراحی غیر معمول برای سیستم خنک کننده محفظه احتراق - یک اکسید کننده (اکسیژن هوا / مایع) به عنوان خنک کننده به جای هیدروژن مایع استفاده می شود تا از مصرف بیش از حد هیدروژن و نقض نسبت استوکیومتری (نسبت سوخت به اکسید کننده) جلوگیری شود. .

دومین نکته قابل توجه نازل جت است. کارایی یک نازل جت به هندسه و فشار اتمسفر آن بستگی دارد. در حالی که هندسه نازل ثابت می ماند، فشار به طور قابل توجهی با ارتفاع تغییر می کند، از این رو نازل هایی که در اتمسفر پایین تر بسیار کارآمد هستند، با رسیدن به ارتفاعات بالاتر، به طور قابل توجهی کمتر موثر می شوند.
در سیستم‌های سنتی و چند مرحله‌ای، این مشکل با استفاده از هندسه متفاوت برای هر مرحله و فاز مربوط به پرواز برطرف می‌شود. اما در سیستم تک مرحله ای، ما همیشه از یک نازل استفاده می کنیم.

شکل 8. مقایسه عملکرد نازل های جت مختلف در اتمسفر و خلاء

به عنوان یک راه خروج، برنامه ریزی شده است که از یک نازل انحرافی ویژه (نازل ED) استفاده شود - یک نازل جت قابل تنظیم که به عنوان بخشی از پروژه STERN ساخته شده است که از یک زنگ سنتی (هر چند نسبتا کوتاهتر از معمول) و بدنه مرکزی قابل تنظیم که جریان گاز را به دیوارها منحرف می کند. با تغییر موقعیت بدنه مرکزی، می توان اطمینان حاصل کرد که اگزوز کل قسمت برش پایین را اشغال نمی کند، بلکه فقط یک بخش حلقه ای شکل را اشغال می کند و منطقه اشغال شده را با توجه به فشار اتمسفر تنظیم می کند.

همچنین، در موتورهای چند محفظه، بردار رانش را می توان با تغییر سطح مقطع و در نتیجه سهم در کل رانش هر محفظه تنظیم کرد.

شکل 9. نازل جت انبساط-انحراف (نازل ED)

مدار جریان مستقیم

رها شدن مایع سازی هوا باعث افزایش راندمان موتور شده و با کاهش آنتروپی، هزینه های خنک کننده را کاهش می دهد. با این حال، حتی خنک‌سازی ساده هوا نیز به هیدروژن بیشتری نیاز دارد که بتوان در مدار اولیه موتور بسوزاند.

هیدروژن اضافی در خارج از دریا تخلیه می شود، اما نه فقط به این صورت، بلکه در یک سری از محفظه های احتراق که در کانال هوای حلقوی بیرونی قرار دارند، سوزانده می شود و قسمت جریان مستقیم موتور را تشکیل می دهد که هوا وارد آن می شود و گرما را دور می زند. مبدل مدار دوم، جریان مستقیم تلفات ناشی از مقاومت هوا را که وارد مبدل حرارتی نمی شود کاهش می دهد و همچنین مقداری از نیروی رانش را فراهم می کند.
در سرعت های پایین، دور زدن مبدل حرارتی/کمپرسور بسیار است تعداد زیادی ازهوا و با افزایش سرعت، برای حفظ راندمان، بیشتر هوا برعکس وارد کمپرسور می شود.
این سیستم را از یک موتور توربو جریان مستقیم متمایز می کند، جایی که همه چیز دقیقا برعکس است - در سرعت های پایین، توده های زیادی از هوا از کمپرسور عبور می کنند، و در سرعت های بالا، آن را دور می زنند، از طریق یک مدار جریان مستقیم، که تبدیل می شود. آنقدر کارآمد است که نقش اول را بر عهده می گیرد.

کارایی

نسبت رانش به وزن طراحی SABER بیش از 14 واحد در نظر گرفته شده است، در حالی که نسبت رانش به وزن موتورهای جت معمولی در 5 و برای موتورهای مافوق صوت تنها 2 است. موتورهای رم جت. این عملکرد بالا از طریق استفاده از هوای فوق خنک حاصل می شود که بسیار متراکم می شود و به تراکم کمتری نیاز دارد و مهمتر از آن، به لطف دمای پایین عملکرد، امکان استفاده از آلیاژهای سبک برای بیشتر ساختار موتور وجود دارد. عملکرد کلی وعده می دهد که بالاتر از RB545 یا موتورهای رم جت مافوق صوت باشد.

این موتور دارای یک ضربه خاص بالا در جو است که به 3500 ثانیه می رسد. برای مقایسه، یک موتور موشک معمولی دارای یک ضربه خاص است بهترین سناریوحدود 450، و حتی یک موتور موشک هسته ای امیدوار کننده "حرارتی" وعده رسیدن به تنها 900 ثانیه را می دهد.

ترکیبی از راندمان سوخت بالا و جرم کم موتور به Skylon این توانایی را می دهد که در حالت تک مرحله ای به مدار برسد، در حالی که به عنوان یک جت تنفس هوا تا سرعت M = 5.14 و ارتفاع 28.5 کیلومتر عمل می کند. در این حالت، وسیله نقلیه هوافضا به مداری با محموله بزرگ نسبت به وزن برخاست می رسد که قبلاً توسط هیچ وسیله غیرهسته ای امکان پذیر نبود.

مانند RB545، ایده پیش خنک‌سازی جرم و پیچیدگی را به سیستم اضافه می‌کند، که معمولاً نقطه مقابل نحوه طراحی سامانه‌های موشکی است. همچنین مبدل حرارتی بخش بسیار تهاجمی و پیچیده ای از طراحی موتور SABER است. البته باید توجه داشت که جرم این مبدل حرارتی یک مرتبه کمتر از نمونه های موجود فرض می شود و آزمایشات نشان داده است که می توان به این امر دست یافت. مبدل حرارتی آزمایشی به انتقال حرارت تقریباً 1 گیگاوات بر متر مربع دست یافت که یک رکورد جهانی محسوب می شود. ماژول های کوچک مبدل حرارتی آینده قبلاً تولید شده اند.

تلفات ناشی از وزن اضافی سیستم در یک سیکل بسته (مبدل حرارتی-توربوشارژر) جبران می‌شود، همانطور که وزن اضافی بال‌های Skylon وزن کلی سیستم را افزایش می‌دهد و همچنین باعث افزایش کلی راندمان بیش از کاهش در آی تی. این بیشتر با مسیرهای مختلف پرواز جبران می شود. پرتاب پرتاب معمولی به صورت عمودی، با بسیار سرعت های پایین(اگر در مورد سرعت مماسی و نه عادی صحبت کنیم)، این حرکت به ظاهر بی اثر به شما این امکان را می دهد که به سرعت جو را سوراخ کنید و در یک محیط بدون هوا، بدون از دست دادن سرعت به دلیل اصطکاک با هوا، به سرعت مماسی دست پیدا کنید.

در عین حال، راندمان سوخت بیشتر موتور SABER امکان بالابری بسیار ملایم را فراهم می‌کند (که در آن مولفه مماسی سرعت بیش از حالت عادی افزایش می‌یابد)، هوا به جای اینکه سیستم را کند کند (اکسیدکننده و سیال کار برای موتور، بالابر برای بالها)، در نتیجه مصرف سوخت بسیار کمتری برای دستیابی به سرعت مداری دارد.

برخی ویژگی ها

رانش در فضای خالی - 2940 کیلو نیوتن
رانش در سطح دریا - 1960 کیلو نیوتن
بار رانش (موتور) - حدود 14 (در جو)
ضربه خاص در خلاء - 460 ثانیه
ضربه خاص در سطح دریا - 3600 ثانیه

مزایای

برخلاف موتورهای موشکی سنتی و مشابه انواع دیگر موتورهای تنفس هوایک موتور جت هیبریدی می تواند از هوا برای سوزاندن سوخت استفاده کند و وزن مورد نیاز پیشران را کاهش دهد و در نتیجه وزن محموله را افزایش دهد.

موتورهای رم جت و اسکرام جت باید زمان زیادی را در اتمسفر پایین سپری کنند تا به سرعت های کافی برای ورود به مدار برسند، که مشکل گرمای شدید در شرایط مافوق صوت و همچنین کاهش وزن قابل توجه و پیچیدگی حرارتی را مطرح می کند. حفاظت.

موتور جت هیبریدی مانند SABER فقط باید به سرعت مافوق صوت پایین (به یاد داشته باشید: فراصوت همه چیز بعد از M = 5 است، بنابراین M = 5.14 همان ابتدای محدوده سرعت مافوق صوت است) در لایه های پایینی جو، قبل از تغییر به یک چرخه عملیات بسته و صعود شیب داربا مجموعه ای از سرعت در حالت موشک.

بر خلاف موتورهای رم جت یا اسکرام جت، SABER قادر به ارائه نیروی رانش بالا از سرعت صفر تا M=5.14، از زمین تا ارتفاعات بالا، با راندمان بالا در کل محدوده است. علاوه بر این، توانایی تولید نیروی رانش در سرعت صفر به این معنی است که موتور را می توان روی زمین آزمایش کرد که به طور قابل توجهی هزینه های توسعه را کاهش می دهد.

ما همچنین تعدادی لینک را به شما پیشنهاد می کنیم

هواپیماهای جت قدرتمندترین و مدرن ترین هواپیماهای قرن بیستم هستند. آنها تفاوت اساسیاز دیگران این است که آنها توسط یک موتور جت یا تنفس هوا به پیش می روند. در حال حاضر، آنها اساس هوانوردی مدرن، اعم از نظامی و غیرنظامی را تشکیل می دهند.

تاریخچه هواپیماهای جت

طراح رومانیایی هنری کواندا برای اولین بار در تاریخ هوانوردی سعی کرد هواپیمای جت بسازد. این در همان آغاز قرن بیستم، در سال 1910 بود. او و دستیارانش هواپیمای به نام کواندا-1910 را آزمایش کردند که به جای پروانه آشنا به موتور پیستونی مجهز بود. این او بود که کمپرسور پره ابتدایی را رانندگی کرد.

با این حال، بسیاری شک دارند که این اولین هواپیمای جت باشد. پس از پایان جنگ جهانی دوم، کواندا گفت که مدلی که او ساخته است یک موتور تنفس هوا با موتور کمپرسور است که با خودش تناقض دارد. او در انتشارات اصلی و درخواست های ثبت اختراع خود چنین ادعایی را مطرح نکرد.

عکس های هواپیمای رومانیایی نشان می دهد که موتور در نزدیکی بدنه چوبی قرار دارد، بنابراین اگر سوخت می سوخت، خلبان و هواپیما در اثر آتش سوزی از بین می رفتند.

خود کواندا ادعا کرد که آتش در واقع دم هواپیما را در اولین پرواز از بین برده است، اما هیچ مدرک مستندی حفظ نشده است.

شایان ذکر است که در هواپیماهای جت تولید شده در دهه 1940، پوسته تمام فلزی بود و دارای حفاظت حرارتی اضافی بود.

آزمایش با هواپیماهای جت

اولین هواپیمای جت رسماً در 20 ژوئن 1939 به پرواز درآمد. پس از آن بود که اولین پرواز آزمایشی یک هواپیمای ساخته شده توسط طراحان آلمانی انجام شد. کمی بعد ژاپن و کشورهای ائتلاف ضد هیتلر نمونه های خود را منتشر کردند.

شرکت آلمانی Heinkel آزمایشات خود را با هواپیماهای جت در سال 1937 آغاز کرد. تنها دو سال بعد، مدل He-176 اولین پرواز رسمی خود را انجام داد. با این حال، پس از پنج پرواز آزمایشی اول، مشخص شد که هیچ شانسی برای عرضه این مدل به سری وجود ندارد.

مشکلات اولین هواپیمای جت

چندین اشتباه توسط طراحان آلمانی وجود داشت. اولاً، موتور انتخاب شده یک موتور جت مایع بود. از متانول و پراکسید هیدروژن استفاده کرد. آنها عملکردهای سوخت و اکسید کننده را انجام می دادند.

توسعه دهندگان تصور می کردند که این جت ها می توانند به سرعت تا هزار کیلومتر در ساعت دست یابند. با این حال، در عمل امکان دستیابی به سرعت تنها 750 کیلومتر در ساعت وجود داشت.

دوم اینکه این هواپیما مصرف سوخت گزافی داشت. شما باید آنقدر از آن را با خود می بردید که هواپیما می توانست حداکثر 60 کیلومتر از فرودگاه حرکت کند. پس از آن نیاز به سوخت گیری داشت. تنها مزیت در مقایسه با دیگران مدل های اولیه، سرعت صعود سریع شد. 60 متر بر ثانیه بود. در عین حال، عوامل ذهنی نقش خاصی در سرنوشت این مدل داشتند. بنابراین، آدولف هیتلر، که در یکی از پرتاب های آزمایشی حضور داشت، به سادگی آن را دوست نداشت.

اولین نمونه تولید

با وجود شکست در اولین مدل، این طراحان هواپیمای آلمانی بودند که اولین کسانی بودند که هواپیماهای جت را به تولید انبوه رساندند.

تولید مدل Me-262 به مرحله تولید رسید. این هواپیما اولین پرواز آزمایشی خود را در سال 1942 و در اوج جنگ جهانی دوم انجام داد، زمانی که آلمان قبلاً به خاک اتحاد جماهیر شوروی حمله کرده بود. این تازگی می تواند به طور قابل توجهی بر نتیجه نهایی جنگ تأثیر بگذارد. این هواپیمای جنگی در سال 1944 وارد خدمت ارتش آلمان شد.

علاوه بر این، این هواپیما در اصلاحات مختلف- هم به عنوان هواپیمای شناسایی و هم به عنوان هواپیمای تهاجمی و هم به عنوان بمب افکن و هم به عنوان جنگنده. در مجموع یک و نیم هزار فروند از این هواپیما قبل از پایان جنگ تولید شد.

این هواپیماهای نظامی جت دارای مشخصات فنی رشک برانگیز با استانداردهای آن زمان بودند. آنها مجهز به دو موتور توربوجت و یک کمپرسور محوری 8 مرحله ای بودند. بر خلاف مدل قبلیاین یکی که به طور گسترده به عنوان Messerschmitt شناخته می شود، سوخت زیادی مصرف نمی کرد و عملکرد پرواز خوبی داشت.

سرعت جت به 870 کیلومتر در ساعت، برد پرواز بیش از هزار کیلومتر، حداکثر ارتفاع بیش از 12 هزار متر و سرعت صعود 50 متر در ثانیه بود. وزن هواپیمای خالی کمتر از 4 تن بود و به طور کامل به 6 هزار کیلوگرم رسید.

مسرشمیت ها مجهز به توپ های 30 میلی متری بودند (حداقل چهار عدد از آنها وجود داشت) و مجموع موشک ها و بمب هایی که هواپیما می توانست حمل کند حدود یک و نیم هزار کیلوگرم بود.

در طول جنگ جهانی دوم، Messerschmitts 150 هواپیما را نابود کرد. تلفات هوانوردی آلمان حدود 100 هواپیما بود. کارشناسان خاطرنشان می کنند که اگر خلبانان برای کار بر روی یک هواپیمای اساسی جدید آمادگی بیشتری داشته باشند، تعداد تلفات می تواند بسیار کمتر باشد. علاوه بر این، موتور نیز مشکلاتی داشت که به سرعت فرسوده شد و قابل اطمینان نبود.

نمونه ژاپنی

در طول جنگ جهانی دوم، تقریباً همه کشورهای متخاصم به دنبال تولید اولین هواپیمای خود با موتور جت بودند. مهندسان هواپیمای ژاپنی برای اولین بار از موتور جت سوخت مایع در تولید انبوه استفاده کردند. این در هواپیماهای پرتابه سرنشین دار ژاپنی مورد استفاده برای پرواز کامیکازه استفاده شد. از پایان سال 1944 تا پایان جنگ جهانی دوم، بیش از 800 فروند از این نوع هواپیماها وارد خدمت ارتش ژاپن شدند.

مشخصات فنی هواپیماهای جت ژاپنی

از آنجایی که این هواپیما در واقع یکبار مصرف بود - کامیکازها بلافاصله با آن سقوط کردند، آنها آن را بر اساس اصل "ارزان و شاد" ساختند. قسمت دماغه از یک گلایدر چوبی ساخته شده بود؛ هواپیما در هنگام برخاستن از زمین به سرعت 650 کیلومتر در ساعت می رسید. همه به لطف سه موتور جت پیشران مایع است. این هواپیما به موتورهای برخاست یا ارابه فرود نیاز نداشت. او بدون آنها موفق شد.

هواپیمای کامیکاز ژاپنی توسط بمب افکن اوکا به هدف تحویل داده شد و پس از آن موتورهای جت سوخت مایع روشن شدند.

در همان زمان، مهندسان ژاپنی و خود ارتش خاطرنشان کردند که کارایی و بهره وری چنین طرحی بسیار کم است. خود بمب افکن ها با استفاده از مکان یاب های نصب شده روی کشتی هایی که بخشی از نیروی دریایی آمریکا بودند به راحتی شناسایی شدند. این اتفاق حتی قبل از اینکه کامیکازه ها وقت داشته باشند تا به هدف هماهنگ شوند، رخ داد. در نهایت، بسیاری از هواپیماها در مسیرهای دور به مقصد نهایی خود جان باختند. علاوه بر این، آنها هم هواپیماهایی را که کامیکازها در آن نشسته بودند و هم بمب افکن هایی که آنها را تحویل می دادند، سرنگون کردند.

پاسخ انگلستان

در سمت بریتانیا، تنها یک هواپیمای جت در جنگ جهانی دوم شرکت کرد - شهاب گلاستر. او اولین ماموریت رزمی خود را در مارس 1943 انجام داد.

در اواسط سال 1944 وارد خدمت نیروی هوایی سلطنتی بریتانیا شد. تولید سریال آن تا سال 1955 ادامه یافت. و این هواپیماها تا دهه 70 در خدمت بودند. در مجموع حدود سه و نیم هزار فروند از این هواپیما از خط مونتاژ خارج شدند. و تنوع گسترده ای از تغییرات.

در طول جنگ جهانی دوم، تنها دو تغییر جنگنده تولید شد، سپس تعداد آنها افزایش یافت. علاوه بر این، یکی از اصلاحات آنقدر مخفی بود که آنها به داخل خاک دشمن پرواز نمی کردند تا در صورت سقوط به دست مهندسان هوانوردی دشمن نیفتند.

آنها عمدتاً درگیر دفع حملات هوایی توسط هواپیماهای آلمانی بودند. آنها در نزدیکی بروکسل در بلژیک مستقر بودند. با این حال، از فوریه 1945، هوانوردی آلمان حملات را فراموش کرد و منحصراً بر قابلیت های دفاعی تمرکز کرد. بنابراین در آخرین سال جنگ جهانی دوم از بیش از 200 فروند هواپیمای گلوبال شهاب تنها دو فروند از بین رفت. علاوه بر این، این نتیجه تلاش هوانوردان آلمانی نبود. هر دو هواپیما هنگام فرود با یکدیگر برخورد کردند. در آن زمان ابری شدید در فرودگاه وجود داشت.

مشخصات فنی هواپیمای بریتانیایی

هواپیمای انگلیسی Global Meteor دارای ویژگی های فنی رشک برانگیزی بود. سرعت جت تقریباً به 850 هزار کیلومتر در ساعت رسید. طول بال ها بیش از 13 متر است، وزن برخاست حدود 6 و نیم هزار کیلوگرم است. این هواپیما تا ارتفاع تقریبا 13 و نیم کیلومتری با برد پروازی بیش از دو هزار کیلومتر بلند شد.

هواپیمای انگلیسی به چهار توپ 30 میلی متری مجهز بود که بسیار کارآمد بود.

آمریکایی ها جزو آخرین ها هستند

در میان تمام شرکت کنندگان اصلی در جنگ جهانی دوم، نیروی هوایی ایالات متحده یکی از آخرین کسانی بود که هواپیمای جت تولید کرد. مدل آمریکایی لاکهید F-80 تنها در آوریل 1945 وارد فرودگاه های بریتانیا شد. یک ماه قبل از تسلیم نیروهای آلمانی. بنابراین، او عملاً زمانی برای شرکت در خصومت ها نداشت.

آمریکایی ها چند سال بعد در طول جنگ کره به طور فعال از این هواپیما استفاده کردند. در این کشور بود که اولین نبرد بین دو هواپیمای جت رخ داد. در یک طرف F-80 آمریکایی و در طرف دیگر MiG-15 شوروی وجود داشت که در آن زمان مدرن تر بود و قبلاً فرا صوتی بود. خلبان شوروی پیروز شد.

مجموع در خدمت ارتش آمریکابیش از یک و نیم هزار هواپیما از این نوع دریافت شد.

اولین هواپیمای جت شوروی در سال 1941 از خط تولید خارج شد. او در زمان رکورد آزاد شد. 20 روز برای طراحی و یک ماه دیگر برای تولید طول کشید. نازل یک هواپیمای جت برای محافظت از قطعات آن در برابر گرمای بیش از حد کار می کرد.

اولین طرح شوروی یک گلایدر چوبی بود که موتورهای جت پیشران مایع به آن متصل می شدند. هنگامی که جنگ بزرگ میهنی آغاز شد، همه تحولات به اورال منتقل شد. پروازها و آزمایشات آزمایشی در آنجا آغاز شد. به گفته طراحان، این هواپیما قرار بود به سرعت 900 کیلومتر در ساعت برسد. با این حال، به محض اینکه اولین آزمایش کننده آن، گریگوری باخچیوانجی، به مرز 800 کیلومتر در ساعت نزدیک شد، هواپیما سقوط کرد. خلبان آزمایشی فوت کرد.

نهایی کردن مدل شورویاین هواپیمای جت تنها در سال 1945 موفق شد. اما تولید انبوه دو مدل به طور همزمان آغاز شد - Yak-15 و MiG-9.

خود جوزف استالین در مقایسه مشخصات فنی دو ماشین شرکت کرد. در نتیجه تصمیم گرفته شد از Yak-15 به عنوان یک هواپیمای آموزشی استفاده شود و MiG-9 در اختیار نیروی هوایی قرار گرفت. در طول سه سال، بیش از 600 میگ تولید شد. با این حال، این هواپیما به زودی از تولید خارج شد.

دو دلیل اصلی وجود داشت. آنها آن را رک و پوست کنده و با عجله توسعه دادند و دائماً تغییراتی ایجاد کردند. علاوه بر این، خود خلبانان به او مشکوک بودند. برای تسلط بر ماشین تلاش زیادی لازم بود و اشتباه در خلبانی مطلقاً ممنوع بود.

در نتیجه، MiG-15 بهبود یافته جایگزین آن در سال 1948 شد. یک هواپیمای جت شوروی با سرعت بیش از 860 کیلومتر در ساعت پرواز می کند.

هواپیمای مسافربری

معروف ترین هواپیمای مسافربری جت به همراه کنکورد انگلیسی، TU-144 شوروی است. هر دوی این مدل ها به عنوان مافوق صوت طبقه بندی شدند.

هواپیماهای شوروی در سال 1968 وارد تولید شدند. از آن زمان، صدای یک هواپیمای جت اغلب بر فراز فرودگاه های شوروی شنیده می شود.

تاریخ هوانوردی با مبارزه مداوم برای افزایش سرعت هواپیما مشخص می شود. اولین رکورد جهانی سرعت ثبت شده در سال 1906 تنها 41.3 کیلومتر در ساعت بود. تا سال 1910، سرعت بهترین هواپیماها به 110 کیلومتر در ساعت افزایش یافت. هواپیمای جنگنده RBVZ-16 که در کارخانه روسیه-بالتیک در مراحل اولیه جنگ جهانی اول ساخته شد، حداکثر سرعت پرواز 153 کیلومتر در ساعت را داشت. و با آغاز جنگ جهانی دوم، دیگر فقط ماشین های فردی نبودند - هزاران هواپیما با سرعت بیش از 500 کیلومتر در ساعت پرواز می کردند.
از مکانیک مشخص شده است که توان لازم برای اطمینان از حرکت یک هواپیما برابر با حاصل ضرب نیروی رانش و سرعت آن است. بنابراین، توان به نسبت مکعب سرعت افزایش می یابد. در نتیجه، برای دو برابر کردن سرعت پرواز یک هواپیمای ملخ‌دار، باید قدرت موتورهای آن را هشت برابر افزایش داد. این امر منجر به افزایش وزن نیروگاه و افزایش قابل توجه مصرف سوخت می شود. محاسبات نشان می دهد که برای دو برابر کردن سرعت یک هواپیما که منجر به افزایش وزن و اندازه آن می شود، باید قدرت را افزایش داد. موتور پیستونی 15-20 بار.
اما با شروع سرعت پرواز 700-800 کیلومتر در ساعت و با نزدیک شدن به سرعت صوت، مقاومت هوا به شدت افزایش می یابد. علاوه بر این، ضریب اقدام مفیدسرعت پروانه فقط در سرعت پروازی که از 700-800 کیلومتر در ساعت تجاوز نمی کند به اندازه کافی زیاد است. با افزایش بیشتر سرعت به شدت کاهش می یابد. بنابراین با وجود تمام تلاش طراحان هواپیما، حتی بهترین هواپیماهای جنگنده با موتورهای پیستونی با قدرت 2500-3000 قدرت اسبحداکثر سرعت پرواز افقی از 800 کیلومتر در ساعت تجاوز نمی کند.
همانطور که می بینید، برای تسلط بر ارتفاعات بالا و افزایش بیشتر سرعت، یک مورد جدید مورد نیاز بود موتور هواپیماکه نیروی رانش و قدرت آن با افزایش سرعت پرواز سقوط نمی کند، بلکه افزایش می یابد.
و چنین موتوری ایجاد شد. این یک موتور جت هواپیما است. این بسیار قوی تر و سبک تر از واحدهای پروانه بزرگ بود. استفاده از این موتور در نهایت به هوانوردی اجازه داد تا دیوار صوتی را بشکند.

اصل عملکرد و طبقه بندی موتورهای جت

برای اینکه بفهمیم موتور جت چگونه کار می کند، بیایید به یاد بیاوریم که با شلیک هر سلاح گرم چه اتفاقی می افتد. هرکسی که با تفنگ ساچمه ای یا تپانچه شلیک کرده باشد، اثرات پس زدن را می داند. در لحظه شلیک، گازهای پودری به طور یکنواخت در تمام جهات با نیروی بسیار زیادی فشار می آورند. دیواره های داخلی لوله، پایین گلوله یا گلوله و پایین جعبه فشنگ که توسط پیچ نگه داشته شده است، این فشار را تجربه می کنند.
نیروهای فشار روی دیواره های بشکه متقابل هستند. فشار گازهای پودری روی گلوله (پرتابه) آن را از تفنگ (تفنگ) به بیرون پرتاب می کند و فشار گازها به کف جعبه فشنگ باعث پس زدن آن می شود.
به راحتی می توان پس زدن را به منبع حرکت مداوم تبدیل کرد. مثلاً تصور کنیم که یک مسلسل سنگین پیاده نظام را روی یک گاری سبک قرار داده ایم. سپس با شلیک مداوم از مسلسل، تحت تأثیر ضربه های پس زدن در جهت مخالف جهت آتش می غلتد.
عملکرد موتور جت بر این اصل استوار است. منبع حرکت در موتور جت واکنش یا پس زدن جت گاز است.
یک ظرف بسته حاوی گاز فشرده است. فشار گاز به طور مساوی روی دیواره های ظرف توزیع می شود که بدون حرکت باقی می ماند. اما اگر یکی از دیواره های انتهایی ظرف را بردارید، گاز فشرده که سعی در انبساط دارد، به سرعت از سوراخ خارج می شود.
فشار گاز بر روی دیوار مقابل سوراخ دیگر متعادل نخواهد بود و ظرف اگر ثابت نشود شروع به حرکت می کند. توجه به این نکته ضروری است که هرچه فشار گاز بیشتر باشد، سرعت جریان آن بیشتر می شود و کشتی سریعتر حرکت می کند.
برای کار با موتور جت کافی است باروت یا سایر مواد قابل اشتعال را در یک مخزن بسوزانید. سپس فشار بیش از حد در ظرف، گازها را مجبور می کند تا به طور مداوم به شکل جریانی از محصولات احتراق به اتمسفر با سرعتی بیشتر خارج شوند، هر چه فشار داخل مخزن بیشتر و فشار خارج کمتر باشد. خروج گازها از مخزن تحت تأثیر نیروی فشاری اتفاق می افتد که با جهت جریان خارج شده از سوراخ مطابقت دارد. در نتیجه نیروی دیگری با قدر مساوی و جهت مخالف ناگزیر ظاهر می شود. این چیزی است که تانک را به حرکت در می آورد.

این نیرو را نیروی رانش جت می گویند.
تمام موتورهای جت را می توان به چند کلاس اصلی تقسیم کرد. بیایید گروه بندی موتورهای جت را با توجه به نوع اکسید کننده استفاده شده در آنها در نظر بگیریم.
گروه اول شامل موتورهای جت با اکسید کننده مخصوص به خود هستند که به اصطلاح موتورهای موشکی هستند. این گروه به نوبه خود از دو کلاس تشکیل شده است: PRD - موتورهای جت پودری و LRE - موتورهای جت مایع.
در موتورهای جت پودری، سوخت به طور همزمان حاوی سوخت و اکسید کننده لازم برای احتراق آن است. ساده ترین PRD موشک آتش بازی معروف است. در چنین موتوری، باروت در عرض چند ثانیه یا حتی کسری از ثانیه می سوزد. رانش جت توسعه یافته در این مورد بسیار قابل توجه است. عرضه سوخت توسط حجم محفظه احتراق محدود می شود.
از نظر طراحی، PRD بسیار ساده است. می توان از آن به عنوان نصبی استفاده کرد که برای مدت کوتاهی کار می کند، اما همچنان نیروی کشش نسبتا زیادی ایجاد می کند.
در موتورهای جت پیشران مایع، سوخت حاوی مقداری مایع قابل اشتعال (معمولاً نفت سفید یا الکل) و اکسیژن مایع یا مقداری ماده حاوی اکسیژن (مانند پراکسید هیدروژن یا اسید نیتریک) است. اکسیژن یا ماده ای جایگزین آن که برای احتراق سوخت ضروری است، معمولاً اکسید کننده نامیده می شود. هنگامی که یک موتور موشک با سوخت مایع کار می کند، سوخت و اکسید کننده به طور مداوم وارد محفظه احتراق می شوند. محصولات احتراق از طریق نازل به بیرون خارج می شوند.
موتورهای جت مایع و پودر، بر خلاف سایرین، قادر به کار در فضای بدون هوا هستند.
گروه دوم توسط موتورهای تنفس هوا - VRD ها که از یک اکسید کننده از هوا استفاده می کنند تشکیل می شود. آنها به نوبه خود به سه دسته تقسیم می شوند: موتورهای رم جت (موتورهای رم جت)، موتورهای ایرجت ضربانی (موتورهای puvjet) و موتورهای توربوجت (موتورهای توربوجت).
در موتور جت جریان مستقیم (یا بدون کمپرسور)، سوخت در یک محفظه احتراق در هوای اتمسفر سوخته می‌شود که توسط فشار سرعت بالا خود فشرده می‌شود. فشرده سازی هوا طبق قانون برنولی انجام می شود. بر اساس این قانون، هنگامی که یک مایع یا گاز در یک کانال در حال انبساط حرکت می کند، سرعت جت کاهش می یابد که منجر به افزایش فشار گاز یا مایع می شود.
برای این منظور، موتور رم جت مجهز به یک دیفیوزر - یک کانال در حال گسترش است که از طریق آن هوای اتمسفر وارد محفظه احتراق می شود.
ناحیه خروجی نازل معمولاً به طور قابل توجهی بزرگتر از ناحیه ورودی دیفیوزر است. علاوه بر این، فشار بر روی سطح دیفیوزر متفاوت توزیع می شود و مقادیر بیشتری نسبت به دیواره های نازل دارد. در نتیجه عمل همه این نیروها، رانش جت به وجود می آید.
راندمان موتور جت رم جت در سرعت پرواز 1000 کیلومتر در ساعت تقریباً 8-9٪ است. و هنگامی که این سرعت دو برابر می شود، راندمان در برخی موارد می تواند به 30٪ برسد - بالاتر از یک موتور هواپیمای پیستونی. اما باید توجه داشت که موتور رم جت دارای یک اشکال قابل توجه است: چنین موتوری نیروی رانش را در محل ایجاد نمی کند و بنابراین نمی تواند از برخاستن مستقل هواپیما اطمینان حاصل کند.
یک موتور توربوجت (TRE) پیچیده تر است. در حین پرواز، هوای ورودی از ورودی جلویی به کمپرسور می گذرد و چندین بار فشرده می شود. هوای فشرده شده توسط کمپرسور وارد محفظه احتراق می شود، جایی که سوخت مایع (معمولاً نفت سفید) تزریق می شود. گازهای تشکیل شده در حین احتراق این مخلوط به پره های توربین گاز می رسد.
دیسک توربین روی همان محور چرخ کمپرسور نصب می شود، بنابراین گازهای داغی که از توربین عبور می کنند باعث می شود که همراه با کمپرسور بچرخد. از توربین گازها وارد نازل می شوند. در اینجا فشار آنها کاهش می یابد و سرعت آنها افزایش می یابد. جت گازی که از موتور خارج می شود، نیروی رانش جت ایجاد می کند.
برخلاف یک جت رم جت، یک موتور توربوجت قادر است نیروی رانش را حتی زمانی که در محل کار می کند ایجاد کند. او می تواند به طور مستقل از بلند شدن هواپیما اطمینان حاصل کند. برای راه اندازی موتورهای توربوجت، از دستگاه های راه اندازی ویژه استفاده می شود: استارت های برقی و استارت های توربین گاز.
راندمان یک موتور توربوجت در سرعت پرواز تا رسیدن به صدا بسیار بیشتر از موتور جت رم جت است. و فقط در سرعت های مافوق صوت حدود 2000 کیلومتر در ساعت، مصرف سوخت برای هر دو نوع موتور تقریباً یکسان می شود.

تاریخچه مختصری از توسعه هوانوردی جت

معروف ترین و ساده ترین موتور جت موشک باروت است که قرن ها پیش در چین باستان اختراع شد. به طور طبیعی، موشک پودر اولین موتور جتی بود که سعی شد از آن به عنوان نیروگاه هوانوردی استفاده شود.
در همان آغاز دهه 30، کار در اتحاد جماهیر شوروی در رابطه با ایجاد موتور جت برای هواپیما آغاز شد. مهندس شوروی F.A. Tsander ایده یک هواپیمای موشکی با ارتفاع بالا را در سال 1920 بیان کرد. موتور OR-2 آن که با بنزین و اکسیژن مایع کار می کرد، برای نصب بر روی نمونه اولیه هواپیما در نظر گرفته شده بود.
در آلمان، با مشارکت مهندسان Vallier، Zenger، Opel و Stammer، از سال 1926، آزمایش‌های سیستماتیک با موشک‌های پودری نصب شده بر روی ماشین، دوچرخه، واگن ریلی و در نهایت روی هواپیما انجام شد. در سال 1928، اولین نتایج عملی به دست آمد: ماشین موشک سرعتی در حدود 100 کیلومتر در ساعت و واگن برقی تا 300 کیلومتر در ساعت نشان داد. در خرداد همان سال اولین پرواز هواپیما با موتور جت پودری انجام شد. در ارتفاع 30 متری این هواپیما 1.5 کیلومتر پرواز کرد و تنها یک دقیقه در هوا ماند. کمی بیشتر از یک سال بعد، پرواز تکرار شد و سرعت پرواز 150 کیلومتر در ساعت به دست آمد.
تا پایان دهه 30 قرن ما، تحقیقات، طراحی و کارهای آزمایشی در کشورهای مختلف برای ایجاد هواپیما با موتور جت انجام شد.

در سال 1939، آزمایشات پرواز موتورهای رم جت (موتورهای رم جت) در اتحاد جماهیر شوروی روی هواپیمای I-15 طراحی شده توسط N.N. Polikarpov انجام شد. موتورهای رم جت طراحی شده توسط I.A. Merkulov به عنوان موتورهای اضافی در هواپیماهای پایین هواپیما نصب شدند. اولین پروازها توسط خلبان آزمایشی با تجربه P.E. Loginov انجام شد. در یک ارتفاع معین، ماشین را تا حداکثر سرعت رساند و موتورهای جت را روشن کرد. رانش موتورهای رم جت اضافی حداکثر سرعت پرواز را افزایش داد. در سال 1939 آنها کار کردند شروع قابل اعتمادموتور در حال پرواز و پایداری فرآیند احتراق. در طول پرواز، خلبان می‌توانست موتور را به طور مکرر روشن و خاموش کرده و نیروی رانش آن را تنظیم کند. در 25 ژانویه 1940، پس از آزمایش کارخانه موتورها و بررسی ایمنی آنها در بسیاری از پروازها، یک آزمایش رسمی انجام شد - پرواز یک هواپیما با موتور رم جت. خلبان لوگینوف با برخاستن از فرودگاه مرکزی فرونز در مسکو، موتورهای جت را در ارتفاع کم روشن کرد و چندین دایره بر فراز منطقه فرودگاه انجام داد.
این پروازها توسط خلبان Loginov در سال های 1939 و 1940 اولین پروازهای هواپیما با موتورهای رم جت کمکی بود. به دنبال او، خلبانان آزمایشی N.A. Sopotsko، A.V. Davydov و A.I. Zhukov در آزمایش این موتور شرکت کردند. در تابستان 1940، این موتورها بر روی جنگنده I-153 "Chaika" طراحی شده توسط N.N. Polikarpov نصب و آزمایش شدند. آنها سرعت هواپیما را 40-50 کیلومتر در ساعت افزایش دادند.

با این حال، در سرعت پروازی که هواپیمای ملخ‌دار می‌توانست به آن برسد، موتورهای جت بدون کمپرسور اضافی سوخت زیادی مصرف می‌کردند. موتور رم جت یکی دیگر دارد اشکال مهم: چنین موتوری نیروی رانش را در محل ایجاد نمی کند و بنابراین نمی تواند از برخاستن مستقل هواپیما اطمینان حاصل کند. این به این معنی است که هواپیما موتور مشابهباید مجهز به نوعی واحد قدرت راه اندازی کمکی باشد، به عنوان مثال یک پروانه، در غیر این صورت وارد هوا نمی شود.
در اواخر دهه 30 و اوایل دهه 40 قرن ما، اولین هواپیما با موتورهای جت از انواع دیگر توسعه و آزمایش شد.

یکی از اولین پروازهای انسانی در هواپیما با موتور جت مایع (LPRE) نیز در اتحاد جماهیر شوروی انجام شد. در فوریه 1940، خلبان شوروی V.P. Fedorov یک موتور موشک پیشران مایع داخلی طراحی شده را در هوا آزمایش کرد. آزمایشات پروازی با کارهای مقدماتی زیادی انجام شد. موتور موشک پیشران مایع با رانش قابل تنظیم، طراحی شده توسط مهندس L.S. Dushkin، آزمایشات کارخانه ای جامع را در جایگاه گذراند. سپس روی بدنه ای که توسط S.P. Korolev طراحی شده بود نصب شد. پس از اینکه موتور با موفقیت تست های زمینی روی بدنه هواپیما را گذراند، آزمایش های پروازی آغاز شد. این جت توسط یک هواپیمای ملخی معمولی به ارتفاع 2 کیلومتری کشیده شد. در این ارتفاع، خلبان فدوروف کابل را باز کرد و پس از طی مسافتی از هواپیمای یدک کش، موتور موشک را روشن کرد. موتور به طور پیوسته کار می کرد تا زمانی که سوخت کاملاً مصرف شود. در پایان پرواز موتوری، خلبان با خیال راحت برنامه ریزی کرد و در فرودگاه فرود آمد.
این آزمایشات پروازی گام مهمی در جهت ایجاد یک هواپیمای جت پرسرعت بود.

به زودی، طراح شوروی V.F. Bolkhovitinov هواپیمایی را طراحی کرد که در آن از موتور موشک سوخت مایع L.S. Dushkin به عنوان نیروگاه استفاده می شد. با وجود مشکلات زمان جنگ، موتور قبلاً در دسامبر 1941 ساخته شد. در همان زمان، یک هواپیما نیز در حال ساخت بود. طراحی و ساخت اولین جت جنگنده پیشران مایع جهان در زمان بی سابقه ای به پایان رسید: فقط 40 روز. همزمان مقدمات آزمایشات پروازی نیز در حال انجام بود. انجام اولین آزمایشات در هوا ماشین جدید، که نام تجاری "BI" را دریافت کرد، به عنوان خلبان آزمایشی کاپیتان G.Ya. Bakhchivandzhi محول شد.
در 15 می 1942 اولین پرواز یک هواپیمای جنگی با موتور موشک انجام شد. این یک تک هواپیمای کوچک و نوک تیز با ارابه فرود جمع شونده و یک چرخ دم بود. محفظه جلوی بدنه دارای دو توپ 20 میلی متری، مهمات و تجهیزات رادیویی بود. بعدی کابین خلبان بود که با سایبان پوشیده شده بود و مخازن سوخت. موتور در قسمت دم قرار داشت. آزمایشات پرواز موفقیت آمیز بود.
در طول جنگ بزرگ میهنی، طراحان هواپیماهای شوروی روی انواع دیگر جنگنده ها با موتورهای سوخت مایع نیز کار کردند. تیم طراحی به رهبری N.N. Polikarpov هواپیمای رزمی Malyutka را ایجاد کرد. تیم دیگری از طراحان به رهبری M.K. Tikhonravov جت جنگنده "302" را توسعه دادند.
کار بر روی ایجاد هواپیماهای جت جنگی به طور گسترده در خارج از کشور انجام شد.
در ژوئن 1942، اولین پرواز جنگنده رهگیر جت Me-163 آلمانی طراحی شده توسط مسرشمیت انجام شد. تنها نسخه نهم این هواپیما در سال 1944 وارد تولید انبوه شد.
برای اولین بار، این هواپیما با موتور سوخت مایع در اواسط سال 1944 در جریان تهاجم نیروهای متفقین به فرانسه در شرایط جنگی مورد استفاده قرار گرفت. هدف آن مبارزه با بمب افکن ها و جنگنده های دشمن بر فراز خاک آلمان بود. این هواپیما یک هواپیمای تک بدون دم افقی بود که به دلیل جارو شدن زیاد بال امکان پذیر بود.

به بدنه یک شکل ساده داده شد. سطوح بیرونی هواپیما بسیار صاف بود. یک آسیاب بادی در قسمت جلوی بدنه قرار داشت تا ژنراتور سیستم الکتریکی هواپیما را به حرکت درآورد. یک موتور در قسمت عقب بدنه نصب شده بود - یک موتور موشک پیشران مایع با رانش تا 15 کیلو نیوتن. یک واشر نسوز بین محفظه موتور و پوست خودرو وجود داشت. مخازن سوخت در بال ها و اکسید کننده ها در داخل بدنه قرار داشتند. هواپیما ارابه فرود معمولی نداشت. تیک آف با استفاده از واگن مخصوص پرتاب و چرخ دم انجام شد. بلافاصله پس از برخاستن، این چرخ دستی رها شد و چرخ دم در داخل بدنه عقب کشیده شد. هواپیما با استفاده از سکان کنترل می شد، طبق معمول در پشت کیل نصب شده بود و آسانسورهایی که در هواپیمای بال قرار داشتند و به عنوان هواپیما نیز عمل می کردند. فرود بر روی یک اسکی فرود فولادی به طول حدود 1.8 متر با یک دونده به عرض 16 سانتی متر انجام شد. معمولاً هواپیما با استفاده از تراست موتور نصب شده روی آن بلند می شود. البته طبق برنامه طراح، امکان استفاده از راکت های پرتاب معلقی که پس از برخاستن از زمین پرتاب می شدند و همچنین امکان یدک کش شدن توسط هواپیمای دیگری به ارتفاع مورد نیاز وجود داشت. هنگامی که موتور موشک با نیروی رانش کامل کار می کرد، هواپیما تقریباً به صورت عمودی ارتفاع می گرفت. طول بال های هواپیما 9.3 متر و طول آن حدود 6 متر بود. وزن پرواز در هنگام برخاستن 4.1 تن بود، در هنگام فرود - 2.1 تن. بنابراین ، در طول کل پرواز موتور ، هواپیما تقریباً دو برابر سبک تر شد - تقریباً 2 تن سوخت مصرف کرد. مسیر برخاست بیش از 900 متر بود، سرعت صعود تا 150 متر در ثانیه بود. این هواپیما 2.5 دقیقه پس از برخاستن به ارتفاع 6 کیلومتری رسید. سقف ماشین 13.2 کیلومتر بود. در عملکرد متوالیپرواز موتور موشک با سوخت مایع تا 8 دقیقه به طول انجامید. معمولاً با رسیدن به ارتفاع جنگی، موتور به طور مداوم کار نمی کرد، بلکه به صورت دوره ای کار می کرد و هواپیما یا برنامه ریزی می کرد یا شتاب می گرفت. در نتیجه، کل مدت پرواز را می توان به 25 دقیقه یا حتی بیشتر افزایش داد. این حالت کار با شتاب های قابل توجه مشخص می شود: هنگامی که موتور موشک با سرعت 240 کیلومتر در ساعت روشن شد، هواپیما پس از 20 ثانیه به سرعت 800 کیلومتر در ساعت رسید (در این مدت 5.6 کیلومتر با میانگین پرواز کرد. شتاب 8 متر بر ثانیه مربع). این هواپیما در زمین حداکثر سرعت 825 کیلومتر در ساعت را توسعه داد و در محدوده ارتفاعی 4-12 کیلومتر حداکثر سرعت آن به 900 کیلومتر در ساعت افزایش یافت.

در همان دوره، کار فشرده ای در تعدادی از کشورها برای ایجاد موتورهای جت تنفس هوا (ARE) در انواع و طرح های مختلف انجام شد. در اتحاد جماهیر شوروی، همانطور که قبلا ذکر شد، یک موتور جت رم جت نصب شده بر روی یک هواپیمای جنگنده آزمایش شد.
در ایتالیا، در آگوست 1940، اولین پرواز 10 دقیقه ای هواپیمای جت تک هواپیمای Campini-Caproni SS-2 انجام شد. این هواپیما مجهز به موتور جت به اصطلاح موتور کمپرسور بود (این نوع موتور جت در بررسی موتورهای جت مورد توجه قرار نگرفت ، زیرا معلوم شد که سودآور نیست و گسترده نبود). هوا از طریق یک سوراخ مخصوص در قسمت جلوی بدنه وارد لوله ای با مقطع متغیر می شود، جایی که توسط یک کمپرسور فشرده می شود، که چرخش را از یک موتور هواپیمای پیستونی ستاره ای شکل با قدرت 440 اسب بخار که در پشت آن قرار دارد، فشرده می کند. آی تی.
سپس جریان یابد هوای فشردهاین موتور پیستونی را شسته است خنک کننده هواو کمی گرم شد قبل از ورود به محفظه احتراق، هوا با آن مخلوط شد گازهای خروجیاز این موتور در محفظه احتراق، جایی که سوخت تزریق می شد، در نتیجه احتراق آن، دمای هوا حتی بیشتر شد.
مخلوط گاز و هوا که از نازل در بدنه عقب جاری می شود، نیروی رانش جت این نیروگاه را ایجاد کرده است. سطح مقطع خروجی نازل جت توسط یک مخروط کنترل می شد که می توانست در امتداد محور نازل حرکت کند. کابین خلبان در بالای بدنه بالای یک لوله جریان هوا که از کل بدنه عبور می کرد قرار داشت. این هواپیما در نوامبر 1941 از میلان به رم پرواز کرد (با یک فرود میانی در پیزا برای سوخت گیری) که 2.5 ساعت طول کشید و میانگین سرعت پرواز آن 210 کیلومتر در ساعت بود.

همانطور که می بینیم، یک هواپیمای جت با موتوری که طبق این طراحی ساخته شده بود ناموفق بود: از کیفیت اصلی یک هواپیمای جت - توانایی رسیدن به سرعت بالا محروم شد. به علاوه مصرف سوخت آن بسیار بالا بود.
در ماه مه 1941، اولین پرواز آزمایشی هواپیمای آزمایشی Gloucester "E-28/39" با موتور توربوجت با کمپرسور گریز از مرکز طراحی شده توسط ویتل در انگلستان انجام شد.
این موتور با سرعت 17 هزار دور در دقیقه نیروی رانشی در حدود 3800 نیوتن ایجاد کرد. هواپیمای آزمایشی یک جنگنده تک سرنشین با موتور تک توربوجت بود که در بدنه پشت کابین خلبان قرار داشت. این هواپیما دارای ارابه فرود سه چرخ بود که در هنگام پرواز جمع می شد.

یک سال و نیم بعد، در اکتبر 1942، اولین آزمایش پروازی هواپیمای جنگنده جت Ercomet P-59A آمریکایی با دو موتور توربوجت طراحی شده توسط Whittle انجام شد. این یک هواپیمای تک بال میانی با دمی بلند بود.
قسمت جلویی بدنه به شدت به جلو حرکت داده شد. این هواپیما مجهز به ارابه فرود سه چرخه بود. وزن پرواز وسیله نقلیه تقریبا 5 تن بود، سقف آن 12 کیلومتر بود. طی آزمایشات پروازی به سرعت 800 کیلومتر در ساعت رسید.

از دیگر هواپیماهای دارای موتور توربوجت در این دوره، باید به جنگنده Gloster Meteor اشاره کرد که اولین پرواز آن در سال 1943 انجام شد. این هواپیمای تک سرنشین تمام فلزی ثابت کرد که یکی از موفق ترین جنگنده های جت آن دوره است. دو موتور توربوجت بر روی یک بال کم ارتفاع نصب شده بود. این هواپیمای جنگی سریالی به سرعت 810 کیلومتر در ساعت رسید. مدت پرواز حدود 1.5 ساعت و سقف آن 12 کیلومتر بود. این هواپیما دارای 4 توپ خودکار کالیبر 20 میلی متری بود. این خودرو قدرت مانور و کنترل خوبی در تمام سرعت ها داشت.

این هواپیما اولین جت جنگنده ای بود که در عملیات جنگی هوایی متفقین علیه موشک های V-1 آلمان در سال 1944 مورد استفاده قرار گرفت. در نوامبر 1941، نسخه ویژه رکورد این دستگاه رکورد سرعت پرواز 975 کیلومتر در ساعت را ثبت کرد.
این اولین رکورد رسمی ثبت شده توسط یک هواپیمای جت بود. در طول این پرواز رکوردشکنی، موتورهای توربوجت هر یک نیروی رانش تقریباً 16 کیلونیوتون ایجاد کردند و مصرف سوخت تقریباً 4.5 هزار لیتر در ساعت بود.

در طول جنگ جهانی دوم، چندین نوع هواپیمای جنگی با موتورهای توربوجت در آلمان توسعه و آزمایش شد. به جنگنده دو موتوره Me-262 که حداکثر سرعت 850-900 کیلومتر در ساعت (بسته به ارتفاع پرواز) و بمب افکن چهار موتوره آرادو-234 داشت اشاره می کنیم.

جنگنده Me-262 توسعه یافته ترین و توسعه یافته ترین طراحی در میان انواع متعدد آلمانی بود ماشین های جتدوره جنگ جهانی دوم این خودروی جنگی مجهز به چهار توپ 30 میلی متری خودکار بود.
در آخرین مرحله جنگ بزرگ میهنی در فوریه 1945، سه بار قهرمان اتحاد جماهیر شوروی، I. Kozhedub، در یکی از نبردهای هوایی بر فراز خاک آلمان، برای اولین بار یک جت دشمن به نام Me-262 را سرنگون کرد. در این دوئل هوایی، مزیت تعیین کننده قدرت مانور بود، نه سرعت (حداکثر سرعت جنگنده ملخی La-5 در ارتفاع 5 کیلومتری 622 کیلومتر در ساعت و جنگنده جت Me-262 در همان ارتفاع بود. حدود 850 کیلومتر در ساعت).
جالب است بدانید که اولین هواپیماهای جت آلمانی مجهز به موتورهای توربوجت با کمپرسور محوری بودند و حداکثر نیروی رانش موتور کمتر از 10 کیلونیوتون بود. در همان زمان، جنگنده‌های جت بریتانیایی مجهز به موتورهای توربوجت با کمپرسور گریز از مرکز بودند که تقریباً دو برابر نیروی رانش را توسعه می‌دادند.

قبلاً در دوره اولیه توسعه ماشین های جت، اشکال آشنای قبلی هواپیماها دستخوش تغییرات کم و بیش قابل توجهی شدند. به عنوان مثال، جنگنده جت انگلیسی Vampire با طراحی دو پرتو، بسیار غیرعادی به نظر می رسید.
حتی غیرعادی‌تر از آن، هواپیمای آزمایشی جت بال پرنده انگلیسی بود. این هواپیمای بدون بدنه و بدون دم به شکل بال ساخته شده بود که خدمه، سوخت و ... را در خود جای می داد. عناصر تثبیت کننده و کنترل نیز روی خود بال نصب شده بود. مزیت این طرح حداقل است بکشید. مشکلات شناخته شده ای در حل مشکل پایداری و کنترل پذیری Flying Wing وجود دارد.

در هنگام توسعه این هواپیما، انتظار می رفت که بال جارو شده پایداری بیشتری در پرواز داشته باشد و به طور همزمان به طور قابل توجهی نیروی پسا را ​​کاهش دهد. شرکت هوانوردی انگلیسی De Haviland که این هواپیما را ساخت، قصد داشت از آن برای مطالعه پدیده تراکم پذیری هوا و پایداری پرواز در سرعت های بالا استفاده کند. بال های این هواپیمای تمام فلزی 40 درجه بود. نیروگاه از یک موتور توربوجت تشکیل شده بود. در انتهای بال ها در فیرینگ های مخصوص چترهای ضد چرخش وجود داشت.
در می 1946، هواپیمای فلایینگ وینگ برای اولین بار در یک پرواز آزمایشی آزمایش شد. و در شهریور همان سال در یک پرواز آزمایشی دیگر دچار سانحه شد و سقوط کرد. خلبانی که آن را هدایت می کرد به طرز غم انگیزی جان باخت.

در کشور ما، در طول جنگ بزرگ میهنی، گسترده است مقالات تحقیقاتیساخت هواپیماهای جنگی با موتورهای توربوجت. جنگ وظیفه ایجاد یک هواپیمای جنگنده را با نه تنها سرعت بالا، بلکه مدت زمان پرواز قابل توجهی است: از این گذشته ، جنگنده های جت توسعه یافته با موتورهای سوخت مایع مدت پرواز بسیار کوتاهی داشتند - فقط 8-15 دقیقه. هواپیماهای جنگی با یک نیروگاه ترکیبی - موتور ملخی و جت - توسعه یافتند. به عنوان مثال، جنگنده های La-7 و La-9 مجهز به بوستر جت بودند.
کار بر روی یکی از اولین هواپیماهای جت شوروی در سال 1943-1944 آغاز شد.

این خودروی جنگی توسط یک تیم طراحی به سرپرستی ژنرال خدمات مهندسی هوانوردی آرتم ایوانوویچ میکویان ساخته شده است. این یک جنگنده I-250 با نیروگاه ترکیبی بود که از یک موتور هواپیمای پیستونی تشکیل شده بود. خنک کننده مایعنوع "VK-107 A" با یک ملخ و یک موتور جت که کمپرسور آن توسط یک موتور پیستونی می چرخید. هوا وارد ورودی هوای زیر شفت پروانه شد، از مجرای زیر کابین خلبان عبور کرد و وارد کمپرسور WRD شد. نازل های تامین سوخت و تجهیزات احتراق در پشت کمپرسور نصب شده بود. جریان جت از طریق یک نازل در پشت بدنه خارج می شد. I-250 اولین پرواز خود را در مارس 1945 انجام داد. در طول آزمایشات پرواز، سرعت قابل توجهی بیش از 800 کیلومتر در ساعت به دست آمد.
به زودی همین تیم از طراحان جنگنده جت MIG-9 را ساختند. مجهز به دو موتور توربوجت از نوع RD-20 بود. هر موتور تا 8800 نیوتن رانش را با 9.8 هزار دور در دقیقه توسعه داد. موتور نوع RD-20 با یک کمپرسور محوری و یک نازل قابل تنظیم دارای یک محفظه احتراق حلقوی با شانزده مشعل در اطراف نازل های تزریق سوخت بود. در 24 آوریل 1946، خلبان آزمایشی A.N. Grinchik اولین پرواز را با هواپیمای MIG-9 انجام داد. مانند هواپیمای BI، این ماشین از نظر طراحی با هواپیماهای پیستونی تفاوت چندانی نداشت. با این حال، جایگزینی موتور پیستونی با موتور جت سرعت را حدود 250 کیلومتر در ساعت افزایش داد. حداکثر سرعت، بیشینه سرعت MIG-9 از 900 کیلومتر در ساعت فراتر رفت. در پایان سال 1946 این دستگاه به تولید انبوه رسید.

در آوریل 1946، اولین پرواز با یک جت جنگنده طراحی شده توسط A.S. Yakovlev انجام شد. برای تسهیل انتقال به سمت تولید این هواپیماها با موتورهای توربوجت، از جنگنده پروانه محور سریال Yak-3 استفاده شد که در آن قسمت جلوی بدنه و قسمت میانی بال برای قرار دادن موتور جت تبدیل شد. این جنگنده به عنوان هواپیمای آموزشی جت برای نیروی هوایی ما مورد استفاده قرار گرفت.
در سالهای 1947-1948، جنگنده جت شوروی طراحی شده توسط A.S. Yakovlev "Yak-23" که دارای سرعت بالاتری بود، مورد آزمایش قرار گرفت.
این با نصب بر روی آن به دست آمد موتور توربوجتنوع "RD-500" که نیروی رانش را تا 16 کیلونیوتون با سرعت 14.6 هزار دور در دقیقه توسعه داد. Yak-23 یک هواپیمای تک سرنشین تمام فلزی با بال میانی بود.

هنگام ایجاد و آزمایش اولین هواپیمای جت، طراحان ما با مشکلات جدیدی مواجه شدند. معلوم شد که فقط افزایش نیروی رانش موتور برای پرواز با سرعت نزدیک به سرعت صوت کافی نیست. مطالعات تراکم پذیری هوا و شرایط وقوع امواج ضربه ای توسط دانشمندان شوروی از دهه 30 انجام شده است. آنها در سال های 1942-1946 پس از آزمایش های پروازی جنگنده جت BI و سایر ماشین های جت ما، مقیاس بزرگی به دست آوردند. در نتیجه این مطالعات، تا سال 1946 مسئله تغییر اساسی در طراحی آیرودینامیکی هواپیماهای جت پرسرعت مطرح شد. وظیفه ایجاد هواپیماهای جت با بال ها و دم های جارو شده به وجود آمد. همراه با این، مشکلات مرتبط به وجود آمد - مکانیزاسیون بال جدید، یک سیستم کنترل متفاوت و غیره مورد نیاز بود.

کار خلاقانه مداوم تیم های تحقیق، طراحی و تولید با موفقیت به پایان رسید: هواپیماهای جت جدید داخلی به هیچ وجه کمتر از فناوری هوانوردی جهانی آن دوره نبودند. در میان ماشین های جت پرسرعت ایجاد شده در اتحاد جماهیر شوروی در سال های 1946-1947، جت جنگنده طراحی شده توسط A.I. Mikoyan و M.I. Gurevich "MIG-15" با بال و دم جارو شده، به دلیل ویژگی های پروازی - تاکتیکی و عملیاتی بسیار برجسته است. . استفاده از بال و دم جارو شده، سرعت پرواز افقی را بدون تغییر قابل توجهی در پایداری و قابلیت کنترل آن افزایش داد. افزایش سرعت هواپیما نیز با افزایش منبع تغذیه آن بسیار تسهیل شد: یک موتور توربوجت جدید با کمپرسور گریز از مرکز RD-45 با رانش حدود 19.5 کیلونیوتون با سرعت 12 هزار دور در دقیقه روی آن نصب شد. سرعت افقی و عمودی این دستگاه از هر چیزی که قبلاً در هواپیماهای جت به دست آمده بود بیشتر بود.
خلبانان آزمایشی قهرمانان اتحاد جماهیر شوروی I.T. Ivashchenko و S.N. Anokhin در آزمایش و تنظیم دقیق هواپیما شرکت کردند. این هواپیما اطلاعات تاکتیکی پرواز خوبی داشت و عملیات آن آسان بود. به دلیل استقامت استثنایی، سهولت نگهداری و سهولت کنترل، نام مستعار "هواپیما سرباز" را دریافت کرد.
دفتر طراحی که تحت رهبری S.A. Lavochkin کار می کرد، همزمان با عرضه MIG-15، یک جت جنگنده جدید به نام La-15 ایجاد کرد. این یک بال جارو شده در بالای بدنه داشت. این هواپیما دارای سلاح های قدرتمندی بود. از بین تمام جنگنده های بال سوئیت که در آن زمان وجود داشت، لا-15 کمترین وزن پروازی را داشت. به لطف این، هواپیمای La-15 با موتور RD-500، که نیروی رانش کمتری نسبت به موتور RD-45 نصب شده روی MIG-15 داشت، تقریباً اطلاعات تاکتیکی پروازی مشابه MIG-15 را داشت. 15 اینچ.

رفت و برگشت و مشخصات ویژه بال ها و دم هواپیماهای جت به طور چشمگیری مقاومت هوا را در هنگام پرواز با سرعت صوت کاهش داد. اکنون، در طول یک بحران موج، مقاومت نه 8-12 برابر، بلکه تنها 2-3 برابر افزایش یافته است. این با اولین پروازهای مافوق صوت هواپیماهای جت شوروی تأیید شد.

کاربرد فناوری جت در هوانوردی غیرنظامی

به زودی موتورهای جت در هواپیماهای هوانوردی غیرنظامی نصب شدند.
در سال 1955، هواپیمای جت مسافربری چند صندلی "Kometa-1" شروع به عملیات در خارج از کشور کرد. این خودروی سواری با چهار موتور توربوجت سرعتی در حدود 800 کیلومتر در ساعت در ارتفاع 12 کیلومتری داشت. این هواپیما می توانست 48 مسافر را حمل کند.
برد پرواز حدود 4 هزار کیلومتر بود. وزن با مسافر و عرضه کامل سوخت 48 تن بود. طول بالها که دارای جاروب اندکی و نیم رخ نسبتاً نازک است 35 متر است. مساحت بال 187 متر مربع، طول هواپیما 28 متر است. اما پس از سانحه بزرگ این هواپیما در دریای مدیترانه، عملیات آن متوقف شد. به زودی، یک نسخه طراحی از این هواپیما، "Kometa-3" شروع به استفاده کرد.

اطلاعات جالب در مورد یک هواپیمای مسافربری آمریکایی با چهار هواپیما است موتورهای توربوپراپلاکهید الکترا، برای 69 نفر (شامل خدمه دو خلبان و یک مهندس پرواز) طراحی شده است. عدد صندلی های سرنشینقابل افزایش به 91. کابین آب بندی شده، درب ورودی دوبل. سرعت کروزسرعت این خودرو 660 کیلومتر در ساعت است. وزن خالی هواپیما 24.5 تن، وزن پرواز 50 تن، شامل 12.8 تن سوخت برای پرواز و 3.2 تن سوخت یدکی است. سوخت‌گیری و سرویس‌دهی به هواپیما در فرودگاه‌های میانی 12 دقیقه طول کشید. تولید این هواپیما در سال 1957 آغاز شد.

از سال 1954 شرکت آمریکایی بوئینگ هواپیمای بوئینگ 707 را با چهار موتور توربوجت آزمایش می کند. سرعت هواپیما 800 کیلومتر در ساعت، ارتفاع پرواز 12 کیلومتر، برد 4800 کیلومتر است. این هواپیما برای استفاده در هوانوردی نظامی به عنوان "تانکر هوایی" - برای سوخت گیری هواپیماهای جنگی در هوا در نظر گرفته شده بود، اما می تواند برای استفاده در حمل و نقل هوایی غیرنظامی نیز تبدیل شود. در حالت دوم، خودرو می تواند 100 صندلی سرنشین داشته باشد.
در سال 1959 هواپیمای مسافربری فرانسوی کاراول شروع به کار کرد. این هواپیما دارای یک بدنه گرد به قطر 3.2 متر بود که مجهز به یک محفظه تحت فشار به طول 25.4 متر بود. این محفظه قرار دارد کابین مسافربرای 70 صندلی هواپیما دارای یک بال جاروب شده بود که با زاویه 20 درجه به عقب متمایل شده بود. وزن برخاست هواپیما 40 تن است. نیروگاه شامل دو موتور توربوجت با نیروی رانش 40 کیلونیوتون بود. سرعت این هواپیما حدود 800 کیلومتر در ساعت بود.
در اتحاد جماهیر شوروی ، قبلاً در سال 1954 ، در یکی از خطوط هوایی ، تحویل محموله و پست فوری توسط هواپیماهای جت Il-20 با سرعت بالا انجام شد.

از بهار سال 1955، هواپیماهای پستی و باری جت Il-20 شروع به پرواز در مسیر هوایی مسکو-نووسیبیرسک کردند. در هواپیماها ماتریس هایی از روزنامه های پایتخت وجود دارد. به لطف استفاده از این هواپیما، ساکنان نووسیبیرسک روزنامه های مسکو را در همان روز با مسکوئی ها دریافت کردند.

در جشنواره هوانوردی در 3 ژوئیه 1955 در فرودگاه توشینسکی در نزدیکی مسکو، یک هواپیمای مسافربری جت جدید طراحی شده توسط A.N. Tupolev "TU-104" برای اولین بار نمایش داده شد.
این هواپیما با دو موتور توربوجت با نیروی رانش هر کدام 80 کیلونیوتون دارای اشکال آیرودینامیکی عالی بود. این می تواند 50 مسافر را حمل کند، و در نسخه توریستی - 70. ارتفاع پرواز از 10 کیلومتر فراتر رفت، وزن پرواز 70 تن بود. این هواپیما دارای عایق صوتی و حرارتی عالی بود. خودرو مهر و موم شده بود؛ هوا از کمپرسورهای توربوجت به داخل کابین برده می شد. در صورت خرابی یکی از موتورهای توربوجت، هواپیما می تواند به پرواز در موتور دیگر ادامه دهد. برد پرواز بدون توقف 3000-3200 کیلومتر بود. سرعت پرواز می تواند به 1000 کیلومتر در ساعت برسد.

در 15 سپتامبر 1956، یک هواپیمای Tu-104 اولین پرواز منظم خود را با مسافران در مسیر مسکو - ایرکوتسک انجام داد. این هواپیما پس از 7 ساعت و 10 دقیقه پرواز، پس از طی مسافت 4570 کیلومتری با فرود در اومسک، در ایرکوتسک به زمین نشست. زمان سفر در مقایسه با پرواز با هواپیماهای پیستونی تقریباً سه برابر کاهش یافت. در 13 فوریه 1958، هواپیمای Tu-104 اولین پرواز (فنی) خود را در خط هوایی مسکو-ولادیووستوک، یکی از طولانی ترین پروازهای کشورمان، انجام داد.

"TU-104" هم در کشور ما و هم در خارج از کشور بسیار مورد استقبال قرار گرفت. کارشناسان خارجی که در مطبوعات صحبت می کردند اظهار داشتند که با شروع حمل و نقل منظم مسافران در هواپیماهای جت TU-104، اتحاد جماهیر شوروی در عملیات انبوه هواپیماهای توربوجت مسافربری دو سال از ایالات متحده، انگلیس و سایر کشورهای غربی جلوتر بود. هواپیماهای جت بوئینگ 707 آمریکایی و انگلیسی "Comet-IV" تنها در پایان سال 1958 وارد خطوط هوایی شدند و "Caravel" فرانسوی - در سال 1959.
هوانوردی غیرنظامی نیز از هواپیماهایی با موتورهای توربوپراپ استفاده می کرد. این نیروگاه از نظر طراحی شبیه به موتورهای توربوجت است، اما دارای یک پروانه هوا بر روی همان محور با توربین و کمپرسور در قسمت جلوی موتور است. توربین در اینجا به گونه ای طراحی شده است که گازهای داغی که از محفظه های احتراق وارد توربین می شوند، بیشترین انرژی خود را به آن می دهند. کمپرسور به طور قابل توجهی کمتر از انرژی تولید شده توسط توربین گاز مصرف می کند و نیروی اضافی توربین به محور پروانه منتقل می شود.

TVD یک نوع متوسط ​​نیروگاه هوایی است. اگرچه گازهای خروجی از توربین از طریق یک نازل تخلیه می‌شوند و واکنش آن‌ها مقداری نیروی رانش ایجاد می‌کند، بیشتر نیروی رانش توسط پروانه عامل ایجاد می‌شود، درست مانند یک هواپیمای پروانه‌دار معمولی.
موتور تئاتر در هوانوردی جنگی گسترده نشده است، زیرا نمی تواند همان سرعت موتورهای جت خالص را ارائه دهد. همچنین در خطوط سریع هوانوردی غیرنظامی که سرعت عامل تعیین کننده است و مسائل مربوط به کارایی و هزینه پرواز در پس زمینه محو می شود، نامناسب است. اما توصیه می شود از هواپیماهای توربوپراپ در مسیرهایی با طول های مختلف استفاده کنید، پروازهایی که در طول آنها با سرعت حدود 600-800 کیلومتر در ساعت انجام می شود. باید در نظر گرفت که همانطور که تجربه نشان داده است، حمل و نقل مسافران در مسافت 1000 کیلومتری 30 درصد ارزان تر از هواپیماهای ملخی دار با موتور هواپیماهای پیستونی است.
در سالهای 1956-1960، بسیاری از هواپیماهای جدید با موتورهای تئاتر در اتحاد جماهیر شوروی ظاهر شدند. از جمله آنها "TU-114" (220 مسافر)، "An-10" (100 مسافر)، "An-24" (48 مسافر)، "IL-18" (89 مسافر).