ASV Jūras spēki nākotnē plāno modernizēt gāzturbīnu piedziņas sistēmas, kas pašlaik uzstādītas tās lidmašīnās un kuģos, aizstājot parastos Braitona cikla dzinējus ar rotācijas detonācijas dzinējiem. Paredzams, ka tas ļaus ietaupīt degvielu aptuveni 400 miljonu dolāru apmērā gadā. Taču sērijveida jauno tehnoloģiju izmantošana ir iespējama, pēc ekspertu domām, ne ātrāk kā pēc desmit gadiem.
Rotācijas jeb rotējošo dzinēju izstrādi Amerikā veic ASV Jūras spēku pētniecības laboratorija. Pēc sākotnējām aplēsēm jaunajiem dzinējiem būs vairāk jaudas, un arī par aptuveni ceturtdaļu ekonomiskāks parastie dzinēji. Tajā pašā laikā spēkstacijas darbības pamatprincipi paliks nemainīgi - gāzes no sadegušās degvielas ieplūdīs gāzes turbīnā, rotējot tās lāpstiņas. Pat salīdzinoši tālā nākotnē, kad visa ASV flote tiks darbināta ar elektrību, saskaņā ar ASV Jūras spēku laboratorijas datiem, gāzes turbīnas, zināmā mērā pārveidotas, joprojām būs atbildīgas par enerģijas ražošanu.
Atgādiniet, ka pulsējošā gaisa izgudrojums reaktīvo dzinēju ir deviņpadsmitā gadsimta beigās. Izgudrojuma autors bija zviedru inženieris Martins Vibergs. Jaunas spēkstacijas kļuva plaši izplatītas Otrā pasaules kara laikā, lai gan tās savā ziņā bija ievērojami zemākas tehniskās specifikācijas lidmašīnu dzinēji, kas pastāvēja tajā laikā.
Jāpiebilst, ka uz Šis brīdis laikā Amerikas flotē ir 129 kuģi, kas izmanto 430 gāzes turbīnu dzinēji. Katru gadu izmaksas par to nodrošināšanu ar degvielu ir aptuveni 2 miljardi dolāru. Nākotnē, kad mūsdienīgi dzinēji tiks aizstāti ar jauniem, un mainīsies arī izmaksu apjoms degvielas komponentei.
Dzinēji iekšējā degšana pašlaik lietotās darbojas Braitona ciklā. Ja mēs dažos vārdos definējam šī jēdziena būtību, tad tas viss nonāk līdz secīgai oksidētāja un degvielas sajaukšanai, iegūtā maisījuma tālākai saspiešanai, pēc tam dedzināšanai un sadedzināšanai ar sadegšanas produktu izplešanos. Šo izplešanos precīzi izmanto, lai iedarbinātu, pārvietotu virzuļus, pagrieztu turbīnu, tas ir, veiktu mehāniskas darbības, nodrošinot pastāvīgu spiedienu. Degvielas maisījuma sadegšanas process pārvietojas ar zemskaņas ātrumu - šo procesu sauc par daflagrāciju.
Runājot par jauniem dzinējiem, zinātnieki tajos plāno izmantot sprādzienbīstamu sadegšanu, tas ir, detonāciju, kurā degšana notiek virsskaņas ātrumā. Un, lai gan pašlaik detonācijas parādība vēl nav pilnībā izpētīta, ir zināms, ka ar šāda veida degšanu rodas triecienvilnis, kas, izplatoties caur degvielas un gaisa maisījumu, izraisa ķīmisku reakciju, kuras sekas ir ir diezgan liela siltumenerģijas daudzuma izdalīšanās. Kad triecienvilnis iziet cauri maisījumam, tas uzsilst, kas izraisa detonāciju.
Jauna dzinēja izstrādē plānots izmantot noteiktus izstrādnes, kas iegūtas detonācijas pulsējoša dzinēja izstrādes procesā. Tās darbības princips ir tāds, ka iepriekš saspiests degvielas maisījums tiek ievadīts sadegšanas kamerā, kur tas tiek aizdedzināts un detonēts. Degšanas produkti izplešas sprauslā, veicot darbību mehāniskās darbības. Tad viss cikls atkārtojas no sākuma. Bet pulsējošo motoru trūkums ir pārāk zems riteņbraukšanas biežums. Turklāt šo motoru dizains kļūst sarežģītāks, palielinoties pulsāciju skaitam. Tas ir saistīts ar nepieciešamību sinhronizēt to vārstu darbību, kas ir atbildīgi par degvielas maisījuma piegādi, kā arī tieši ar pašiem detonācijas cikliem. Pulsējošie dzinēji ir arī ļoti trokšņaini, to darbībai nepieciešams liels degvielas daudzums, un darbs ir iespējams tikai ar nemainīgu degvielas iesmidzināšanu.
Ja salīdzinām detonācijas rotācijas dzinējus ar pulsējošiem, tad to darbības princips ir nedaudz atšķirīgs. Tātad, jo īpaši jauni dzinēji nodrošina pastāvīgu, netraucētu degvielas detonāciju sadegšanas kamerā. Šo parādību sauc par griešanos vai rotējošu detonāciju. Pirmo reizi to 1956. gadā aprakstīja padomju zinātnieks Bogdans Voitsekhovskis. Un šī parādība tika atklāta daudz agrāk, tālajā 1926. gadā. Pionieri bija briti, kuri pamanīja, ka noteiktās sistēmās ir spoža, gaiša "galva", kas kustas pa spirāli, nevis detonācijas vilnis, kam bija plakana forma.
Voitsekhovskis, izmantojot fotoreģistratoru, kuru pats projektējis, nofotografēja viļņa priekšpusi, kas pārvietojās gredzenveida sadegšanas kamerā degvielas maisījumā. Spinuma detonācija no plaknes detonācijas atšķiras ar to, ka tajā rodas viens šķērsvirziena triecienvilnis, tad seko sakarsēta gāze, kas nav reaģējusi, un jau aiz šī slāņa atrodas ķīmiskās reakcijas zona. Un tieši šāds vilnis novērš pašas kameras sadegšanu, ko Marlens Topčjans sauca par "saplacinātu virtuli".
Jāpiebilst, ka detonācijas dzinēji ir izmantoti jau agrāk. Jo īpaši mēs runājam par pulsējošu gaisa reaktīvo dzinēju, ko vācieši izmantoja Otrā pasaules kara beigās uz spārnotajām raķetēm V-1. Tā izgatavošana bija diezgan vienkārša, lietošana ir diezgan vienkārša, taču tajā pašā laikā šis dzinējs nebija īpaši uzticams svarīgu uzdevumu risināšanai.
Turklāt 2008. gadā pacēlās ar impulsa detonācijas dzinēju aprīkota eksperimentālā lidmašīna Rutang Long-EZ. Lidojums ilga tikai desmit sekundes trīsdesmit metru augstumā. Šajā laikā spēkstacija ir attīstījusi aptuveni 890 ņūtonu vilces spēku.
Eksperimentālais dzinēja modelis, ko prezentējusi ASV Jūras spēku Amerikas laboratorija, ir gredzenveida konusa formas sadegšanas kamera, kuras diametrs ir 14 centimetri degvielas pusē un 16 centimetri sprauslas pusē. Attālums starp kameras sienām ir 1 centimetrs, savukārt "caurules" garums ir 17,7 centimetri.
Kā degmaisījums tiek izmantots gaisa un ūdeņraža maisījums, kas zem 10 atmosfēru spiediena tiek ievadīts sadegšanas kamerā. Maisījuma temperatūra ir 27,9 grādi. Ņemiet vērā, ka šis maisījums ir atzīts par ērtāko spin detonācijas fenomena pētīšanai. Bet, pēc zinātnieku domām, jaunos dzinējos būs pilnīgi iespējams izmantot degvielas maisījumu, kas sastāv ne tikai no ūdeņraža, bet arī no citām degošām sastāvdaļām un gaisa.
Eksperimentālie pētījumi rotācijas dzinējs parādīja savu lielāku efektivitāti un jaudu, salīdzinot ar iekšdedzes dzinējiem. Vēl viens ieguvums ir ievērojams degvielas ietaupījums. Tajā pašā laikā eksperimenta laikā tika konstatēts, ka degvielas maisījuma sadegšana rotācijas "izmēģinājuma" dzinējā ir nevienmērīga, tāpēc ir nepieciešams optimizēt dzinēja konstrukciju.
Degšanas produktus, kas izplešas sprauslā, var savākt vienā gāzes strūklā, izmantojot konusu (tas ir tā sauktais Koandas efekts), un pēc tam šī strūkla tiek nosūtīta uz turbīnu. Šo gāzu ietekmē turbīna griezīsies. Tādējādi daļu no turbīnas darba var izmantot kuģu dzīšanai, bet daļēji enerģijas ražošanai, kas nepieciešama kuģu aprīkojumam un dažādām sistēmām.
Pašus dzinējus var ražot bez kustīgām detaļām, kas ievērojami vienkāršos to konstrukciju, kas, savukārt, samazinās spēkstacijas izmaksas kopumā. Bet tas ir tikai perspektīvā. Pirms jaunu dzinēju palaišanas masveida ražošanā ir jāatrisina daudzi sarežģīti uzdevumi, no kuriem viens ir izturīgu karstumizturīgu materiālu izvēle.
Ņemiet vērā, ka šobrīd rotācijas detonācijas dzinēji tiek uzskatīti par vienu no daudzsološākajiem dzinējiem. Tos izstrādā arī zinātnieki no Teksasas Universitātes Ārlingtonā. Viņu izveidoto spēkstaciju sauca par "dzinēju". nepārtraukta detonācija". Tajā pašā augstskolā tiek veikti pētījumi par dažāda diametra gredzenveida kameru izvēli un dažādu degvielas maisījumi, kas ietver ūdeņradi un gaisu vai skābekli dažādās proporcijās.
Šajā virzienā attīstās arī Krievija. Tātad 2011. gadā, pēc Saturna pētniecības un ražošanas asociācijas rīkotājdirektora I. Fedorova teiktā, Lyulkas zinātniskā un tehniskā centra zinātnieki izstrādā pulsējošu gaisa reaktīvo dzinēju. Darbs tiek veikts paralēli izstrādei daudzsološs dzinējs, kas nodēvēts par "Produktu 129" T-50. Turklāt Fjodorovs arī sacīja, ka asociācija veic pētījumus par nākamā posma modernu lidmašīnu izveidi, kas, domājams, ir bezpilota.
Tajā pašā laikā vadītājs neprecizēja, par kādu pulsējošu dzinēju viņš runā. Šobrīd ir zināmi trīs šādu dzinēju veidi - bezvārstu, vārstu un detonācijas. Tikmēr vispārpieņemts ir fakts, ka pulsējošus dzinējus ir visvienkāršāk un lētāk ražot.
Līdz šim vairākas lielas aizsardzības firmas veic pētījumus par pulsējošu augstas veiktspējas reaktīvo dzinēju izveidi. Starp šiem uzņēmumiem ir amerikāņu Pratt & Whitney un General Electric un franču SNECMA.
Tādējādi mēs varam izdarīt noteiktus secinājumus: jauna daudzsološa dzinēja izveidei ir zināmas grūtības. Galvenā problēma šobrīd slēpjas teorijā: kas tieši notiek, trieciendetonācijas vilnim kustoties pa apli, ir zināms tikai vispārīgi, un tas ļoti sarežģī attīstības optimizācijas procesu. Tāpēc jauna tehnoloģija, lai gan tai ir ļoti liela pievilcība, taču rūpnieciskās ražošanas mērogā tas ir diez vai realizējams.
Taču, ja pētniekiem izdosies tikt galā ar teorētiskiem jautājumiem, varēs runāt par īstu izrāvienu. Galu galā turbīnas izmanto ne tikai transportā, bet arī enerģētikā, kurā efektivitātes paaugstināšanai var būt vēl spēcīgāka ietekme.
Izmantotie materiāli:
http://science.compulenta.ru/719064/
http://lenta.ru/articles/2012/11/08/detonation/
Aviācijas vēsturi raksturo nepārtraukta cīņa par gaisa kuģu ātruma palielināšanu. Pirmais oficiāli reģistrētais pasaules ātruma rekords, kas uzstādīts 1906. gadā, bija tikai 41,3 kilometri stundā. Līdz 1910. gadam labāko lidmašīnu ātrums bija pieaudzis līdz 110 kilometriem stundā. Iznīcināšanas lidmašīna RBVZ-16, kas uzbūvēta Krievijas-Baltijas rūpnīcā vēl Pirmā pasaules kara sākuma periodā, maksimālais lidojuma ātrums bija 153 kilometri stundā. Un līdz Otrā pasaules kara sākumam tās vairs nebija atsevišķas mašīnas - tūkstošiem lidmašīnu lidoja ar ātrumu, kas pārsniedza 500 kilometrus stundā.
No mehānikas ir zināms, ka jauda, kas nepieciešama, lai nodrošinātu gaisa kuģa kustību, ir vienāda ar vilces spēka un tā ātruma reizinājumu. Tādējādi jauda palielinās proporcionāli ātruma kubam. Tāpēc, lai dubultotu ar propelleru darbināmas lidmašīnas lidojuma ātrumu, ir nepieciešams astoņas reizes palielināt tā dzinēju jaudu. Tas izraisa spēkstacijas svara pieaugumu un ievērojamu degvielas patēriņa pieaugumu. Kā liecina aprēķini, lai dubultotu gaisa kuģa ātrumu, kā rezultātā palielināsies tā svars un izmēri, ir jāpalielina jauda virzuļdzinējs 15-20 reizes.
Bet sākot no lidojuma ātruma 700-800 kilometri stundā un tuvojoties skaņas ātrumam, gaisa pretestība palielinās vēl straujāk. Turklāt propellera efektivitāte ir pietiekami augsta tikai pie lidojuma ātruma, kas nepārsniedz 700-800 kilometrus stundā. Turpinot palielināt ātrumu, tas strauji samazinās. Tāpēc, neskatoties uz visiem lidmašīnu dizaineru pūliņiem, pat labākie iznīcinātāji ar virzuļdzinējiem ar jaudu 2500-3000 Zirgu spēks maksimālais horizontālā lidojuma ātrums nepārsniedza 800 kilometrus stundā.
Kā redzat, lai apgūtu lielus augstumus un vēl vairāk palielinātu ātrumu, jauns lidmašīnas dzinējs, kuras vilce un jauda, palielinoties lidojuma ātrumam, nesamazinātos, bet gan palielinātos.
Un tika izveidots šāds dzinējs. Šis ir lidmašīnas reaktīvais dzinējs. Tas bija daudz jaudīgāks un vieglāks nekā lielgabarīta dzenskrūves darbināmas iekārtas. Šī dzinēja izmantošana galu galā ļāva aviācijai pārvarēt skaņas barjeru.
Reaktīvo dzinēju darbības princips un klasifikācija
Lai saprastu, kā darbojas reaktīvais dzinējs, atcerēsimies, kas notiek, kad tiek izšauts kāds šaujamierocis. Ikviens, kurš ir izšāvis ar šauteni vai pistoli, zina atsitiena efektu. Šāviena brīdī pulvera gāzes ar lielu spēku vienmērīgi spiežas visos virzienos. Šo spiedienu izjūt stobra iekšējās sienas, lodes vai šāviņa apakšdaļa un patronas korpusa apakšdaļa, ko tur aizbīdnis.
Spiediena spēki uz mucas sienām ir savstarpēji līdzsvaroti. Pulvera gāzu spiediens uz lodi (lādiņu) to izgrūž no šautenes (pistoles), un atsitiena cēlonis ir gāzu spiediens uz patronas korpusa apakšu.
Atsitiens ir viegli izdarāms, un tas ir nepārtrauktas kustības avots. Iedomājieties, piemēram, kājnieku smago ložmetēju uzliekam uz vieglajiem ratiem. Tad, nepārtraukti šaujot no ložmetēja, tas atsitiena triecienu ietekmē ripos virzienā, kas ir pretējs šaušanas virzienam.
Šis princips ir reaktīvo dzinēju darbības pamatā. Kustības avots reaktīvā dzinējā ir gāzes strūklas reakcija vai atsitiens.
Slēgtā traukā ir saspiesta gāze. Gāzes spiediens vienmērīgi tiek sadalīts uz trauka sienām, kas paliek nekustīgs. Bet, ja tiek noņemta viena no trauka gala sienām, saspiestā gāze, kas vēlas paplašināties, sāks ātri izplūst no cauruma.
Gāzes spiediens uz sienu, kas atrodas pretī caurumam, vairs nebūs līdzsvarots, un trauks, ja tas nav fiksēts, sāks kustēties. Ir svarīgi atzīmēt, ka jo lielāks ir gāzes spiediens, jo lielāks ir tās aizplūšanas ātrums un jo ātrāk kuģis pārvietosies.
Lai darbinātu reaktīvo dzinēju, pietiek tvertnē sadedzināt šaujampulveri vai citu degošu vielu. Tad pārmērīgais spiediens traukā liks gāzēm nepārtraukti plūst sadegšanas produktu strūklas veidā atmosfērā ar ātrumu, kas ir lielāks, jo augstāks ir spiediens pašā rezervuārā un zemāks spiediens ārpusē. Gāzu aizplūšana no trauka notiek spiediena spēka ietekmē, kas sakrīt ar strūklas virzienu, kas izplūst cauri caurumam. Līdz ar to neizbēgami parādīsies cits vienāda lieluma un pretējā virziena spēks. Viņa liks tankam kustēties.
Šo spēku sauc par spēku strūklas vilce.
Visus reaktīvos dzinējus var iedalīt vairākās galvenajās klasēs. Apsveriet reaktīvo dzinēju grupēšanu pēc tajos izmantotā oksidētāja veida.
Pirmajā grupā ietilpst reaktīvie dzinēji ar savu oksidētāju, tā sauktie raķešu dzinēji. Šo grupu savukārt veido divas klases: PRD - pulvera reaktīvie dzinēji un LRE - šķidruma reaktīvie dzinēji.
Propelenta reaktīvos dzinējos degviela vienlaikus satur degvielu un tās sadegšanai nepieciešamo oksidētāju. Vienkāršākā PRD ir labi zināmā uguņošanas raķete. Šādā dzinējā šaujampulveris izdeg dažu sekunžu vai pat sekundes daļu laikā. Šajā gadījumā izveidotā strūklas vilce ir diezgan nozīmīga. Degvielas padevi ierobežo sadegšanas kameras tilpums. 
Strukturāli PRD ir ārkārtīgi vienkāršs. To var izmantot kā instalāciju, kas ilgstoši nedarbojas, bet tomēr rada pietiekami lielu vilces spēku.
Šķidrās degvielas reaktīvos dzinējos degvielas sastāvs satur dažus uzliesmojošs šķidrums(parasti petroleju vai spirtu) un šķidru skābekli vai kādu skābekli saturošu vielu (piemēram, ūdeņraža peroksīdu vai slāpekļskābi). Skābekli vai tā aizstājēju, kas nepieciešams degvielas sadegšanai, parasti sauc par oksidētāju. LRE darbības laikā degviela un oksidētājs tiek nepārtraukti ievadīti sadegšanas kamerā; sadegšanas produkti tiek izvadīti uz āru caur sprauslu.
Šķidruma un pulvera reaktīvie dzinēji, atšķirībā no citiem, spēj darboties bezgaisa telpā.
Otro grupu veido gaisa reaktīvie dzinēji - WFD, izmantojot oksidētāju no gaisa. Tos savukārt iedala trīs klasēs: reaktīvie dzinēji (ramjet), pulsējošie reaktīvie dzinēji (puVRD) un turboreaktīvie dzinēji (turboreaktīvie dzinēji).
Tiešās plūsmas (vai bez kompresora) ŪSD degviela tiek sadedzināta sadegšanas kamerā atmosfēras gaisā, ko saspiež tās paša ātruma spiediens. Gaiss tiek saspiests saskaņā ar Bernulli likumu. Saskaņā ar šo likumu, kad šķidrums vai gāze pārvietojas pa izplešanās kanālu, strūklas ātrums samazinās, kā rezultātā palielinās gāzes vai šķidruma spiediens.
Lai to izdarītu, ramjet ir difuzors - izplešanās kanāls, caur kuru atmosfēras gaiss nonāk sadegšanas kamerā.
Sprauslas izplūdes daļas laukums parasti ir daudz lielāks nekā difuzora ieplūdes sekcijas laukums. Turklāt spiediens pa difuzora virsmu tiek sadalīts atšķirīgi, un tam ir lielākas vērtības nekā uz sprauslas sieniņām. Visu šo spēku darbības rezultātā rodas reaktīvā vilce.
Tiešās plūsmas ŪSD efektivitāte pie lidojuma ātruma 1000 kilometri stundā ir aptuveni 8-9%. Un, palielinoties šim ātrumam par 2, efektivitāte dažos gadījumos var sasniegt 30% - augstāka nekā virzuļlidmašīnas dzinējam. Bet jāatzīmē, ka reaktīvai dzinējam ir būtisks trūkums: šāds dzinējs nenodrošina vilci vietā un tāpēc nevar nodrošināt neatkarīgu lidmašīnas pacelšanos.
Turboreaktīvais dzinējs (TRD) ir sarežģītāks. Lidojuma laikā pretimnākošais gaiss iet caur priekšējo ieplūdi kompresorā un tiek vairākas reizes saspiests. Kompresora saspiestais gaiss nonāk sadegšanas kamerā, kur tiek iesmidzināta šķidrā degviela (parasti petroleja); šī maisījuma sadegšanas laikā radušās gāzes tiek padotas uz gāzturbīnas lāpstiņām.
Turbīnas disks ir uzstādīts uz tās pašas vārpstas kā kompresora ritenis, tāpēc karstās gāzes, kas iet cauri turbīnai, liek tam griezties kopā ar kompresoru. No turbīnas gāzes nonāk sprauslā. Šeit to spiediens samazinās, un to ātrums palielinās. Gāzes strūkla, kas atstāj dzinēju, rada strūklas vilci.
Atšķirībā no ramjeta WFD, turboreaktīvais dzinējs spēj attīstīt vilci pat tad, ja darbojas uz vietas. Viņš var patstāvīgi nodrošināt gaisa kuģa pacelšanos. Lai iedarbinātu turboreaktīvo dzinēju, tiek izmantotas īpašas palaišanas ierīces: elektriskie starteri un gāzes turbīnu starteri.
Turboreaktīvo dzinēju efektivitāte līdz pat skaņas lidojuma ātrumam ir daudz augstāka nekā tiešās plūsmas reaktīvajam dzinējam. Un tikai virsskaņas ātrumā 2000 kilometru stundā degvielas patēriņš abu veidu dzinējiem kļūst aptuveni vienāds.
Īsa reaktīvo aviācijas attīstības vēsture
Slavenākais un vienkāršākais reaktīvais dzinējs ir pulvera raķete, kas izgudrota pirms daudziem gadsimtiem senajā Ķīnā. Protams, pulvera raķete izrādījās pirmais reaktīvais dzinējs, ko mēģināja izmantot kā lidmašīnu spēkstaciju.
30. gadu pašā sākumā PSRS sākās darbs, kas saistīts ar lidmašīnu reaktīvo dzinēju izveidi. Padomju inženieris F. A. Zanders tālajā 1920. gadā izteica ideju par augstumu raķešu lidmašīna. Tā OR-2 dzinējs, kas darbojas ar benzīnu un šķidru skābekli, bija paredzēts uzstādīšanai eksperimentālā lidmašīnā.
Vācijā, piedaloties inženieriem Valle, Senger, Opel un Stammer, sākot ar 1926. gadu, sistemātiski tika veikti eksperimenti ar pulvera raķetēm, kas uzstādītas uz automašīnas, velosipēda, motorvagona un, visbeidzot, uz lidmašīnas. 1928. gadā tika iegūti pirmie praktiskie rezultāti: raķešu vagons uzrādīja ātrumu aptuveni 100 km/h, bet motorvagons – līdz 300 km/h. Tā paša gada jūnijā tika veikts pirmais lidmašīnas lidojums ar pulvera reaktīvo dzinēju. 30 m augstumā. Šī lidmašīna nolidoja 1,5 km., Turoties gaisā tikai vienu minūti. Nedaudz vairāk kā gadu vēlāk lidojums tika atkārtots, un tika sasniegts lidojuma ātrums 150 km/h.
Līdz 1930. gadu beigām, in dažādas valstis veica pētījumus, projektēšanu un eksperimentālos darbus lidmašīnu ar reaktīvo dzinēju radīšanā.
1939. gadā tiešās plūsmas lidojuma testi reaktīvie dzinēji(ramjet) lidmašīnā I-15, ko projektējis Ņ.N. Poļikarpovs. Lidmašīnas apakšējās plaknēs kā papildu dzinēji tika uzstādīti I. A. Merkulova izstrādātie Ramjet dzinēji. Pirmos lidojumus veica pieredzējis izmēģinājuma pilots P.E. Loginovs. Noteiktā augstumā viņš paātrināja automašīnu līdz maksimālajam ātrumam un ieslēdza reaktīvos dzinējus. Papildu reaktīvo dzinēju vilce palielināja maksimālo lidojuma ātrumu. 1939. gadā tika izstrādāta uzticama dzinēja iedarbināšana lidojumā un degšanas procesa stabilitāte. Lidojuma laikā pilots varēja atkārtoti ieslēgt un izslēgt dzinēju un pielāgot tā vilci. 1940. gada 25. janvārī pēc rūpnīcas dzinēju testēšanas un to drošības pārbaudes daudzos lidojumos notika oficiāla pārbaude - lidmašīnas lidojums ar reaktīvo lidmašīnu. Sākot no Frunzes centrālā lidlauka Maskavā, pilots Loginovs mazā augstumā ieslēdza reaktīvos dzinējus un veica vairākus apļus virs lidlauka teritorijas.
Šie pilota Loginova lidojumi 1939. un 1940. gadā bija pirmie lidojumi ar lidmašīnu ar palīgreaktīvo dzinēju. Pēc viņa šī dzinēja testēšanā piedalījās testa piloti N.A.Sopotsko, A.V.Davydovs un A.I.Žukovs. 1940. gada vasarā šie dzinēji tika uzstādīti un pārbaudīti N. N. Poļikarpova konstruētajā iznīcinātājā I-153 Chaika. Viņi palielināja lidmašīnas ātrumu par 40-50 km / h.
Tomēr lidojuma ātrumā, ko varēja attīstīt ar propelleru darbināmām lidmašīnām, papildu nesaspiestie VJE patērēja daudz degvielas. Ramjet ir vēl viens svarīgs trūkums: šāds dzinējs nenodrošina vilces spēku un tādēļ nevar nodrošināt gaisa kuģa neatkarīgu pacelšanos. Tas nozīmē, ka lidmašīna līdzīgs dzinējs jāaprīko ar kaut kādu palīgiedarbināšanas spēkstaciju, piemēram, dzenskrūvi, pretējā gadījumā tas nepacelsies gaisā.
Mūsu gadsimta 30. gadu beigās - 40. gadu sākumā tika izstrādātas un pārbaudītas pirmās lidmašīnas ar cita veida reaktīvajiem dzinējiem.
PSRS tika veikts arī viens no pirmajiem cilvēku lidojumiem ar lidmašīnu ar šķidrās degvielas dzinēju (LPRE). Padomju pilots V. P. Fjodorovs 1940. gada februārī gaisā izmēģināja vietējā dizaina LRE. Pirms lidojumu pārbaudēm tika veikts liels sagatavošanās darbs. LRE, ko projektējis inženieris L.S. Duškins ar regulējamu vilci, izturēja visaptverošus rūpnīcas testus uz stenda. Tad tas tika uzstādīts uz S.P. Koroļeva projektētā planiera. Pēc tam, kad dzinējs veiksmīgi izturēja zemes testus uz planiera, sākās lidojuma testi. Reaktīvo lidmašīnu 2 km augstumā vilka parastā propellera lidmašīna. Šajā augstumā pilots Fjodorovs atkabina kabeli un, nolidojis kādu attālumu no velkošās lidmašīnas, ieslēdza raķešu dzinēju. Dzinējs darbojās vienmērīgi, līdz degviela bija pilnībā iztērēta. Motorlidojuma beigās pilots veiksmīgi noslīdēja un nolaidās lidlaukā.
Šie lidojuma testi bija nozīmīgs solis ceļā uz ātrgaitas reaktīvo lidmašīnu izveidi.
Drīz padomju dizaineris V.F. Bolkhovitinovs izstrādāja lidmašīnu, kurā kā spēkstacija tika izmantots L. S. Duškina šķidrās degvielas raķešu dzinējs. Neskatoties uz kara laika grūtībām, jau 1941. gada decembrī dzinējs tika uzbūvēts. Tajā pašā laikā tika izveidota arī lidmašīna. Šī pasaulē pirmā iznīcinātāja ar šķidro degvielu projektēšana un uzbūve tika pabeigta rekordīsā laikā: tikai 40 dienās. Tajā pašā laikā norisinājās gatavošanās lidojumu testiem. Pirmo testu veikšana gaisā jauna mašīna, kas saņēma zīmolu "BI", tika uzticēts izmēģinājuma pilotam kapteinim G.Ya.Bakhchivandži.
1942. gada 15. maijā notika pirmais kaujas lidmašīnas lidojums ar raķešu dzinēju. Tas bija mazs, smails deguns monoplāns ar ievelkamu šasiju un astes riteni. Fizelāžas priekšējā nodalījumā tika ievietoti divi 20 mm kalibra lielgabali, munīcija tiem un radiotehnika. Tālāk bija kabīne, ko noslēdza laterna, un degvielas tvertnes. Dzinējs atradās astes daļā. Lidojuma testi bija veiksmīgi.
Lielā gados Tēvijas karš Padomju lidmašīnu dizaineri strādāja arī pie cita veida iznīcinātājiem ar raķešu dzinējiem. Dizaineru komanda N. N. Poļikarpova vadībā izveidoja kaujas lidmašīnu Malyutka. Cita dizaineru komanda M.K.Tihonravova vadībā izstrādāja zīmola “302” reaktīvo iznīcinātāju.
Darbs pie kaujas reaktīvo lidmašīnu izveides tika plaši veikts arī ārzemēs.
1942. gada jūnijā notika pirmais Messerschmitt projektētā vācu reaktīvo iznīcinātāju Me-163 lidojums. Tikai devītā šīs lidmašīnas versija tika nodota sērijveida ražošanā 1944. gadā.
Pirmo reizi šī lidmašīna ar raķešu dzinēju tika izmantota kaujas situācijā 1944. gada vidū sabiedroto iebrukuma Francijā laikā. Tas bija paredzēts cīņai ar ienaidnieka bumbvedējiem un iznīcinātājiem virs Vācijas teritorijas. Lidmašīna bija monoplāns bez horizontālas astes, kas bija iespējams, pateicoties lielajam spārna virzienam.
Fizelāžai tika piešķirta racionalizēta forma. Lidmašīnas ārējās virsmas bija ļoti gludas. Priekšējā fizelāžas nodalījumā tika novietotas vējdzirnavas, lai darbinātu lidmašīnas elektriskās sistēmas ģeneratoru. Aizmugurējā fizelāžā tika uzstādīts dzinējs - raķešu dzinējs ar vilces spēku līdz 15 kN. Starp motora korpusu un automašīnas apvalku bija ugunsizturīga blīve. Degvielas tvertnes tika ievietotas spārnos, bet ar oksidētājiem - fizelāžas iekšpusē. Lidmašīnā nebija parastās šasijas. Pacelšanās notika ar īpašu palaišanas ratu un astes rata palīdzību. Tūlīt pēc pacelšanās šie rati tika nomesti, un astes ritenis tika ievilkts fizelāžā. Lidmašīnu vadīja ar stūri, kas uzstādīta, kā parasti, aiz ķīļa, un spārna plaknē novietotiem liftiem, kas vienlaikus bija arī eleroni. Nosēšanās tika veikta uz aptuveni 1,8 metrus garas tērauda nosēšanās slēpes ar 16 centimetrus platu sānslīdi. Parasti lidmašīna pacēlās, izmantojot tai uzstādītā dzinēja vilci. Taču, kā bija iecerējis dizainers, bija iespējams izmantot piekaramās palaišanas raķetes, kas tika nomestas pēc pacelšanās, kā arī iespēja tikt velkamam ar citu lidaparātu vēlamajā augstumā. Kad raķešu dzinējs darbojās pilnas vilces režīmā, lidmašīna varēja uzkāpt gandrīz vertikāli. Lidmašīnas spārnu platums bija 9,3 metri, tās garums bija aptuveni 6 metri. Lidojuma svars pacelšanās laikā bija 4,1 tonna, nolaižoties - 2,1 tonna; līdz ar to uz visu motorlidojuma laiku lidmašīna kļuva gandrīz divas reizes vieglāka – patērēja aptuveni 2 tonnas degvielas. Pacelšanās skrējiens bija vairāk nekā 900 metri, kāpuma ātrums bija līdz 150 metriem sekundē. Lidmašīna sasniedza 6 kilometru augstumu 2,5 minūtes pēc pacelšanās. Automašīnas griesti bija 13,2 kilometri. Plkst nepārtraukts darbs LRE lidojums ilga līdz 8 minūtēm. Parasti, sasniedzot kaujas augstumu, dzinējs nedarbojās nepārtraukti, bet periodiski, un lidmašīna vai nu plānoja, vai paātrinājās. Līdz ar to kopējais lidojuma ilgums varētu tikt palielināts līdz 25 minūtēm vai pat vairāk. Šim darbības režīmam raksturīgi ievērojami paātrinājumi: ieslēdzot raķešu dzinēju ar ātrumu 240 kilometri stundā, 800 kilometru stundā ātrumu lidmašīna sasniedza pēc 20 sekundēm (šajā laikā vidēji nolidoja 5,6 kilometrus). paātrinājums 8 metri sekundē). Netālu no zemes šī lidmašīna attīstīja maksimālo ātrumu 825 kilometri stundā, un 4-12 kilometru augstuma diapazonā tā maksimālais ātrums palielinājās līdz 900 kilometriem stundā.
Tajā pašā laika posmā vairākās valstīs tika veikts intensīvs darbs pie gaisa reaktīvo dzinēju (WFD) izveides. dažādi veidi un dizaini. Padomju Savienībā, kā jau minēts, tika pārbaudīts kaujas lidmašīnā uzstādītais tiešās plūsmas ŪSD.
Itālijā 1940. gada augustā tika veikts pirmais 10 minūšu lidojums ar vienplānu Campini-Caproni SS-2. Šajā lidmašīnā tika uzstādīts tā sauktais motora kompresora WFD (šāda veida ŪSD netika ņemts vērā reaktīvo dzinēju pārskatā, jo tas izrādījās nerentabls un nesaņēma izplatīšanu). Gaiss pa speciālu atveri fizelāžas priekšpusē iekļuva maināmas sekcijas caurulē, kur to nospieda kompresors, kas saņēma rotāciju no aizmugures novietotā zvaigžņveida virzuļlidmašīnas dzinēja ar 440 zirgspēku jaudu.
Tad plūst kompresēts gaiss nomazgāja šo gaisa dzesēšanas virzuļmotoru un nedaudz uzsildīja. Pirms ieiešanas sadegšanas kamerā gaiss tika sajaukts ar izplūdes gāzes no šī motora. Sadegšanas kamerā, kurā tika iesmidzināta degviela, tās sadegšanas rezultātā gaisa temperatūra paaugstinājās vēl vairāk.
Gāzes un gaisa maisījums, kas plūst no sprauslas aizmugurējā fizelāžā, radīja šīs spēkstacijas strūklas vilci. Strūklas sprauslas izejas sekcijas laukums tika regulēts ar konusa palīdzību, kas varēja pārvietoties pa sprauslas asi. Pilotu kabīne atradās fizelāžas augšpusē virs gaisa plūsmas caurules, kas iet cauri visai fizelāžai. 1941. gada novembrī šī lidmašīna lidoja no Milānas uz Romu (ar starpposma pieturu Pizā degvielas uzpildei), ilga 2,5 stundas un Vidējais ātrums lidojums bija 210 kilometri stundā.
Kā redzat, reaktīvā lidmašīna ar dzinēju, kas izgatavota pēc šādas shēmas, izrādījās neveiksmīga: tai tika liegta galvenā reaktīvo lidmašīnu kvalitāte - spēja attīstīt lielu ātrumu. Turklāt viņa degvielas patēriņš bija ļoti augsts.
1941. gada maijā Anglijā notika pirmais izmēģinājuma lidojums eksperimentālajai lidmašīnai Gloucester "E-28/39" ar turboreaktīvo dzinēju ar Vitla konstruētu centrbēdzes kompresoru.
Pie 17 tūkstošiem apgriezienu minūtē šis dzinējs attīstīja aptuveni 3800 ņūtonu vilces jaudu. Eksperimentālā lidmašīna bija vienvietīgs iznīcinātājs ar vienu turboreaktīvo dzinēju, kas atradās fizelāžā aiz kabīnes. Lidmašīnai bija trīsriteņu šasija, kas lidojuma laikā bija ievelkama.
Pēc pusotra gada, 1942. gada oktobrī, tika veikts pirmais amerikāņu reaktīvo iznīcinātāju Erkomet R-59A lidojuma izmēģinājums ar diviem Vitla konstruētiem turboreaktīvajiem dzinējiem. Tas bija vidēja spārna monoplāns ar augstu piestiprinātu asti.
Fizelāžas deguns bija spēcīgi virzīts uz priekšu. Lidmašīna bija aprīkota ar trīsriteņu šasiju; mašīnas lidojuma svars bija gandrīz 5 tonnas, griesti - 12 kilometri. Lidojuma testu laikā tika sasniegts 800 kilometru stundā liels ātrums.
No citām šī perioda lidmašīnām ar turboreaktīvo dzinēju jāatzīmē iznīcinātājs Gloucester Meteor, kura pirmais lidojums notika 1943.gadā. Šis vienvietīgais metāla monoplāns izrādījās viens no veiksmīgākajiem šī perioda reaktīvo iznīcinātājiem. Uz zemā konsoles spārna tika uzstādīti divi turboreaktīvie dzinēji. Sērijveida kaujas lidmašīnas attīstīja ātrumu 810 kilometri stundā. Lidojuma ilgums bija aptuveni 1,5 stundas, griesti bija 12 kilometri. Lidmašīnai bija 4 20 mm kalibra automātiskie lielgabali. Automašīnai bija laba manevrētspēja un vadāmība visos ātrumos.
Šī lidmašīna bija pirmais reaktīvais iznīcinātājs, ko izmantoja sabiedroto aviācijas kaujas gaisa operācijās cīņā pret vācu V-1 lādiņiem 1944. gadā. 1941. gada novembrī šīs mašīnas īpašā rekorda versijā tika uzstādīts pasaules lidojuma ātruma rekords - 975 kilometri stundā.
Šis bija pirmais oficiāli reģistrētais reaktīvo lidmašīnu uzstādītais rekords. Šī rekordlidojuma laikā turboreaktīvie dzinēji katrs attīstīja aptuveni 16 kiloņūtonu vilces spēku, un degvielas patēriņš atbilda plūsmas ātrumam aptuveni 4,5 tūkstoši litru stundā.
Otrā pasaules kara laikā Vācijā tika izstrādātas un izmēģinātas vairāku veidu kaujas lidmašīnas ar turboreaktīvo dzinēju. Mēs norādām uz divu dzinēju iznīcinātāju Me-262, kas attīstīja maksimālo ātrumu 850-900 kilometru stundā (atkarībā no lidojuma augstuma) un četru dzinēju bumbvedēju Arado-234.
Iznīcinātājs "Me-262" bija visattīstītākais un pabeigtākais dizains starp daudziem vācu veidiem reaktīvās mašīnas Otrā pasaules kara periods. Kaujas mašīna bija bruņota ar četriem 30 mm automātiskajiem lielgabaliem.
Lielā Tēvijas kara pēdējā posmā 1945. gada februārī trīs reizes varonis Padomju savienība I. Kožedubs vienā no gaisa kaujām virs Vācijas teritorijas pirmo reizi notrieca ienaidnieka reaktīvo lidmašīnu - "Me-262". Šajā gaisa duelī noteicošais izrādījās pārsvars manevrēšanas spējā, nevis ātrumā (La-5 dzenskrūves iznīcinātāja maksimālais ātrums 5 kilometru augstumā bija 622 kilometri stundā, bet reaktīvo iznīcinātāju Me-262. tajā pašā augstumā bija aptuveni 850 kilometri stundā).
Interesanti atzīmēt, ka pirmais vācietis reaktīvo lidmašīnu aprīkots ar turboreaktīvo dzinēju ar aksiālo kompresoru, un dzinēja maksimālā vilce bija mazāka par 10 kiloņūtoniem. Tajā pašā laikā britu reaktīvie iznīcinātāji bija aprīkoti ar turboreaktīvo dzinēju ar centrbēdzes kompresoru, kas attīstīja apmēram divreiz lielāku vilci.
Jau sākotnējā reaktīvo dzinēju izstrādes periodā agrāk pazīstamās lidmašīnu formas piedzīvoja vairāk vai mazāk būtiskas izmaiņas. Ļoti neparasti izskatījās, piemēram, angļu divu staru konstrukcijas reaktīvais iznīcinātājs "Vampire".
Vēl neparastāka acīm bija eksperimentālā angļu reaktīvais lidmašīna “Flying Wing”. Šis lidaparāts bez fizelāžas un bezases tika izgatavots spārna formā, kurā atradās apkalpe, degviela utt. Uz paša spārna tika uzstādīti arī stabilizācijas un vadības korpusi. Šīs shēmas priekšrocība ir minimālā pretestība. Zināmas grūtības rada “Lidojošā spārna” stabilitātes un vadāmības problēmas risinājums.
Izstrādājot šo lidaparātu, bija paredzēts, ka spārns sasniegs lielu stabilitāti lidojuma laikā, vienlaikus ievērojami samazinot pretestību. Lielbritānijas aviācijas kompānija De Haviland, kas uzbūvēja lidmašīnu, plānoja to izmantot, lai pētītu gaisa saspiežamības un lidojuma stabilitātes parādības lielā ātrumā. Šīs pilnībā metāla lidmašīnas spārna slīpums bija 40 grādi. Spēkstacija sastāvēja no viena turboreaktīvo dzinēja. Spārnu galos īpašos apvalkos bija pretgriešanās izpletņi.
1946. gada maijā Flying Wing pirmo reizi tika pārbaudīts testa lidojumā. Un tā paša gada septembrī, nākamā testa lidojuma laikā, viņš avarēja un avarēja. Pilots, kurš to vadīja, traģiski gāja bojā.
Mūsu valstī Lielā Tēvijas kara laikā sākās apjomīgs izpētes darbs kaujas lidmašīnu ar turboreaktīvo dzinēju radīšanā. Karš izvirzīja uzdevumu – izveidot iznīcinātāju ar ne tikai liels ātrums, bet arī ar ievērojamu lidojuma ilgumu: galu galā izstrādātajiem reaktīvo iznīcinātājiem ar LRE bija ļoti īss lidojuma ilgums - tikai 8-15 minūtes. Kaujas lidmašīnas tika izstrādātas ar kombinētu spēkstaciju - propelleru un reaktīvo lidmašīnu. Tā, piemēram, iznīcinātāji La-7 un La-9 bija aprīkoti ar reaktīvo dzinēju pastiprinātājiem.
Darbs pie vienas no pirmajām padomju reaktīvajām lidmašīnām sākās 1943.–1944.
Šo kaujas transportlīdzekli izveidoja dizaina komanda, kuru vadīja Aviācijas inženieru dienesta ģenerālis Artjoms Ivanovičs Mikojans. Tas bija iznīcinātājs I-250 ar kombinētu spēkstaciju, kas sastāvēja no virzuļlidmašīnas dzinēja šķidruma dzesēšana tipa "VK-107 A" ar dzenskrūvi un VRD, kura kompresoru grieza virzuļmotors. Gaiss iekļuva gaisa ieplūdē zem dzenskrūves vārpstas, izgāja caur kanālu zem kabīnes un iekļuva WFD kompresorā. Aiz kompresora tika uzstādītas sprauslas degvielas padevei un aizdedzes iekārtām. Strūklas straume izplūda caur sprauslu aizmugurējā fizelāžā. I-250 pirmo lidojumu veica 1945. gada martā. Lidojuma testu laikā tika sasniegts ātrums, kas ievērojami pārsniedza 800 kilometrus stundā.
Drīz tā pati dizaineru komanda izveidoja reaktīvo iznīcinātāju MIG-9. Uz tā tika uzstādīti divi RD-20 tipa turboreaktīvie dzinēji. Katrs dzinējs attīstīja vilces spēku līdz 8800 ņūtoniem ar 9,8 tūkstošiem apgriezienu minūtē. RD-20 tipa dzinējam ar aksiālo kompresoru un regulējamu sprauslu bija gredzenveida sadegšanas kamera ar sešpadsmit degļiem ap degvielas iesmidzināšanas sprauslām. 1946. gada 24. aprīlī izmēģinājuma pilots A.N.Grinčiks veica pirmo lidojumu ar lidmašīnu MIG-9. Tāpat kā BI lidmašīna, arī šī mašīna pēc konstrukcijas maz atšķīrās no virzuļlidmašīnām. Tomēr virzuļdzinēja nomaiņa pret reaktīvo dzinēju palielināja ātrumu par aptuveni 250 kilometriem stundā. MIG-9 maksimālais ātrums pārsniedza 900 kilometrus stundā. 1946. gada beigās šī iekārta tika nodota masveida ražošanā.
1946. gada aprīlī tika veikts pirmais lidojums ar A. S. Jakovļeva konstruēto reaktīvo iznīcinātāju. Lai atvieglotu pāreju uz šo lidmašīnu ražošanu ar turboreaktīvo dzinēju, tika izmantots sērijveida dzenskrūves iznīcinātājs Yak-3, kurā tika pārveidota priekšējā fizelāža un spārna vidusdaļa, lai tā būtu piemērota reaktīvajam dzinējam. Šis iznīcinātājs tika izmantots kā mūsu gaisa spēku reaktīvo mācību lidmašīna.
1947.-1948.gadā lidojuma testus izturēja A.S.Jakovļeva konstruētais padomju reaktīvais iznīcinātājs “Jak-23”, kuram bija lielāks ātrums.
Tas tika panākts, uzstādot uz tā RD-500 tipa turboreaktīvo dzinēju, kas attīstīja vilci līdz 16 kiloņūtoniem ar 14,6 tūkstošiem apgriezienu minūtē. "Yak-23" bija vienvietīgs pilnībā metāla monoplāns ar vidējo spārnu.
Veidojot un testējot pirmo reaktīvo lidmašīnu, mūsu dizaineri saskārās ar jaunām problēmām. Izrādījās, ka ar vienu dzinēja vilces palielinājumu joprojām ir par maz, lai lidotu ar ātrumu, kas tuvs skaņas izplatīšanās ātrumam. Gaisa saspiežamības un triecienviļņu rašanās apstākļu pētījumus padomju zinātnieki ir veikuši kopš pagājušā gadsimta 30. gadiem. Īpaši lielu mērogu tie ieguva 1942.–1946. gadā pēc BI reaktīvo iznīcinātāju un citu mūsu reaktīvo mašīnu lidojuma testiem. Šo pētījumu rezultātā līdz 1946. gadam tika izvirzīts jautājums par radikālām izmaiņām ātrgaitas reaktīvo lidmašīnu aerodinamiskajā konstrukcijā. Uzdevums bija izveidot reaktīvo lidmašīnu ar izplestu spārnu un apspalvojumu. Līdz ar to radās saistīti uzdevumi - bija nepieciešama jauna spārnu mehanizācija, cita vadības sistēma utt.
Pētniecības, projektēšanas un ražošanas komandu neatlaidīgais radošais darbs vainagojās panākumiem: jaunās vietējās reaktīvas lidmašīnas nekādā ziņā neatpalika no tā laika pasaules aviācijas tehnoloģijām. Starp PSRS 1946.-1947.gadā radītajām ātrgaitas reaktīvajām mašīnām tas izceļas ar augstu taktisko lidojumu un ekspluatācijas īpašības A.I.Mikojana un M.I.Gureviča konstruētais reaktīvais iznīcinātājs “MIG-15”, ar izvilktu spārnu un apspalvojumu. Spārna un spārna izmantošana palielināja horizontālā lidojuma ātrumu bez būtiskām izmaiņām tā stabilitātē un vadāmībā. Lidmašīnas ātruma palielināšanos lielā mērā veicināja arī tās barošanas avota palielināšana: tajā tika uzstādīts jauns turboreaktīvo dzinēju ar centrbēdzes kompresoru "RD-45" ar aptuveni 19,5 kiloņūtonu vilci pie 12 tūkstošiem apgriezienu minūtē. . Šīs mašīnas horizontālais un vertikālais ātrums pārspēja visu, kas iepriekš tika sasniegts ar reaktīvo lidmašīnu.
Lidmašīnas testēšanā un pilnveidošanā piedalījās izmēģinājuma piloti Padomju Savienības varoņi I.T.Ivaščenko un S.N.Anokhins. Lidaparātam bija labi lidojuma un taktiskie dati, un to bija viegli vadīt. Par izcilu izturību, vieglu apkopi un vieglu darbību viņš saņēma segvārdu "karavīru lidmašīna".
Dizaina birojs, kas strādāja S. A. Lavočkina vadībā, vienlaikus ar MIG-15 izlaišanu, izveidoja jaunu reaktīvo iznīcinātāju La-15. Tam bija noslaucīts spārns, kas atradās virs fizelāžas. Tam bija jaudīgi iebūvēti ieroči. No visiem toreiz esošajiem iznīcinātājiem ar spārniem La-15 bija vismazākais lidojuma svars. Pateicoties tam, La-15 lidmašīnai ar RD-500 dzinēju, kam bija mazāka vilce nekā RD-45 dzinējam, kas uzstādīts uz MIG-15, bija aptuveni tādi paši taktiskie lidojuma dati kā MIG-15".
Reaktīvo lidmašīnu spārnu un apspalvojuma slaucīšana un īpašais profils krasi samazināja gaisa pretestību, lidojot ar skaņas ātrumu. Tagad viļņu krīzes laikā pretestība pieauga nevis 8-12 reizes, bet tikai 2-3 reizes. To apstiprināja pirmie padomju reaktīvo lidmašīnu virsskaņas lidojumi.
Reaktīvo tehnoloģiju izmantošana civilajā aviācijā
Drīz vien civilās aviācijas lidmašīnās sāka uzstādīt reaktīvos dzinējus.
1955. gadā ārzemēs sāka ekspluatēt daudzvietīgo pasažieru reaktīvo lidmašīnu Kometa-1. Šis vieglā automašīna ar četriem turboreaktīvajiem dzinējiem tā ātrums bija aptuveni 800 kilometri stundā 12 kilometru augstumā. Lidmašīna varēja pārvadāt 48 pasažierus.
Lidojuma diapazons bija aptuveni 4 tūkstoši kilometru. Svars ar pasažieriem un pilnu degvielas padevi bija 48 tonnas. Spārnu plētums ar nelielu spārnu un salīdzinoši plānu profilu ir 35 metri. Spārna platība - 187 kvadrātmetri, lidmašīnas garums - 28 metri. Taču pēc šīs lidmašīnas lielas avārijas Vidusjūrā tās darbība tika pārtraukta. Drīzumā sāka izmantot šīs lidmašīnas konstruktīvo versiju Comet-3.
Interesanti ir dati par amerikāņu pasažieru lidmašīnu ar četriem Lockheed Elektra turbopropelleru dzinējiem, kas paredzēti 69 cilvēkiem (ieskaitot divu pilotu apkalpi un lidojumu inženieri). Numurs pasažieru sēdekļi varētu palielināt līdz 91. Salons aizzīmogots, priekšējās durvis dubultas. Kreisēšanas ātrumsšī automašīna - 660 kilometri stundā. Tukšās lidmašīnas svars ir 24,5 tonnas, lidojuma svars ir 50 tonnas, tajā skaitā 12,8 tonnas degvielas lidojumam un 3,2 tonnas rezerves degvielas. Degvielas uzpilde un lidmašīnas apkope starplidlaukos ilga 12 minūtes. Lidmašīnas ražošana sākās 1957. gadā.
Kopš 1954. gada amerikāņu kompānija Boeing izmēģina Boeing 707 lidmašīnu ar četriem turboreaktīvajiem dzinējiem. Lidmašīnas ātrums ir 800 kilometri stundā, lidojuma augstums ir 12 kilometri, darbības rādiuss ir 4800 kilometri. Šis lidaparāts bija paredzēts izmantošanai militārajā aviācijā kā "gaisa tankkuģis" - kaujas lidmašīnu uzpildei ar degvielu gaisā, bet varēja arī pārveidot izmantošanai civilajā transporta aviācijā. Pēdējā gadījumā automašīnā varēja uzstādīt 100 pasažieru sēdekļus.
1959. gadā sākās franču pasažieru lidmašīnas Caravel darbība. Lidmašīnai bija apaļa fizelāža ar 3,2 metru diametru, kas bija aprīkota ar 25,4 metrus garu hermetizētu nodalījumu. Šajā nodalījumā atradās pasažieru kabīne ar 70 sēdvietām. Lidmašīnai bija nosvērts spārns, kas bija noliekts atpakaļ 20 grādu leņķī. Lidmašīnas pacelšanās svars ir 40 tonnas. Spēkstaciju veidoja divi turboreaktīvie dzinēji ar katra vilces jaudu 40 kiloņūtonu. Lidmašīnas ātrums bija aptuveni 800 kilometri stundā.
PSRS jau 1954. gadā vienā no gaisa maršrutiem steidzamo kravu un pasta piegādi veica ātrgaitas reaktīvo lidmašīnu Il-20.
Kopš 1955. gada pavasara reaktīvā pasta un kravas lidmašīnas Il-20 sāka lidot Maskavas-Novosibirskas gaisa maršrutā. Lidmašīnās atrodas galvaspilsētas laikrakstu matricas. Pateicoties šo lidmašīnu izmantošanai, Novosibirskas iedzīvotāji saņēma Maskavas laikrakstus tajā pašā dienā, kad maskavieši.
Aviācijas svētkos 1955. gada 3. jūlijā Tušino lidlaukā pie Maskavas tika izlaista jauna A.N.Tupoļeva konstruētā reaktīvo pasažieru lidmašīna “TU-104.
Šim lidaparātam ar diviem turboreaktīvajiem dzinējiem ar 80 kiloņūtonu vilci katrs bija izcilas aerodinamiskās formas. Tas varēja pārvadāt 50 pasažierus, bet tūristu versijā - 70. Lidojuma augstums pārsniedza 10 kilometrus, lidojuma svars bija 70 tonnas. Lidmašīnai bija lieliska skaņas un siltuma izolācija. Automašīna bija aizzīmogota, gaiss salonā ņemts no turboreaktīvo dzinēja kompresoriem. Viena turboreaktīvo dzinēja atteices gadījumā lidmašīna varētu turpināt lidot ar citu. Tiešā lidojuma diapazons bija 3000-3200 kilometri. Lidojuma ātrums varētu sasniegt 1000 kilometru stundā.
1956. gada 15. septembrī lidmašīna Tu-104 veica pirmo regulāro lidojumu ar pasažieriem pa maršrutu Maskava-Irkutska. Pēc 7 stundu 10 minūšu lidojuma laika, nobraucot 4570 kilometrus ar nosēšanos Omskā, lidmašīna nolaidās Irkutskā. Ceļojuma laiks, salīdzinot ar lidojumiem ar virzuļlidmašīnu, ir samazināts gandrīz trīs reizes. 1958. gada 13. februārī lidmašīna Tu-104 sāka savu pirmo (tehnisko) lidojumu aviokompānijā Maskava-Vladivostoka, kas ir viens no garākajiem mūsu valstī.
"TU-104" tika augstu novērtēts gan mūsu valstī, gan ārzemēs. Ārvalstu eksperti, uzstājoties presē, sacīja, ka, uzsākot regulāru pasažieru pārvadāšanu ar reaktīvo lidmašīnu "TU-104", Padomju Savienība pasažieru turboreaktīvo lidmašīnu masveida ekspluatācijā apsteidza ASV, Angliju un citas Rietumvalstis par diviem gadiem. lidmašīna: amerikāņu reaktīvo lidmašīnu "Boeing-707" un angļu Comet-IV gaisa līnijās ienāca tikai 1958. gada beigās, bet franču Caravel - 1959. gadā.
Civilajā aviācijā tika izmantotas arī lidmašīnas ar turbopropelleru dzinējiem (TVD). Šī spēkstacija pēc konstrukcijas ir līdzīga turboreaktīvajam dzinējam, taču tai ir uz vienas vārpstas uzstādīts dzenskrūve ar turbīnu un kompresoru dzinēja priekšpusē. Turbīna šeit ir sakārtota tā, ka karstās gāzes, kas nāk no sadegšanas kamerām turbīnā, dod tai lielāko daļu savas enerģijas. Kompresors patērē daudz mazāk enerģijas, nekā tas attīsta gāzes turbīna, un turbīnas liekā jauda tiek pārnesta uz dzenskrūves vārpstu.
TVD ir starpposma tipa gaisa kuģu spēkstacija. Lai gan gāzes, kas iziet no turbīnas, tiek izvadītas caur sprauslu un to reakcija rada zināmu vilci, galveno vilci ģenerē darbojošs propelleris, tāpat kā parastajā ar propelleru darbināmā lidmašīnā.
Operāciju teātris nav guvis popularitāti kaujas aviācijā, jo tas nevar nodrošināt tādu ātrumu kā tīri reaktīvie dzinēji. Tas nav piemērots arī civilās aviācijas ātrgaitas līnijām, kur ātrums ir noteicošais faktors un ekonomiskuma un lidojuma izmaksu jautājumi paliek otrajā plānā. Tomēr turbopropelleru dzinēji būtu jāizmanto dažāda garuma maršrutos, kuros lidojumi tiek veikti ar ātrumu 600-800 kilometru stundā. Vienlaikus jāņem vērā, ka, kā rāda pieredze, pasažieru pārvadāšana tajos 1000 kilometru attālumā ir par 30% lētāka nekā ar propelleru lidmašīnām ar virzuļlidmašīnu dzinējiem.
1956.-1960.gadā PSRS parādījās daudz jaunu ar teātri aprīkotu lidmašīnu. To vidū ir Tu-114 (220 pasažieri), An-10 (100 pasažieri), An-24 (48 pasažieri), Il-18 (89 pasažieri).
GE Aviation izstrādā revolucionāri jaunu reaktīvo dzinēju, kas apvieno labākās īpašības turboreaktīvo un turboventilatoru dzinējiem, vienlaikus tiem ir virsskaņas ātrums un efektīva degvielas izmantošana, liecina zitata.org.
Šobrīd projektā USAF ADVENT tiek izstrādāti jauni dzinēji, kas ietaupa degvielu par 25 procentiem un ir aprīkoti ar jaunām funkcijām.
Aviācijā ir divi galvenie reaktīvo dzinēju veidi: zema apvada turboventilatori, ko parasti dēvē par turboreaktīvajiem dzinējiem, un augsta apvada turboventilatoru dzinēji. Zema apvada turboventilatora dzinēji ir optimizēti augstai veiktspējai, spiežot dažādus cīnītājus, vienlaikus izmantojot neticami lielus degvielas daudzumus. Standarta turboreaktīvo dzinēju veiktspējas rezultāts ir atkarīgs no vairākiem elementiem (kompresora, sadegšanas kameras, turbīnām un sprauslām).
Turpretim turboreaktīvie dzinēji ar augstu apvedceļu ir jaudīgākās civilās aviācijas ierīces, kas optimizētas lieljaudas, degvielu taupošai piedziņai, taču darbojas slikti virsskaņas ātrumā. Parastais zemspiediena turboreaktīvais dzinējs saņem gaisa plūsmu no ventilatora, ko darbina strūklas turbīna. Tad gaisa plūsma no ventilatora apiet sadegšanas kameras, darbojoties kā liels propelleris.
ADVENT (Adaptive VERsitile Engine Technology) dzinējam ir trešais, ārējais apvedceļš, kuru var atvērt un aizvērt atkarībā no lidojuma apstākļiem. Pacelšanās laikā, lai samazinātu apvedceļa attiecību, trešais apvedceļš tiek aizvērts. Rezultātā caur augstspiediena kompresoru tiek ģenerēta liela gaisa plūsma, lai palielinātu vilci. Ja nepieciešams, tiek atvērts trešais apvedceļš, lai palielinātu apvedceļa attiecību un samazinātu degvielas patēriņu.
Papildu apvada kanāls atrodas gar dzinēja augšējo un apakšējo daļu. Šis trešais kanāls tiks atvērts vai aizvērts mainīga cikla ietvaros. Ja kanāls ir atvērts, apvedceļa koeficients palielināsies, samazinot degvielas patēriņu un palielinot skaņas diapazonu līdz pat 40 procentiem. Ja kanāli ir aizvērti, caur augsta un zema spiediena kompresoriem tiek izspiests papildu gaiss, kas noteikti palielina vilci, palielina piedziņu un nodrošina virsskaņas pacelšanās veiktspēju.
ADVENT dzinēja dizains ir balstīts uz jaunām ražošanas tehnoloģijām, piemēram, sarežģītu dzesēšanas komponentu 3D drukāšanu un īpaši izturīgiem, taču viegliem keramikas kompozītmateriāliem. Tie ļauj ražot ļoti efektīvus reaktīvos dzinējus, kas darbojas temperatūrā, kas pārsniedz tērauda kušanas temperatūru.
Inženieri ir izstrādājuši jauns dzinējs viegliem lidojumiem. "Mēs vēlamies, lai dzinējs būtu neticami uzticams un ļautu pilotam koncentrēties uz savu misiju," saka Abe Levaters, GE Aviation projektu vadītājs. Mēs uzņēmāmies atbildību un izstrādājām dzinēju, kas ir optimizēts jebkura veida lidojumam.
GE pašlaik testē galvenās dzinēja sastāvdaļas un plāno to laist klajā 2013. gada vidū. Zemāk esošajā video redzams jaunais ADVENT dzinējs darbībā.
Šeit un tagad jūs lidojat ar zināmām bažām un visu laiku atskatāties pagātnē, kad lidmašīnas bija mazas un varēja viegli plānot jebkuru darbības traucējumu gadījumā, bet šeit to ir arvien vairāk. Lasīsim un paskatīsimies uz tādu lidmašīnas dzinēju.
Amerikāņu uzņēmums General Electricšobrīd testē pasaulē lielāko reaktīvo dzinēju. Jaunums tiek izstrādāts īpaši jaunajam Boeing 777X.
Reaktīvā dzinēja rekordists tika nosaukts GE9X. Ņemot vērā to, ka pirmie Boeingi ar šo tehnoloģiju brīnumu debesīs pacelsies ne agrāk kā 2020. gadā, Uzņēmuma ģenerālis Electric var būt pārliecināti par savu nākotni. Patiešām, šobrīd kopējais GE9X pasūtījumu skaits pārsniedz 700 vienības.
Tagad ieslēdziet kalkulatoru. Viens šāds dzinējs maksā 29 miljonus dolāru. Runājot par pirmajiem testiem, tie notiek Pīblsas pilsētiņas apkaimē, Ohaio štatā, ASV. GE9X lāpstiņas diametrs ir 3,5 metri, bet ieplūdes atvere izmēri ir 5,5 m x 3,7 m. Viens dzinējs spēs radīt 45,36 tonnas strūklas vilces spēku.
Pēc GE domām, nevienam komerciālam dzinējam pasaulē tāda nav augsta pakāpe kompresijas pakāpe (saspiešanas pakāpe 27:1), piemēram, GE9X.
Dzinēja konstrukcijā aktīvi tiek izmantoti kompozītmateriāli, kas spēj izturēt temperatūru līdz 1,3 tūkstošiem grādu pēc Celsija. Atsevišķas vienības daļas tiek veidotas, izmantojot 3D drukāšanu.
GE9X paredzēts uzstādīt uz Boeing 777X plata korpusa tālsatiksmes lidmašīnām. Uzņēmums jau ir saņēmis pasūtījumus vairāk nekā 700 GE9X dzinējiem 29 miljardu dolāru vērtībā no Emirates, Lufthansa, Etihad Airways, Qatar Airways, Cathay Pacific un citiem.
Tagad notiek pirmie testi pilnīgs dzinējs GE9X. Testēšana sākās tālajā 2011. gadā, kad tika pārbaudītas sastāvdaļas. Šī salīdzinoši agrīnā pārskatīšana tika veikta, lai nodrošinātu testu datus un sāktu sertifikācijas procesu, sacīja GE, jo uzņēmums plāno uzstādīt šādus dzinējus lidojuma testēšanai jau 2018. gadā.
GE9X dzinējs tika izstrādāts 777X lidmašīnai un darbinās 700 lidmašīnas. Tas uzņēmumam izmaksās 29 miljardus dolāru. Zem dzinēja apvalka atrodas 16 ceturtās paaudzes grafīta šķiedras lāpstiņas, kas piespiež gaisu 11 pakāpju kompresorā. Pēdējais palielina spiedienu 27 reizes. Avots: "Inovāciju un attīstības aģentūra",
Sadegšanas kamera un turbīna var izturēt temperatūru līdz 1315°C, kas ļauj efektīvāk izmantot degvielu un samazināt emisijas.
Turklāt GE9X ir aprīkots ar degvielas sprauslas, drukāts uz 3D printera. Šī sarežģītā sistēma vēja tuneļi un padziļinājumi, ko uzņēmums patur noslēpumā. Avots: "Inovāciju un attīstības aģentūra"
GE9X ir zema spiediena kompresora turbīna un piederumu piedziņas pārnesumkārba. Pēdējais darbina gaisa kuģa vadības sistēmas degvielas sūkni, eļļas sūkni, hidraulisko sūkni. Atšķirībā no iepriekšējā GE90 dzinēja, kuram bija 11 asis un 8 palīgvienības, jaunais GE9X ir aprīkots ar 10 asīm un 9 vienībām.
Asu skaita samazināšana ne tikai samazina svaru, bet arī samazina detaļu skaitu un vienkāršo piegādes ķēdi. Otro GE9X dzinēju plānots sagatavot testiem nākamgad.
GE9X dzinējā ir iekļautas daudzas detaļas un mezgli, kas izgatavoti no viegliem un karstumizturīgiem keramiskās matricas kompozītmateriāliem (CMC). Šie materiāli spēj izturēt temperatūru līdz pat 1400 grādiem pēc Celsija un tas ir ļāvis būtiski paaugstināt temperatūru dzinēja sadegšanas kamerā.
"Jo augstāku temperatūru jūs varat iegūt dzinēja iekšpusē, jo efektīvāks tas būs," saka Riks Kenedijs no GE Aviation. pilnīga sadegšana degviela, tā tiek patērēta mazāk un samazinās izmešu daudzums kaitīgās vielas vidē."
Liela nozīme dažu GE9X dzinēja komponentu ražošanā bija mūsdienu 3D drukas tehnoloģijām. Ar to palīdzību dažas detaļas, tostarp degvielas sprauslas, ir izveidotas ar tik sarežģītām formām, kuras nevar iegūt ar tradicionālo apstrādi.
"Degvielas kanālu sarežģītā konfigurācija ir stingri apsargāts komercnoslēpums," saka Riks Kenedijs. "Pateicoties šiem kanāliem, degviela tiek sadalīta un izsmidzināta sadegšanas kamerā visviendabīgākajā veidā."
Jāpiebilst, ka nesen veiktās pārbaudes ir pirmā reize, kad GE9X dzinējs tiek palaists pilnībā samontētā veidā. Un šī dzinēja izstrāde kopā ar atsevišķu komponentu stenda testiem ir veikta dažu pēdējo gadu laikā.
Noslēgumā jāatzīmē, ka, neskatoties uz to, ka GE9X dzinējam pieder pasaulē lielākā reaktīvo dzinēja tituls, tam nepieder rekords attiecībā uz tā radīto reaktīvās vilces spēku. Absolūtais šī rādītāja rekordists ir iepriekšējās paaudzes GE90-115B dzinējs, kas spēj attīstīt 57 833 tonnas (127 500 mārciņas) vilces spēku.
Raķešu dzinēji ir viena no virsotnēm tehniskais progress. Materiāli, kas strādā pie robežas, simtiem atmosfēru, tūkstošiem grādu un simtiem tonnu vilces - tas nevar vien priecēt. Bet ir daudz dažādu dzinēju, kuri no tiem ir labākie? Kuru inženieri kāps uz goda pjedestāla? Beidzot ir pienācis laiks atbildēt uz šo jautājumu ar visu atklātību.
Diemžēl pēc dzinēja izskata nevar pateikt, cik tas ir lielisks. Jums ir jāiedziļinās katra dzinēja raksturlielumu garlaicīgajos skaitļos. Bet to ir daudz, kuru izvēlēties?
Jaudīgāks
Nu, iespējams, jo jaudīgāks dzinējs, jo tas ir labāks? vairāk raķešu, lielāka kravnesība, kosmosa izpēte sāk virzīties ātrāk, vai ne? Bet, ja paskatāmies uz līderi šajā jomā, mūs gaida zināma vilšanās. No visiem dzinējiem lielākā vilce, 1400 tonnas, ir no Space Shuttle sānu pastiprinātāja.
Neskatoties uz visu jaudu, cietā kurināmā pastiprinātājus diez vai var saukt par tehnoloģiskā progresa simbolu, jo strukturāli tie ir tikai tērauda (vai kompozīta, bet tas nav svarīgi) cilindrs ar degvielu. Otrkārt, šie pastiprinātāji izmira kopā ar atspolēm 2011. gadā, kas grauj iespaidu par to panākumiem. Jā, tie, kas seko līdzi ziņām par jauno amerikāņu supersmago raķeti SLS, man pateiks, ka tai tiek izstrādāti jauni cietās degvielas pastiprinātāji, kuru vilce jau būs 1600 tonnas, bet, pirmkārt, šī raķete nelidos. drīz, ne ātrāk par 2018. gada beigām. Un, otrkārt, jēdziens "paņemt vairāk segmentu ar degvielu, lai vilce būtu vēl lielāka" ir plašs attīstības ceļš, ja vēlaties, varat likt vēl vairāk segmentu un iegūt vēl lielāku grūdienu, šeit robeža vēl nav sasniegta , un nav manāms, ka šis ceļš noveda pie tehniskās izcilības.
Otro vietu vilces spēka ziņā ieņem iekšzemes šķidrais dzinējs RD-171M - 793 tonnas.
Četras sadegšanas kameras ir viens dzinējs. Un cilvēks pēc mēroga
Šķiet, šeit viņš ir, mūsu varonis. Bet, ja šis ir labākais dzinējs, kur ir tā panākumi? Labi, raķete Energia gāja bojā zem sabrukušās Padomju Savienības drupām, un Zenit nobeidza Krievijas un Ukrainas attiecību politika. Bet kāpēc ASV no mums pērk nevis šo brīnišķīgo dzinēju, bet gan uz pusi mazāku nekā RD-180? Kāpēc RD-180, kas sākotnēji bija "puse" no RD-170, tagad saražo vairāk nekā pusi no RD-170 vilces spēka - pat 416 tonnas? Dīvaini. Neskaidrs.
Trešo un ceturto vietu vilces spēka ziņā ieņem dzinēji no raķetēm, kas vairs nelido. Kādu iemeslu dēļ cietā kurināmā UA1207 (714 tonnas), kas atradās uz Titan IV, un Mēness programmas zvaigznei F-1 dzinējam (679 tonnas) nez kāpēc netika palīdzēts izdzīvot. šodien izcils sniegums. Varbūt kāds cits parametrs ir svarīgāks?
Efektīvāks
Kāds indikators nosaka dzinēja efektivitāti? Ja raķešu dzinējs sadedzina degvielu, lai paātrinātu raķeti, tad jo efektīvāk tas to dara, jo mazāk degvielas mums jātērē, lai lidotu uz orbītu / Mēnesi / Marsu / Alfa Kentauri. Balistikā šādas efektivitātes novērtēšanai ir īpašs parametrs - specifiskais impulss.Specifisks impulss parāda, cik sekundes dzinējs spēj attīstīt 1 ņūtona vilci uz vienu kilogramu degvielas
Vilces rekordisti izrādās labākais gadījums, saraksta vidū, ja kārtots pēc konkrēta impulsa, ar F-1 ar stabiliem pastiprinātājiem dziļi astē. Šķiet, ka šī ir vissvarīgākā īpašība. Bet paskatīsimies uz saraksta līderiem. Ar rādītāju 9620 sekundes pirmo vietu ieņem mazpazīstamais HiPEP elektriskais reaktīvais dzinējs.
Tas nav ugunsgrēks mikroviļņu krāsnī, bet gan īsts raķešu dzinējs. Tiesa, viņam joprojām ir ļoti tāls mikroviļņu radinieks ...
HiPEP dzinējs tika izstrādāts priekš slēgts projekts zonde, lai izpētītu Jupitera pavadoņus, un darbs pie tās tika pārtraukts 2005. gadā. Testos prototipa dzinējs, saskaņā ar oficiālo NASA ziņojumu, attīstīja īpašu impulsu 9620 sekundes, patērējot 40 kW enerģijas.
Otro un trešo vietu ieņem VASIMR (5000 sekundes) un NEXT (4100 sekundes), kuri vēl nav lidojuši, ir parādījuši savas īpašības uz testu stendiem. Un dzinējiem, kas lidoja kosmosā (piemēram, virkne vietējo SPD dzinēju no OKB Fakel), veiktspēja ir līdz 3000 sekundēm.
SPD sērijas dzinēji. Kurš teica "forši skaļruņi ar aizmugurgaismu"?
Kāpēc šie dzinēji vēl nav nomainījuši visus pārējos? Atbilde ir vienkārša, ja aplūkojam citus to parametrus. Elektrisko reaktīvo dzinēju vilces spēku mēra, diemžēl, gramos, un atmosfērā tie vispār nevar darboties. Tāpēc īpaši efektīvu nesējraķeti montēt uz šādiem dzinējiem neizdosies. Un kosmosā tiem ir nepieciešami kilovati enerģijas, ko ne visi satelīti var atļauties. Tāpēc elektriskos dzinējus galvenokārt izmanto tikai starpplanētu stacijās un ģeostacionārajos sakaru pavadoņos.
Nu, labi, lasītājs teiks, atmetīsim elektriskos dzinējus. Kam piederēs ķīmisko dzinēju specifiskā impulsa rekords?
Ar rādītāju 462 sekundes iekšzemes KVD1 un amerikāņu RL-10 būs starp ķīmisko dzinēju līderiem. Un, ja KVD1 Indijas GSLV raķetes ietvaros lidoja tikai sešas reizes, tad RL-10 ir veiksmīgs un cienīts augšējo posmu un augšējo posmu dzinējs, kas nevainojami darbojas jau daudzus gadus. Teorētiski ir iespējams samontēt nesējraķeti pilnībā no šādiem dzinējiem, taču viena 11 tonnu dzinēja vilce nozīmē, ka pirmajā un otrajā posmā no tiem būs jāliek desmitiem, un nav cilvēku, kas to vēlētos. dari šo.
Vai ir iespējams apvienot lielu vilci un augstu īpatnējo impulsu? Ķīmiskie dzinēji balstījās pret mūsu pasaules likumiem (nu, ūdeņradis ar skābekli ar specifisku impulsu, kas lielāks par ~ 460, nedeg, fizika to aizliedz). Bija atomu dzinēju projekti (,), bet tas vēl nav ticis tālāk par projektiem. Bet kopumā, ja cilvēce var šķērsot lielu vilci ar augstu specifisko impulsu, tas padarīs telpu pieejamāku. Vai ir kādi citi rādītāji, pēc kuriem var novērtēt dzinēju?
intensīvāks
Raķešu dzinējs izgrūž masu (sadegšanas produktus vai darba ķermenis), lai radītu vilci. Jo lielāks spiediens sadegšanas kamerā, jo lielāka ir vilce un, galvenokārt atmosfērā, īpašais impulss. Dzinējs ar vairāk augstspiediena sadegšanas kamerā būs efektīvāka nekā zema spiediena dzinējs, kas izmanto to pašu degvielu. Un, ja mēs šķirojam dzinēju sarakstu pēc spiediena sadegšanas kamerā, tad pjedestālu ieņems Krievija / PSRS - mūsu dizaina skolā viņi centās darīt visu iespējamo. efektīvi dzinēji ar augstiem iestatījumiem. Pirmās trīs vietas ieņem skābekļa petrolejas dzinēju saime, kuras pamatā ir RD-170: RD-191 (259 atm), RD-180 (258 atm), RD-171M (246 atm).
Degkamera RD-180 muzejā. Pievērsiet uzmanību tapu skaitam, kas tur sadegšanas kameras vāku, un attālumam starp tiem. Var skaidri redzēt, cik grūti ir noturēt 258 atmosfēras spiedienu tiem, kas vēlas noplēst vāku
Ceturto vietu ieņem padomju RD-0120 (216 atm), kas ieņem līderpozīcijas starp ūdeņraža-skābekļa dzinējiem un divas reizes lidoja ar nesējraķeti Energia. Piektā vieta ir arī ar mūsu dzinēju - RD-264 uz asimetriskā dimetilhidrazīna / slāpekļa tetroksīda degvielas pāra uz Dņepras nesējraķetes darbojas ar spiedienu 207 atm. Un tikai sestajā vietā būs amerikāņu Space Shuttle RS-25 dzinējs ar divsimt trīs atmosfērām.
uzticamāks
Lai cik daudzsološs būtu dzinēja sniegums, ja tas eksplodē katru otro reizi, no tā ir maz jēgas. Pavisam nesen, piemēram, Orbital bija spiesta atteikties no gadu desmitiem vecu NK-33 dzinēju izmantošanas ar ļoti augstu veiktspēju, jo negadījums izmēģinājumu stendā un burvīgi skaists nakts dzinēja sprādziens nesējraķetē Antares radīja šaubas par to lietderīgumu. šo dzinēju turpmāku izmantošanu. Tagad Antares tiks pārcelts uz Krievijas RD-181.
Liela foto saite
Ir arī pretējais - populārs būs dzinējs, kuram nav izcilu vilces vai specifisku impulsu vērtību, bet tas ir uzticams. Jo ilgāka ir dzinēja lietošanas vēsture, jo vairāk statistikas un vairāk kļūdu tam izdevās noķert jau notikušajos negadījumos. Sojuz dzinēji RD-107/108 ir cēlušies no pašiem dzinējiem, ar kuriem tika palaists pirmais Sputnik un Gagarin, un, neskatoties uz jauninājumiem, mūsdienās tiem ir diezgan zemi parametri. Bet par to maksā visaugstākā uzticamība daudzos veidos.
pieejamāka
Dzinējam, kuru nevarat uzbūvēt vai nopirkt, jums nav nekādas vērtības. Šo parametru nevar izteikt skaitļos, taču no tā tas nekļūst mazāk svarīgs. Privātie uzņēmumi bieži vien nevar iegādāties gatavie dzinēji dārgi, un spiesti izveidot paši, kaut arī vienkāršāki. Neskatoties uz to, ka tie nespīd ar īpašībām, tie ir labākie dzinēji to izstrādātājiem. Piemēram, spiediens SpaceX Merlin-1D dzinēja sadegšanas kamerā ir tikai 95 atmosfēras, kas ir pagrieziena punkts, ko padomju inženieri šķērsoja 60. gados un ASV 80. gados. Bet Musks var izgatavot šos dzinējus savās ražotnēs un iegūt par cenu pareizajos daudzumos, desmitiem gadā, kas ir forši.
Merlin-1D dzinējs. Gāzes ģeneratora izplūde kā atlantiem pirms sešdesmit gadiem, bet ir pieejama
TWR
Tā kā mēs runājam par SpaceX "Merlins", nevar nepieminēt īpašību, uz kuru PR cilvēki un SpaceX fani spieda visos iespējamos veidos - vilces un svara attiecību. Vilces un svara attiecība (pazīstama arī kā īpatnējā vilce vai TWR) ir dzinēja vilces spēka attiecība pret tā svaru. Merlin dzinēji šajā parametrā ir tālu priekšā, tiem ir virs 150. SpaceX vietne raksta, ka tas padara dzinēju par "visefektīvāko jebkad uzbūvēto", un šo informāciju izplata PR darbinieki un fani, izmantojot citus resursus. Angļu Vikipēdijā pat bija klusais karš, kad šis parametrs tika bīdīts visur, kur vien iespējams, kas noveda pie tā, ka šī kolonna vispār tika izņemta no dzinēju salīdzināšanas tabulas. Ak, šādā paziņojumā ir daudz vairāk PR nekā patiesības. Tīrā veidā dzinēja vilces un svara attiecību var iegūt tikai stendā, un, palaižot īstu raķeti, dzinēji būs mazāki par procentu no tās masas, un masas starpība dzinēji neko neietekmēs. Lai gan augsts TWR dzinējs būs progresīvāks nekā zems TWR dzinējs, tas ir vairāk pasākums. tehniskā vienkāršība un dzinēja spriegums. Piemēram, vilces un svara attiecības ziņā F-1 (94) dzinējs ir pārāks par RD-180 (78), bet specifiskā impulsa un spiediena ziņā sadegšanas kamerā F-1 būs labāks. būt manāmi zemākam. Un nolikt uz pjedestāla vilces un svara attiecību kā svarīgāko raķešu dzinēja raksturlielumu ir vismaz naivi.Cena
Šis parametrs lielā mērā ir saistīts ar pieejamību. Ja jūs pats izgatavojat dzinēju, tad izmaksas var aprēķināt. Ja jūs pērkat, tad šis parametrs tiks skaidri norādīts. Diemžēl šo parametru nevar izmantot, lai izveidotu skaistu galdu, jo izmaksas ir zināmas tikai ražotājiem, un arī dzinēja pārdošanas izmaksas ne vienmēr tiek publicētas. Cenu ietekmē arī laiks, ja 2009. gadā RD-180 tika lēsts uz 9 miljoniem dolāru, tad tagad tas tiek lēsts uz 11-15 miljoniem dolāru.Secinājums
Kā jau nopratāt, ievads bija uzrakstīts nedaudz provokatīvi (atvainojos). Patiesībā raķešu dzinējiem nav viena parametra, pēc kura tos varētu uzbūvēt un skaidri pateikt, kurš ir labākais. Ja mēģināt iegūt labākā dzinēja formulu, jūs iegūstat kaut ko līdzīgu:Labākais raķešu dzinējs ir tāds ko var ražot/pirkt, kamēr tas būs vilce jums vajadzīgajā diapazonā(ne pārāk liels vai mazs), un tas būs tik efektīvs ( specifiskais impulss, spiediens sadegšanas kamerā), ka tas cena nekļūs jums nepanesams.
Garlaicīgi? Bet vistuvāk patiesībai.
Un nobeigumā neliela dzinēju parāde, ko es personīgi uzskatu par labāko:
RD-170/180/190 saime. Ja esi no Krievijas vai vari nopirkt krievu motorus un vajag jaudīgi dzinēji uz pirmo soli, tad lielisks variants būs RD-170/180/190 ģimene. Šie dzinēji ir efektīvi, ar augstu veiktspēju un izcilu uzticamības statistiku, kas ir tehnoloģiskā progresa priekšgalā.
Be-3 un RocketMotorTwo. Suborbitālajā tūrismā iesaistīto privāto uzņēmumu dzinēji kosmosā atradīsies tikai dažas minūtes, taču tas neliedz apbrīnot lietotā skaistumu. tehniskie risinājumi. Ūdeņraža dzinējs BE-3, plaša diapazona atkārtoti iedarbināms un droseles, līdz 50 tonnām vilces spēks un oriģināls atvērtās fāzes dizains, ko izstrādājusi salīdzinoši neliela komanda, ir foršs. Kas attiecas uz RocketMotorTwo, tad ar visu skepsi pret Brensonu un SpaceShipTwo es nevaru apbrīnot ķēdes skaistumu un vienkāršību. hibrīda dzinējs ar cieto kurināmo un gāzveida oksidētāju.
F-1 un J-2 Sešdesmitajos gados šie bija jaudīgākie dzinēji savā klasē. Un nav iespējams nemīlēt dzinējus, kas mums piešķīra tik skaistumu.
