موتور جت جریان مستقیم. موتور جت چگونه کار می کند؟ موتور جت کجا استفاده می شود؟

یک فن در جلوی موتور جت قرار دارد. او هوا را از محیط خارجیمکیدن آن به داخل توربین در موتورهای مورد استفاده در موشک، هوا جایگزین اکسیژن مایع می شود. این پنکه مجهز به پره های تیتانیومی با شکل خاصی است.

آنها سعی می کنند فضای فن را به اندازه کافی بزرگ کنند. این قسمت از سیستم علاوه بر ورودی هوا، در خنک سازی موتور نیز نقش دارد و از محفظه های آن در برابر تخریب محافظت می کند. پشت فن کمپرسور است. هوا را به داخل محفظه احتراق تحت فشار قرار می دهد.

یکی از اصلی ترین عناصر ساختاریموتور جت - محفظه احتراق. در آن سوخت با هوا مخلوط شده و مشتعل می شود. این مخلوط مشتعل می شود و با گرم شدن شدید اعضای بدن همراه است. مخلوط سوختتحت دمای بالا منبسط می شود. در واقع یک انفجار کنترل شده در موتور رخ می دهد.

از محفظه احتراق مخلوط سوخت و هوا وارد توربین می شود که از پره های زیادی تشکیل شده است. جریان جت با نیرویی به آنها فشار می آورد و توربین را در چرخش قرار می دهد. نیرو به شفت، کمپرسور و فن منتقل می شود. یک سیستم بسته تشکیل می شود که عملکرد آن فقط به تامین ثابت مخلوط سوخت نیاز دارد.

آخرین جزئیات موتور جت یک نازل است. یک جریان گرم از توربین در اینجا وارد می شود و یک جریان جت را تشکیل می دهد. این قسمت از موتور نیز از فن تامین می شود هوای سرد. این به خنک کردن کل ساختار کمک می کند. جریان هوا از یقه نازل محافظت می کند اثرات مضرجریان جت، از ذوب شدن قطعات جلوگیری می کند.

موتور جت چگونه کار می کند

سیال کار موتور راکتیو است. او بسیار سرعت بالااز نازل خارج می شود. این یک نیروی واکنشی ایجاد می کند که کل دستگاه را در جهت مخالف هل می دهد. نیروی کشش صرفاً با عمل جت و بدون هیچ گونه حمایتی بر روی بدنه های دیگر ایجاد می شود. این ویژگی موتور جت امکان استفاده از آن را به عنوان نیروگاهبرای موشک، هواپیما و فضاپیما.

تا حدی، عملکرد یک موتور جت با عملکرد یک جت آب که از شیلنگ جاری می شود، قابل مقایسه است. زیر فشار عظیممایع از طریق آستین به انتهای باریک شلنگ وارد می شود. سرعت آب خروجی از شیلنگ بیشتر از داخل شیلنگ است. این یک نیروی فشار معکوس ایجاد می کند که به آتش نشان اجازه می دهد تا شیلنگ را تنها با سختی زیاد نگه دارد.

تولید موتورهای جت شاخه خاصی از فناوری است. از آنجایی که دمای سیال کار در اینجا به چندین هزار درجه می رسد، قطعات موتور از فلزات با استحکام بالا و آن دسته از موادی ساخته می شوند که در برابر ذوب مقاوم هستند. قطعات جداگانه موتورهای جت، به عنوان مثال، از ترکیبات سرامیکی خاص ساخته می شوند.

موتور جتاختراع شده بود هانس فون اوهاین (دکتر هانس فون اوهاین)، مهندس طراح برجسته آلمانی و فرانک ویتل (سر فرانک ویتل). اولین حق ثبت اختراع برای موتور توربین گازی در حال کار در سال 1930 توسط فرانک ویتل به دست آمد. با این حال، این Ohain بود که اولین مدل کار را مونتاژ کرد.

در 2 آگوست 1939، اولین هواپیمای جت به آسمان رفت - He 178 (Heinkel 178)، مجهز به موتور HeS 3 که توسط Ohain توسعه یافته بود.

بسیار ساده و در عین حال بسیار دشوار. به سادگی طبق اصل کار: هوای بیرونی (در موتورهای موشک - اکسیژن مایع) به داخل توربین مکیده می شود، جایی که با سوخت مخلوط می شود و می سوزد، در انتهای توربین به اصطلاح تشکیل می شود. " بدنه کار” (جریان جت) که ماشین را به حرکت در می آورد.

همه چیز بسیار ساده است، اما در واقع - این یک رشته علمی کامل است، زیرا در چنین موتورهایی دمای کاربه هزاران درجه سانتیگراد می رسد. یکی از مهمترین مشکلات ساخت موتور توربوجت، ایجاد قطعات غیر قابل مصرف، از فلزات مصرفی است. اما برای درک مشکلات طراحان و مخترعان، ابتدا باید با جزئیات بیشتری مطالعه کنید دستگاه اصلیموتور

دستگاه موتور جت

قطعات اصلی موتور جت

در ابتدای توربین همیشه پنکهکه هوا را از محیط خارجی به داخل توربین می مکد. فن دارای مساحت بزرگ و تعداد زیادی پره است فرم خاصساخته شده از تیتانیوم دو وظیفه اصلی وجود دارد - ورودی هوای اولیه و خنک کردن کل موتور به طور کلی، با پمپاژ هوا بین پوسته بیرونی موتور و قطعات داخلی. این امر محفظه های اختلاط و احتراق را خنک می کند و از فرو ریختن آنها جلوگیری می کند.

بلافاصله پشت فن قدرتمند است کمپرسورکه هوا را با فشار بالا وارد محفظه احتراق می کند.

محفظه احتراقهمچنین به عنوان کاربراتور عمل می کند و سوخت را با هوا مخلوط می کند. پس از تشکیل سوخت مخلوط هوااو به آتش کشیده می شود در فرآیند احتراق، گرمایش قابل توجهی از مخلوط و قطعات اطراف و همچنین انبساط حجمی وجود دارد. در حقیقت موتور جتاز یک انفجار کنترل شده برای حرکت استفاده می کند.

محفظه احتراق یک موتور جت یکی از داغ ترین قسمت های آن است - نیاز به خنک کننده شدید دائمی دارد. اما حتی این هم کافی نیست. درجه حرارت در آن به 2700 درجه می رسد، بنابراین اغلب از سرامیک ساخته می شود.

پس از سوختن محفظه احتراق مخلوط سوخت و هوامستقیم به توربین می رود.

توربینشامل صدها پره است که توسط جریان جت تحت فشار قرار می گیرند و باعث چرخش توربین می شوند. توربین نیز به نوبه خود شفتی را که فن و کمپرسور روی آن قرار می گیرند می چرخاند. بنابراین، سیستم بسته است و برای عملکرد خود تنها به تامین سوخت و هوا نیاز دارد.

پس از توربین، جریان به سمت نازل هدایت می شود. نازل موتور جت آخرین اما نه کم اهمیت ترین قسمت موتور جت است. یک جریان جت مستقیم را تشکیل می دهد. هوای خنک دمیده شده توسط فن به سمت نازل هدایت می شود تا قسمت های داخلی موتور خنک شود. این جریان یقه نازل را از جریان جت فوق داغ محدود می کند و به آن اجازه می دهد تا ذوب شود.

بردار رانش رد شده

نازل برای موتورهای جت بسیار متفاوت است. پیشرفته ترین آنها یک نازل متحرک را در نظر می گیرد که روی موتورهایی با بردار رانش قابل انحراف ایستاده است. می تواند منقبض و منبسط شود و همچنین به زوایای قابل توجه منحرف شود و مستقیماً تنظیم و هدایت شود تند باد. این باعث می شود هواپیماهای دارای موتورهای بردار رانش بسیار قابل مانور باشند. مانور نه تنها به دلیل مکانیسم های بال، بلکه مستقیماً به موتور نیز انجام می شود.

انواع موتورهای جت

انواع مختلفی از موتورهای جت وجود دارد.

موتور جت کلاسیک F-15

موتور جت کلاسیک- دستگاه اساسی که در بالا توضیح دادیم. این عمدتا در جنگنده ها در تغییرات مختلف استفاده می شود.

توربوپراپ. در این نوع موتور، نیروی توربین از طریق یک چرخ دنده کاهش جهت چرخاندن پروانه کلاسیک هدایت می شود. چنین موتورهایی به هواپیماهای بزرگ اجازه می دهند با سرعت قابل قبولی پرواز کنند و سوخت کمتری مصرف کنند. سرعت معمولی کروز یک هواپیمای توربوپراپ 600-800 کیلومتر در ساعت در نظر گرفته می شود.

این نوع موتور نسبت به نوع کلاسیک مقرون به صرفه تر است. تفاوت اصلی این است که یک فن با قطر بزرگتر در ورودی نصب شده است که نه تنها هوا را به توربین می رساند، بلکه یک جریان به اندازه کافی قدرتمند در خارج از آن ایجاد می کند. بنابراین افزایش کارایی با بهبود کارایی حاصل می شود.

در لاینرها و هواپیماهای بزرگ استفاده می شود.

موتور اسکرام جت (رم جت)

بدون قطعات متحرک کار می کند. به دلیل کاهش سرعت جریان در برابر فیرینگ ورودی، هوا به طور طبیعی به محفظه احتراق وارد می شود.

در قطارها، هواپیماها، پهپادها و موشک های نظامی و همچنین روی دوچرخه و اسکوتر استفاده می شود.

و در نهایت - ویدیویی از موتور جت:

تصاویر از منابع مختلف گرفته شده است. روسی سازی تصاویر - آزمایشگاه ها 37.

موتورهای جت چنین وسایلی هستند که با تبدیل انرژی داخلی سوخت به انرژی جنبشی جریان های جت در سیال کار، نیروی کشش لازم برای فرآیند حرکت را ایجاد می کنند. سیال عامل به سرعت از موتور خارج می شود و طبق قانون بقای تکانه نیروی واکنشی تشکیل می شود که موتور را در جهت مخالف هل می دهد. برای پراکنده کردن سیال کار، می توان از آن به عنوان انبساط گازهایی استفاده کرد که به طرق مختلف تا دماهای بالا گرم می شوند و همچنین به روش های دیگر. فرآیندهای فیزیکیبه ویژه با شتاب ذرات باردار در میدان الکترواستاتیک.

موتورهای جت موتورهای واقعی را با ملخ ترکیب می کنند. یعنی ایجاد می کنند تلاش کششیمنحصراً از طریق تعامل با نهادهای کاری، بدون پشتیبانی، یا از طریق تماس با سایر نهادها. یعنی ارتقای خودشان را برای خودشان فراهم می کنند در حالی که سازوکارهای میانی هیچ نقشی ندارند. در نتیجه، عمدتاً برای رانش هواپیما، موشک و البته فضاپیماها استفاده می شود.

تراست موتور چیست؟

نیروی رانش موتور را نیروی واکنشی می نامند که با نیروهای دینامیکی گاز، فشار و اصطکاک اعمال شده به داخل و طرف های خارجیموتور

کشش بر اساس:

• داخلی (جت رانش)، زمانی که مقاومت خارجی در نظر گرفته نمی شود.
• کارآمد، با در نظر گرفتن مقاومت خارجی نیروگاه ها.

انرژی شروع در هواپیما یا سایر وسایل نقلیه مجهز به موتور جت (سوخت شیمیایی، سوخت هسته ای) ذخیره می شود یا می تواند از خارج به داخل جریان یابد (مثلاً انرژی خورشیدی).

جت تراست چگونه تشکیل می شود؟

برای تشکیل جت تراست (تراست موتور) که توسط موتورهای جت استفاده می شود، شما نیاز دارید:

• منابع انرژی اولیه که به انرژی جنبشی جریان های جت تبدیل می شوند.
• سیالات کاری که از موتورهای جت به صورت جریان جت خارج می شوند.
• خود موتور جت به عنوان مبدل انرژی.

چگونه بدنه کار به دست آوریم؟

برای بدست آوردن سیال کار در موتورهای جت می توان از موارد زیر استفاده کرد:

• مواد گرفته شده از محیط(به عنوان مثال، آب یا هوا)؛
• مواد موجود در مخازن وسایل نقلیه یا در اتاقک موتورهای جت؛
• مواد مخلوطی که از محیط بیرون می آیند و در وسایل نقلیه ذخیره می شوند.

موتورهای جت مدرن عمدتاً از انرژی شیمیایی استفاده می کنند. بدنه‌های کار مخلوطی از گازهای داغ هستند که محصولات حاصل از احتراق سوخت شیمیایی هستند. هنگامی که یک موتور جت کار می کند، انرژی شیمیایی حاصل از سوختن به انرژی حرارتی حاصل از احتراق تبدیل می شود. در عین حال، انرژی حرارتی گازهای داغ به انرژی مکانیکی از حرکات انتقالی جریان جت و دستگاهی که موتورها روی آن نصب می‌شوند، تبدیل می‌شود.

در موتورهای جت، جت‌های جریان هوا که وارد موتورها می‌شوند، با توربین‌های کمپرسور که با سرعت زیادی می‌چرخند، برخورد می‌کنند که هوا را از محیط می‌مکند (با استفاده از فن‌های داخلی). بنابراین، دو مشکل در حال حل است:

• ورودی هوای اولیه؛
• خنک کننده کل موتور.

پره های توربین کمپرسور هوا را تقریباً 30 بار یا بیشتر فشرده می کنند، آن را (تزریق) به داخل محفظه احتراق فشار می دهند (سیال کار تولید می شود). به طور کلی، محفظه های احتراق نقش کاربراتوری را نیز انجام می دهند و سوخت را با هوا مخلوط می کنند.

اینها می توانند، به ویژه، مخلوطی از هوا و نفت سفید، مانند موتورهای توربوجت هواپیماهای جت مدرن، یا مخلوطی از اکسیژن مایع و الکل، مانند مقداری مایع باشند. موتورهای موشکییا برخی سوخت جامد دیگر در موشک های پودری. به محض تشکیل مخلوط سوخت و هوا، با آزاد شدن انرژی به شکل گرما مشتعل می شود. بنابراین، سوخت در موتورهای جت فقط می تواند موادی باشد که در نتیجه واکنش های شیمیایی در موتورها (در حین احتراق)، گرما را آزاد می کند و در عین حال گازهای زیادی را تشکیل می دهد.

هنگام مشتعل شدن، حرارت قابل توجهی از مخلوط و قطعات اطراف با انبساط حجمی رخ می دهد. در حقیقت، موتورهای جت از انفجارهای کنترل شده برای پیشرانه استفاده می کنند. محفظه های احتراق در موتورهای جت از داغ ترین عناصر هستند. رژیم دماآنها می توانند تا 2700 درجه سانتیگراد برسند)، و آنها نیاز به خنک سازی شدید مداوم دارند.

موتورهای جت مجهز به نازل هایی هستند که از طریق آنها گازهای گرم شده که محصولات احتراق سوخت هستند با سرعت زیادی از آنها خارج می شوند. در برخی موتورها، گازها بلافاصله پس از محفظه های احتراق در نازل ها قرار دارند. این برای مثال در مورد موتورهای موشک یا رم جت صدق می کند.

موتورهای توربوجت تا حدودی متفاوت عمل می کنند. بنابراین گازها پس از محفظه‌های احتراق، ابتدا از توربین‌ها عبور می‌کنند و انرژی حرارتی خود را به آن می‌دهند. این کار به منظور به حرکت در آوردن کمپرسورها انجام می شود که برای فشرده سازی هوای جلوی محفظه احتراق استفاده می شود. در هر صورت نازل ها باقی می مانند قسمت های آخرموتورهایی که گازها از آن عبور می کنند. در واقع، آنها یک جریان جت مستقیم را تشکیل می دهند.

هوای سرد به سمت نازل ها فرستاده می شود که توسط کمپرسورها مجبور به خنک شدن قسمت های داخلی موتورها می شود. نازل های جت ممکن است بر اساس انواع موتورها دارای پیکربندی و طراحی متفاوتی باشند. بنابراین، زمانی که سرعت جریان باید بیشتر از سرعت صوت باشد، نازل ها به شکل لوله های منبسط یا ابتدا باریک و سپس منبسط می شوند (به اصطلاح نازل لاوال). فقط با لوله هایی از این پیکربندی می توان گازها را به سرعت مافوق صوت رساند که با کمک آنها هواپیماهای جت از "موانع صوتی" عبور می کنند.

بر اساس اینکه آیا محیط در عملکرد موتورهای جت دخالت دارد یا خیر، آنها را به کلاس های اصلی موتورهای جت هوایی (WRD) و موتورهای موشکی (RD) تقسیم می کنند. همه WFD ها موتورهای حرارتی هستند که سیالات کاری آنها هنگام واکنش اکسیداسیون مواد قابل احتراق با اکسیژن در توده های هوا تشکیل می شوند. ورودی از جو جریان های هوااساس بدنه های کاری WFD را تشکیل می دهند. بنابراین، وسایل نقلیه با VJD منابع انرژی (سوخت) را بر روی هواپیما حمل می کنند، اما بیشتر سیالات کار از محیط بیرون کشیده می شوند.

دستگاه های VRD عبارتند از:

• موتورهای توربوجت (TRD)؛
• موتورهای جت هوای جریان مستقیم (رمجت)؛
• موتورهای جت ضربان دار (PuVRD)؛
• موتورهای رم جت هایپرسونیک (اسکرم جت).

برخلاف موتورهای جت هوا، تمام اجزای بدنه کار RD بر روی وسایل نقلیه مجهز به موتور موشک قرار دارند. عدم تعامل ملخ با محیط و همچنین وجود تمام اجزای بدنه کار بر روی وسایل نقلیه، موتورهای موشک را برای کار در فضای بیرونی مناسب می کند. همچنین ترکیبی از موتورهای موشک وجود دارد که به نوعی ترکیبی از دو نوع اصلی است.

مختصری در مورد تاریخچه موتور جت

اعتقاد بر این است که موتور جت توسط هانس فون اوهاین و مهندس طراح برجسته آلمانی فرانک ویتل اختراع شده است. این فرانک ویتل بود که اولین اختراع یک موتور توربین گازی در حال کار را در سال 1930 دریافت کرد. با این حال، اولین مدل کار توسط خود اوهاین مونتاژ شد. در پایان تابستان سال 1939، اولین هواپیمای جت در آسمان ظاهر شد - He-178 (Heinkel-178)، که مجهز به موتور HeS 3 بود که توسط Ohain توسعه یافته بود.

موتور جت چگونه ساخته می شود؟

دستگاه موتورهای جت بسیار ساده و در عین حال بسیار پیچیده است. در اصل ساده است. بنابراین، هوای بیرونی (در موتورهای موشک - اکسیژن مایع) به داخل توربین مکیده می شود. پس از آن، شروع به مخلوط شدن با سوخت در آنجا می کند و می سوزد. در لبه توربین، به اصطلاح "جسم کار" (جریان جت که قبلا ذکر شد) تشکیل می شود که هواپیما یا فضاپیما را به حرکت در می آورد.

با همه سادگی، در واقع، این یک علم کامل است، زیرا در وسط چنین موتورهایی، دمای کار می تواند به بیش از هزار درجه سانتیگراد برسد. یکی از مهمترین مشکلات در ساخت موتورهای توربوجت، ایجاد قطعات غیر مصرفی از فلزات است که خود می توانند ذوب شوند.

در ابتدا، در مقابل هر توربین، همیشه یک فن وجود دارد که توده های هوا را از محیط به داخل توربین ها می مکد. فن ها دارای مساحت وسیعی هستند و همچنین تعداد زیادی تیغه با پیکربندی های خاص دارند که ماده آن تیتانیوم بود. بلافاصله پشت فن ها کمپرسورهای قدرتمندی قرار دارند که برای وارد کردن فشار زیاد هوا به داخل محفظه احتراق ضروری هستند. پس از محفظه های احتراق، مخلوط های سوختنی هوا و سوخت به خود توربین فرستاده می شود.

توربین ها از پره های زیادی تشکیل شده اند که توسط جریان های واکنشی تحت فشار قرار می گیرند که باعث چرخش توربین ها می شود. علاوه بر این، توربین‌ها شفت‌هایی را که فن‌ها و کمپرسورها روی آن‌ها نصب شده‌اند، می‌چرخانند. در واقع، سیستم بسته می شود و تنها به تامین سوخت و توده هوا نیاز دارد.

به دنبال توربین ها، جریان ها به سمت نازل ها هدایت می شوند. نازل های موتور جت آخرین، اما نه کم اهمیت ترین بخش در موتورهای جت هستند. آنها جریان های جت مستقیم را تشکیل می دهند. توده‌های هوای سرد به سمت نازل‌ها فرستاده می‌شوند و توسط فن‌ها برای خنک کردن «داخل» موتورها پمپ می‌شوند. این جریان ها یقه نازل ها را از جریان های جت فوق داغ محدود می کنند و اجازه ذوب شدن آنها را نمی دهند.

بردار رانش رد شده

موتورهای جت دارای نازل‌هایی با پیکربندی‌های متنوع هستند. پیشرفته ترین آنها نازل های متحرکی هستند که روی موتورهایی قرار می گیرند که دارای بردار رانش قابل انحراف هستند. آنها می توانند فشرده و منبسط شوند و همچنین در زوایای قابل توجهی منحرف شوند - به این ترتیب جریان های واکنشی مستقیماً تنظیم و هدایت می شوند. به همین دلیل، هواپیماهای دارای موتورهای دارای بردار رانش قابل انحراف بسیار قابل مانور می شوند، زیرا فرآیندهای مانور نه تنها به دلیل عملکرد مکانیسم های بال، بلکه مستقیماً توسط خود موتورها رخ می دهد.

انواع موتورهای جت

چندین نوع اصلی از موتورهای جت وجود دارد. بنابراین، موتور هواپیما در هواپیمای F-15 را می توان موتور جت کلاسیک نامید. بیشتر این موتورها عمدتاً در جنگنده هایی با تنوع گسترده ای استفاده می شوند.

موتورهای توربوپراپ دو پره

در این تنوع موتورهای توربوپراپقدرت توربین ها از طریق چرخ دنده های کاهنده به چرخش پروانه های کلاسیک هدایت می شود. وجود چنین موتورهایی باعث می شود تا هواپیماهای بزرگ با حداکثر سرعت قابل قبول پرواز کنند و در عین حال سوخت جت کمتری مصرف کنند. طبیعی سرعت کروزهواپیماهای توربوپراپ می توانند 600-800 کیلومتر در ساعت داشته باشند.

موتورهای جت توربوفن

این نوع موتور در خانواده انواع موتورهای کلاسیک مقرون به صرفه تر است. صفحه اصلی انگآنها این هستند که فن هایی با قطر بزرگ در ورودی قرار می گیرند که جریان هوا را نه تنها برای توربین ها تامین می کند، بلکه جریان های بسیار قدرتمندی را در خارج از آنها ایجاد می کند. در نتیجه، با بهبود کارایی می توان به افزایش اقتصاد دست یافت. آنها در لاینرها و هواپیماهای بزرگ استفاده می شوند.

موتورهای جت جریان مستقیم

عملکرد این نوع موتور به گونه ای است که نیازی به قطعات متحرک ندارد. توده‌های هوا به دلیل کاهش سرعت جریان در برابر فیرینگ‌های ورودی، بدون محدودیت وارد محفظه احتراق می‌شوند. در آینده، همه چیز مانند موتورهای جت معمولی انجام می شود، یعنی جریان هوا با سوخت مخلوط می شود و به عنوان جت از نازل ها خارج می شود. موتورهای اسکرام جت در قطارها، هواپیماها، هواپیماهای بدون سرنشین، موشک ها استفاده می شوند و همچنین می توانند روی دوچرخه یا اسکوتر نصب شوند.

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

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

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

اصل عملکرد موتور جت

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

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

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

مشخصات اصلی موتورهای جت

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

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

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

مرجع تاریخی

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

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

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

راکتیو حرکتی است که در آن یکی از اجزای آن با سرعت معینی از بدن جدا می شود. نیروی حاصل به خودی خود عمل می کند. به عبارت دیگر، حتی کوچکترین تماسی با اجسام خارجی ندارد.

در طبیعت

در طول تعطیلات تابستانی در جنوب، تقریباً هر یک از ما که در دریا شنا می کردیم، با چتر دریایی روبرو شدیم. اما تعداد کمی از مردم به این واقعیت فکر می کردند که این حیوانات مانند موتور جت حرکت می کنند. هنگام جابجایی برخی از انواع پلانکتون های دریایی و لارو سنجاقک می توان اصل عملکرد در طبیعت چنین سنگدانه ای را مشاهده کرد. علاوه بر این، کارایی این بی مهرگان اغلب بیشتر از ابزارهای فنی است.

چه کسی می تواند به وضوح نشان دهد که اصل کار یک موتور جت چیست؟ ماهی مرکب، اختاپوس و ساعد ماهی. حرکت مشابهی توسط بسیاری از نرم تنان دریایی دیگر انجام می شود. به عنوان مثال، کوفته ماهی را در نظر بگیرید. او آب را به داخل حفره آبشش می کشد و آن را به شدت از طریق یک قیف پرتاب می کند که آن را به عقب یا به طرفین هدایت می کند. در این حالت نرم تنان قادر به انجام حرکات در جهت صحیح است.

هنگام جابجایی گوشت خوک نیز می توان اصل کارکرد موتور جت را رعایت کرد. این حیوان دریایی آب را به یک حفره وسیع می برد. پس از آن، ماهیچه های بدن او منقبض می شود و مایع را از سوراخ پشت به بیرون می راند. واکنش جت حاصل به گریس اجازه می دهد تا به جلو حرکت کند.

موشک های نیروی دریایی

اما ماهی مرکب در ناوبری جت به بزرگترین کمال دست یافته اند. به نظر می رسد حتی شکل خود موشک نیز از این حیات دریایی خاص کپی شده است. هنگامی که ماهی مرکب با سرعت کم حرکت می کند، به صورت دوره ای باله الماسی شکل خود را خم می کند. اما برای پرتاب سریع باید از «موتور جت» خودش استفاده کند. اصل عملکرد تمام عضلات و بدن او باید با جزئیات بیشتری در نظر گرفته شود.

ماهی مرکب گوشته ای عجیب و غریب دارند. این بافت ماهیچه ای است که بدن او را از هر طرف احاطه کرده است. در حین حرکت، حیوان حجم زیادی از آب را به داخل این گوشته می مکد و به شدت یک جت را از طریق یک نازل باریک خاص بیرون می زند. چنین اقداماتی به ماهی مرکب اجازه می دهد تا با سرعتی بالغ بر هفتاد کیلومتر در ساعت به سمت عقب حرکت کند. حیوان تمام ده شاخک خود را در یک بسته جمع می کند، که به بدن شکلی ساده می دهد. نازل دارای یک دریچه مخصوص است. حیوان آن را با کمک انقباض عضلانی می چرخاند. این اجازه می دهد تا حیات دریایی تغییر جهت دهد. نقش فرمان در هنگام حرکات ماهی مرکب نیز توسط شاخک های آن ایفا می شود. او آنها را به سمت چپ یا راست، پایین یا بالا هدایت می کند و به راحتی از برخورد با موانع مختلف اجتناب می کند.

گونه ای از ماهی مرکب (stenoteuthys) وجود دارد که عنوان بهترین خلبان را در میان نرم تنان به خود اختصاص داده است. اصل کار یک موتور جت را شرح دهید - و متوجه خواهید شد که چرا با تعقیب ماهی، این حیوان گاهی اوقات از آب بیرون می پرد، حتی روی عرشه کشتی هایی که در سراسر اقیانوس می روند. چگونه اتفاق می افتد؟ ماهی مرکب خلبان با قرار گرفتن در عنصر آب، حداکثر نیروی رانش جت را برای او ایجاد می کند. این به او اجازه می دهد تا بر فراز امواج در فاصله پنجاه متری پرواز کند.

اگر موتور جت را در نظر بگیریم، اصل عملکرد کدام حیوان را می توان بیشتر ذکر کرد؟ اینها، در نگاه اول، اختاپوس های گشاد هستند. شناگران آنها به سرعت ماهی مرکب نیستند، اما در صورت خطر، حتی بهترین دوندگان سرعت نیز می توانند به سرعت آنها حسادت کنند. زیست‌شناسانی که مهاجرت اختاپوس‌ها را مطالعه کرده‌اند، دریافته‌اند که حرکت آن‌ها مانند موتور جت دارای یک اصل کار است.

با هر جت آب که از قیف به بیرون پرتاب می شود، حیوان یک تکان دو یا حتی دو و نیم متری ایجاد می کند. در همان زمان، اختاپوس به روشی عجیب - به عقب - شنا می کند.

نمونه های دیگر از رانش جت

در دنیای گیاهان موشک وجود دارد. اصل یک موتور جت زمانی قابل مشاهده است که، حتی با یک لمس بسیار سبک، "خیار دیوانه" با سرعت بالااز ساقه خارج می شود و همزمان مایع چسبنده را با دانه ها دفع می کند. در این حالت خود جنین از فاصله قابل توجهی (تا 12 متر) در جهت مخالف پرواز می کند.

اصل عملکرد موتور جت را می توان در قایق نیز مشاهده کرد. اگر سنگ های سنگین از آن در جهت معینی به داخل آب پرتاب شود، حرکت در جهت مخالف آغاز می شود. همان اصل کار را دارد. فقط در آنجا به جای سنگ از گازها استفاده می شود. آنها نیروی واکنشی ایجاد می کنند که حرکت را هم در هوا و هم در فضای کمیاب فراهم می کند.

سفرهای فوق العاده

بشر از دیرباز آرزوی پرواز به فضا را داشته است. این را آثار نویسندگان علمی تخیلی نشان می دهد که ابزارهای مختلفی را برای رسیدن به این هدف ارائه کردند. به عنوان مثال، قهرمان داستان نویسنده فرانسوی هرکول ساوینین، سیرانو دو برژرک، بر روی یک گاری آهنی به ماه رسید که دائماً آهنربای قوی روی آن پرتاب می شد. مونچاوزن معروف نیز به همین سیاره رسید. یک ساقه لوبیای غول پیکر به او کمک کرد تا این سفر را انجام دهد.

پیشرانه جت در اوایل هزاره اول قبل از میلاد در چین مورد استفاده قرار گرفت. در همان زمان، لوله های بامبو که با باروت پر شده بودند، به عنوان نوعی موشک برای سرگرمی عمل می کردند. به هر حال، پروژه اولین ماشین در سیاره ما که توسط نیوتن ایجاد شد، نیز با موتور جت بود.

تاریخچه ایجاد RD

فقط در قرن 19. رویای بشر در مورد فضای بیرونی شروع به به دست آوردن ویژگی های ملموس کرد. به هر حال، در این قرن بود که انقلابی روسیه N.I. Kibalchich اولین پروژه جهان را با موتور جت ایجاد کرد. تمام اوراق توسط نارودنایا وولیا در زندان تهیه شد، جایی که او پس از سوء قصد به اسکندر به پایان رسید. اما متاسفانه در 3 آوریل 1881 کیبالچیچ اعدام شد و ایده او عملی نشد.

در آغاز قرن بیستم. ایده استفاده از موشک برای پرواز به فضا توسط دانشمند روسی K. E. Tsiolkovsky مطرح شد. برای اولین بار، کار او، شامل توصیف حرکت جسمی با جرم متغیر در قالب یک معادله ریاضی، در سال 1903 منتشر شد. بعدها، دانشمند طرح موتور جت را که توسط سوخت مایع به حرکت در می‌آید، توسعه داد.

Tsiolkovsky همچنین یک موشک چند مرحله ای اختراع کرد و ایده ایجاد شهرهای فضایی واقعی در مدار نزدیک به زمین را بیان کرد. Tsiolkovsky به طور قانع کننده ای ثابت کرد که تنها وسیله برای پرواز فضایی موشک است. یعنی دستگاهی مجهز به موتور جت، سوخت‌گیری شده با سوخت و اکسیدکننده. فقط چنین موشکی است که قادر به غلبه بر جاذبه و پرواز فراتر از جو زمین است.

اکتشافات فضایی

ایده تسیولکوفسکی توسط دانشمندان شوروی اجرا شد. آنها به سرپرستی سرگئی پاولوویچ کورولف اولین ماهواره مصنوعی زمین را پرتاب کردند. در 4 اکتبر 1957، این دستگاه توسط یک موشک با موتور جت به مدار فرستاده شد. کار RD بر اساس تبدیل انرژی شیمیایی است که توسط سوخت به جت گاز منتقل می شود و به انرژی جنبشی تبدیل می شود. در این حالت موشک در جهت مخالف حرکت می کند.

موتور جت، که اصل عملکرد آن سال هاست مورد استفاده قرار می گیرد، نه تنها در فضانوردی، بلکه در هوانوردی نیز کاربرد دارد. اما بیشتر از همه برای استفاده از آن استفاده می‌شود، پس از همه، فقط RD می‌تواند دستگاه را در فضایی که هیچ رسانه‌ای در آن وجود ندارد حرکت دهد.

موتور جت مایع

هرکسی که اسلحه ای شلیک کرده باشد یا به سادگی این روند را از کنار تماشا کرده باشد، می داند که نیرویی وجود دارد که مطمئناً لوله را به عقب می راند. علاوه بر این، زمانی که بیشتربازگشت شارژ مطمئنا افزایش خواهد یافت. موتور جت نیز به همین صورت عمل می کند. اصل عملکرد آن شبیه به عقب رانده شدن بشکه تحت عمل جت گازهای داغ است.

در مورد موشک، فرآیندی که در طی آن مخلوط مشتعل می شود، تدریجی و پیوسته است. این ساده ترین موتور سوخت جامد است. او را همه مدل سازان موشک می شناسند.

در موتور جت پیشران مایع (LRE)، مخلوطی متشکل از سوخت و اکسید کننده برای ایجاد یک سیال در حال کار یا یک جت هل دهنده استفاده می شود. آخرین، به عنوان یک قاعده، اسید نیتریک است، یا نفت سفید به عنوان سوخت در موتور موشک عمل می کند.

اصل کار موتور جت که در اولین نمونه ها بود تا به امروز حفظ شده است. فقط در حال حاضر از هیدروژن مایع استفاده می کند. هنگامی که این ماده اکسید می شود، در مقایسه با اولین موتورهای موشک پیشران مایع، 30 درصد افزایش می یابد. شایان ذکر است که ایده استفاده از هیدروژن توسط خود Tsiolkovsky ارائه شده است. با این حال، مشکلات کار با این ماده بسیار انفجاری در آن زمان به سادگی غیرقابل حل بود.

اصل کار موتور جت چیست؟ سوخت و اکسید کننده از مخازن جداگانه وارد محفظه کار می شود. سپس اجزاء به مخلوط تبدیل می شوند. می سوزد و مقدار زیادی گرما را تحت فشار ده ها اتمسفر آزاد می کند.

اجزاء به روش های مختلف وارد محفظه کار موتور جت می شوند. عامل اکسید کننده در اینجا به طور مستقیم معرفی شده است. اما سوخت مسیر طولانی تری را بین دیواره های محفظه و نازل طی می کند. در اینجا گرم می شود و در حال حاضر داشتن درجه حرارت بالا، از طریق نازل های متعدد به منطقه احتراق پرتاب می شود. علاوه بر این، جت تشکیل شده توسط نازل می شکند و یک لحظه فشار را برای هواپیما فراهم می کند. به این ترتیب می توانید بگویید که یک موتور جت اصل کار را دارد (به طور خلاصه). که در این توصیفبسیاری از مؤلفه ها ذکر نشده است، بدون آنها عملیات LRE غیرممکن خواهد بود. از جمله کمپرسورهای لازم برای ایجاد فشار مورد نیاز برای تزریق، شیرها، توربین های تامین و غیره می باشد.

استفاده مدرن

علیرغم اینکه کارکرد یک موتور جت نیاز دارد تعداد زیادیسوخت، LRE همچنان به مردم خدمت می کند. آنها به عنوان موتورهای اصلی رانش در وسایل نقلیه پرتاب و همچنین موتورهای شنتینگ برای فضاپیماها و ایستگاه های مداری مختلف استفاده می شوند. در هوانوردی از انواع دیگری از تاکسی وی استفاده می شود که ویژگی های عملکردی و طراحی کمی متفاوت دارند.

توسعه هوانوردی

از آغاز قرن بیستم تا دوره ای که دوم جنگ جهانی، مردم فقط با هواپیماهای ملخ دار پرواز می کردند. این خودروها مجهز به موتور بودند احتراق داخلی. با این حال، پیشرفت متوقف نشد. با توسعه آن، نیاز به ایجاد هواپیماهای قدرتمندتر و سریعتر وجود داشت. با این حال، در اینجا طراحان هواپیما با مشکلی به ظاهر لاینحل روبرو هستند. واقعیت این است که حتی با افزایش جزئی، جرم هواپیما به میزان قابل توجهی افزایش یافت. اما راه برون رفت از وضعیت ایجاد شده را فرانک ویل انگلیسی پیدا کرد. او اساساً خلق کرد موتور جدیدواکنشی نامیده می شود. این اختراع انگیزه قدرتمندی به توسعه هوانوردی داد.

اصل عملکرد موتور جت هواپیما شبیه به عملکرد شلنگ آتش نشانی است. شلنگ آن دارای انتهای مخروطی است. جریان آب از طریق یک دهانه باریک، سرعت آن را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. نیروی فشار برگشتی ایجاد شده در این حالت به قدری قوی است که آتش نشان به سختی می تواند شلنگ را در دستان خود نگه دارد. این رفتار آب می تواند اصل عملکرد موتور جت هواپیما را نیز توضیح دهد.

تاکسی وی با جریان مستقیم

این نوع موتور جت ساده ترین است. می توانید آن را به شکل لوله ای با انتهای باز تصور کنید که روی یک هواپیمای متحرک نصب شده است. در مقابل سطح مقطع آن منبسط می شود. با توجه به این طراحی، هوای ورودی سرعت آن را کاهش می دهد و فشار آن افزایش می یابد. عریض ترین نقطه چنین لوله ای محفظه احتراق است. این جایی است که سوخت تزریق می شود و سپس می سوزد. چنین فرآیندی به گرم شدن گازهای تشکیل شده و انبساط قوی آنها کمک می کند. این امر نیروی رانش موتور جت را ایجاد می کند. این گاز توسط همه گازهای مشابه زمانی که با نیرویی از انتهای باریک لوله منفجر می شود تولید می شود. این نیروی رانش است که باعث می شود هواپیما پرواز کند.

مسائل استفاده

موتورهای اسکرام جت دارای معایبی هستند. آنها فقط می توانند روی هواپیماهایی که در حال حرکت هستند کار کنند. یک هواپیما در حال استراحت نمی تواند توسط تاکسی وی های جریان مستقیم فعال شود. برای بلند کردن چنین هواپیمایی به هوا، به هر موتور راه اندازی دیگری نیاز است.

راه حل

اصل عملکرد موتور جت هواپیمای نوع توربوجت که عاری از کاستی های تاکسی وی جریان مستقیم است، به طراحان هواپیما اجازه می دهد تا پیشرفته ترین را ایجاد کنند. هواپیما. این اختراع چگونه کار می کند؟

عنصر اصلی در موتور توربوجت است توربین گازی. با کمک آن فعال می شود کمپرسور هوا، از آن عبور می کند هوای فشردهبه اتاق ویژه فرستاده می شود. محصولات به دست آمده در نتیجه احتراق سوخت (معمولا نفت سفید) روی پره های توربین می افتند که آن را به حرکت در می آورد. علاوه بر این، جریان هوا-گاز به داخل نازل می رود، جایی که به سرعت های بالا شتاب می گیرد و نیروی رانش جت عظیمی ایجاد می کند.

افزایش قدرت

نیروی رانش واکنشی می تواند در مدت زمان کوتاهی به طور قابل توجهی افزایش یابد. برای این کار از پس سوز استفاده می شود. این تزریق مقدار اضافی سوخت به جریان گازی است که از توربین خارج می شود. اکسیژن استفاده نشده در توربین به احتراق نفت سفید کمک می کند که نیروی رانش موتور را افزایش می دهد. بر سرعت های بالاافزایش ارزش آن به 70٪ و برای موارد کوچک - 25-30٪ می رسد.