Motorul cu jet: principiul funcționării (pe scurt). Principiul motorului cu reacție

Prin reactiv se înțelege o mișcare în care una dintre părțile sale se separă de corp cu o anumită rată. Forța care apare ca urmare a unui astfel de proces acționează singură. Cu alte cuvinte, ea nici măcar nu are cel mai mic contact cu corpurile externe.

Jet Propulsion în natură

În timpul vacanței de vară din sud, aproape fiecare dintre noi, înotând în mare, sa întâlnit cu meduze. Dar puțini oameni au crezut că aceste animale se mișcă în același mod ca un motor cu reacție. Principiul de funcționare în natura unui astfel de agregat poate fi observat atunci când anumite specii de plancton marin și larvele de libelule se mișcă. Iar eficiența acestor nevertebrate este adesea mai mare decât cea a mijloacelor tehnice.

Cine altcineva poate demonstra clar modul în care funcționează motorul cu reacție? Squid, caracatiță și sepie. O mișcare similară este efectuată de multe alte moluște marine. Să luăm, de exemplu, sepiele. Ea atrage apa în cavitatea ei și o evacuează puternic prin pâlnia, care este ghidat înapoi sau lateral. Astfel moluștele este capabilă să facă mișcări în partidul necesar.

Principiul de funcționare a motorului cu jet poate fi observat, de asemenea, atunci când rola este deplasată. Acest animal de mare ia apă într-o cavitate largă. După aceea, mușchii din corpul lui se contractă, împingând lichidul prin gaura care este în spate. Reacția jetului care rezultă permite săditorului să meargă înainte.

Rachete de mare

Dar calmarul, la urma urmei, a obtinut cea mai mare perfectiune in navigatia cu jet. Chiar chiar forma rachetei pare să fi fost copiată de această creatură marină. Atunci când se deplasează la viteză redusă, calmarul își îndoaie periodic înălțimea în formă de diamant. Dar pentru o aruncare rapida trebuie sa-si foloseasca propriul "motor cu jet". Principiul muncii tuturor muschilor și corpului său merită luat în considerare în detaliu.

Squids au o mantie speciala. Este țesutul muscular care înconjoară corpul său din toate părțile. În timpul mișcării, animalul suge în această manta un volum mare de apă, aruncând brusc jetul printr-o duză specială îngustă. Astfel de acțiuni permit calmarului să se deplaseze înapoi la viteze de până la șaptezeci de kilometri pe oră. În timp ce se mișcă animalul adună toate cele zece tentacule într-un pachet, care dă corpului o formă raționalizată. Există o supapă specială în duză. Animalul îl transformă cu ajutorul contracției musculare. Aceasta permite locuitorului marin sa schimbe directia de miscare. Rolul cârma în timpul mișcărilor de squid este jucat de tentaculele sale. Îi direcționează spre stânga sau spre dreapta, în jos sau în sus, evitând cu ușurință ciocniri cu diverse obstacole.

Există un fel de squid (stenotevtis), care aparține titlului de cel mai bun pilot printre moluste. Descrieți principiul de funcționare al unui motor cu reacție - și veți înțelege de ce, alungare de pește, animalul uneori sare din apă, obtinerea chiar și pe punțile navelor care merg peste ocean. Cum se întâmplă acest lucru? Pilotul de calmar, aflat în elementul de apă, dezvoltă forța maximă reactivă pentru el. Acest lucru îi permite să zboare peste valuri la o distanță de până la 50 de metri.

Dacă considerăm un motor cu reacție, care principiu de funcționare al animalului poate fi menționat încă? Aceasta, la prima vedere, caracatiță sacră. Înotătorii de la ei nu sunt la fel de rapizi ca calmarul, dar în caz de pericol, viteza lor poate fi invidioasă chiar și de cei mai buni sportivi. Biologii care au studiat migrațiile de caractere au stabilit că se mișcă ca un fel de funcționare a unui motor cu reacție.

Animalul, cu fiecare curent de apă aruncat din pâlnie, face o bordură pentru doi sau chiar doi și jumătate de metri. În acest caz, caracatița înoată într-un mod ciudat - în spate.

Alte exemple de propulsie cu jet

Există, de asemenea, rachete în lumea plantelor. Principiul unui motor cu reacție poate fi observată atunci când chiar și la atingere foarte ușoară „stropeste castravete“ de mare viteză ricoseaza maneta, în același timp, de respingere a lichidului lipicios cu semințe. În acest caz, fructul însuși zboară pe o distanță considerabilă (până la 12 m) în direcția opusă.

Principiul de funcționare al unui motor cu reacție poate fi observat și în timp ce se află într-o barcă. Dacă din ea în apă într-o anumită direcție arunci pietre grele, atunci mișcarea în direcția opusă va începe. Același lucru a fost rachetă cu jet funcționarea motorului. Numai gazele sunt folosite în loc de pietre. Ele creează o forță reactivă care asigură mișcarea atât în ​​aer cât și într-un spațiu epuizat.

Călătorie fantastică

Pe zborurile spre spațiu, omenirea a visat mult timp. Acest lucru este evidențiat de operele scriitorilor de science fiction, care pentru a atinge acest obiectiv a oferit o varietate de mijloace. De exemplu, eroul povestea scriitorului francez Savinien Cyrano de Hercule Bergerac a ajuns la luna de pe transportul feroviar, pe care aruncă în mod constant un magnet puternic. Celebrul Munchausen a ajuns pe aceeași planetă. O tulpină de fasole gigantică la ajutat să călătorească.

Propulsia cu jet a fost folosită în China în primul mileniu î.en. Tuburile de bambus, care au fost umplute cu praf de pușcă, au servit ca un fel de rachete pentru distracție. Apropo, proiectul primei mașini de pe planeta noastră, creat de Newton, a fost, de asemenea, cu un motor cu reacție.

Istoria creării pistei de rulare

Numai în secolul al XIX-lea. visul omenirii despre cosmos a început să dobândească trăsături concrete. La urma urmei, în acest secol, revoluționarul rus NI Kibalchich a creat primul proiect din lume avioane cu un motor cu jet. Toate lucrările au fost redactate de Narodnaya Volya în închisoare, unde a căzut după încercarea lui Alexandru. Dar, din nefericire, la 3 aprilie 1811. Kibalchich a fost executat, iar ideea lui nu a găsit o întruchipare practică.

La începutul secolului XX. Ideea de a folosi rachete pentru zborurile în spațiu a fost expusă de omul de știință rus K. E. Tsiolkovsky. Mai întâi fisa postului care cuprinde masa variabilă de mișcare a corpului în formă de ecuații matematice, a fost publicată în 1903 În schema dezvoltată în continuare el însuși motor cu jet de știință pentru propulsie cu combustibil lichid.

Csiolkovski a inventat, de asemenea, o rachetă cu mai multe etape și a exprimat ideea de a crea în orbita pământului apropiat a acestor orașe cosmice. Tsiolkovsky a dovedit în mod convingător că singurul mijloc pentru zborurile spațiale este o rachetă. Acesta este un dispozitiv echipat cu un motor cu reacție, alimentat și oxidat. Doar o astfel de rachetă este capabilă să depășească forța gravitațională și să zboare dincolo de atmosfera Pământului.

Explorarea spațiului

Articolul lui Tsiolkovsky, publicat în revista "Revizuirea științifică", a afirmat reputația visătorului pentru om de știință. Nimeni nu și-a luat în serios argumentele.

Ideea lui Tsiolkovski a fost realizată de oamenii de știință sovietici. În frunte cu Serghei Pavlovich Korolev, au lansat primul satelit Pământ artificial. La 4 octombrie 1957, această mașină livra o rachetă cu un motor cu jet de orbită. Lucrarea RD sa bazat pe transformarea energiei chimice, care este transferată de combustibil într-un jet de gaz, transformându-se în energie cinetică. În acest caz, racheta se mișcă în direcția opusă.

Motorul cu reacție, a cărui principiu de funcționare a fost folosit de mai mulți ani, își găsește aplicabilitatea nu numai în domeniul cosmonautic, ci și al aviației. Dar, mai presus de toate, este folosit pentru lansarea rachetelor. La urma urmei, numai RD este capabil să deplaseze dispozitivul într-un spațiu în care orice mediu este absent.

Motorul cu jet de lichid

Oricine a împușcat o armă de foc sau doar a urmărit acest proces din afară, știe că există o forță care va împinge cu siguranță trunchiul înapoi. Și cu o sumă mai mare de taxă, întoarcerea este cu siguranță în creștere. De asemenea, motorul cu reacție funcționează. Principiul funcționării sale este similar cu modul în care tija este împinsă înapoi sub acțiunea unui jet de gaze fierbinți.

În ceea ce privește racheta, procesul în care amestecul se aprinde este gradual și continuu. Acesta este cel mai simplu motor de combustibil solid. Este foarte familiarizat cu toți modelele de rachete.

Într-un motor cu jet de lichid (LRE), un amestec constând din combustibil și oxidant este utilizat pentru a crea un fluid de lucru sau un jet de propulsie. Acesta din urmă, ca regulă, este acidul azotic sau oxigen lichid. Combustibilul din LRE este kerosen.

Principiul de funcționare a motorului cu reacție, care a fost în primele probe, este păstrat până în prezent. Numai acum folosește hidrogen lichid. În timpul oxidării acestei substanțe, impulsul specific crește cu 30% în comparație cu primul LPRE. Trebuie spus că ideea folosirii hidrogenului a fost propusă chiar de către Tsiolkovsky. Cu toate acestea, dificultățile existente la momentul respectiv pentru lucrul cu această substanță extrem de explozivă erau pur și simplu insurmontabile.

Care este principiul motorului cu reacție? Combustibilul și oxidantul intră în camera de lucru din rezervoare separate. Mai mult, componentele sunt transformate într-un amestec. Arde, atribuind astfel o cantitate colosală de căldură sub presiune la zeci de atmosfere.

Componentele din camera de lucru a motorului cu reacție vin în moduri diferite. Agentul de oxidare este introdus aici direct. Dar combustibilul trece printr-o cale mai lungă între pereții camerei și duza. Aici este încălzită și, deja având o temperatură ridicată, este aruncată în zona de combustie prin mai multe duze. Apoi jetul format de duză se stinge și oferă aeronavei un moment de împingere. Acesta este modul în care puteți spune ce fel de motor cu jet de principiu de funcționare (pe scurt). În această descriere, multe componente nu sunt menționate, fără de care funcționarea LRE ar fi imposibilă. Printre acestea, compresoarele necesare pentru a crea presiunea necesară injecției, ventilelor, turbinelor de alimentare etc.

Utilizare modernă

În ciuda faptului că activitatea motorului cu reacție necesită o cantitate mare de combustibil, LRE continuă să servească oamenii astăzi. Acestea sunt folosite ca principalele motoare marșante în purtătorile de rachete, precum și pentru manevrarea diferitelor vehicule spațiale și stații orbitale. În sectorul aviației, se folosesc alte tipuri de căi de rulare, care au caracteristici de performanță și design ușor diferite.

Dezvoltarea aviației

De la începutul secolului al XX-lea, până la izbucnirea celui de-al doilea război mondial, oamenii au zburat doar pe avioane cu elice. Aceste vehicule au fost echipate cu motoare cu combustie internă. Cu toate acestea, progresul nu sa oprit. Odată cu dezvoltarea sa, a existat nevoia de a crea aeronave mai puternice și mai rapide. Cu toate acestea, aici, designerii de aviație se confruntă cu o problemă aparent insolubilă. Faptul este că, chiar și cu o ușoară creștere puterea motorului masa aeronavei a crescut semnificativ. Cu toate acestea, ieșirea din situația creată a fost găsită de englezul Frank Will. El a creat un motor complet nou, numit reactiv. Această invenție a dat un impuls puternic dezvoltării aviației.

Principiul motorului cu jet este similar cu furtunul de incendiu. Furtunul său are un capăt îngustat. Lăsând printr-o gaură îngustă, apa își mărește semnificativ viteza. Forța de contrapresiune rezultată este atât de puternică încât pompierul nu poate ține greșit furtunul în mâini. Acest comportament al apei poate explica și principiul funcționării motorului cu jet.

Căile de circulație drepte

Acest tip de motor cu reacție este cel mai simplu. Reprezentarea poate fi sub forma unei țevi cu capete deschise, care este instalată pe un avion în mișcare. În față, secțiunea transversală se lărgește. Datorită acestui design, aerul de intrare își reduce viteza și crește presiunea. Cel mai larg loc al unei astfel de conducte este camera de ardere. Aici, combustibilul este injectat și combustia este continuată. Un astfel de proces favorizează încălzirea gazelor formate și expansiunea lor puternică. Aceasta creează forța motoarelor cu reacție. Produce toate aceleași gaze atunci când forțează spre exterior de la capătul îngust al tubului. Aceasta este forța care forțează avionul să zboare.

Probleme de utilizare

Motoarele cu reacție directă au unele dezavantaje. Ei pot lucra numai pe acel avion, care este în mișcare. Aeronava, care se află într-o stare de repaus, nu poate fi activată de căi rutiere directe. Pentru a ridica un astfel de avion este necesar un alt motor de pornire.

adresare

Principiul de funcționare al motorului cu reacție al aeronavei tip turboreactor, care nu are deficiențele unui jeton, a permis proiectanților de aeronave să creeze aeronava cea mai perfectă. Cum funcționează această invenție?

Principalul element al motorului turbojet este o turbină cu gaz. Cu ajutorul său, un compresor de aer este activat, trecând prin care aerul comprimat este trimis într-o cameră specială. Produsele rezultate de ardere a combustibilului (de obicei, kerosen) se încadrează pe lamele de turbină, pe care o conduce. Mai mult, fluxul de aer-gaz trece în duza, unde accelerează la viteze mari și creează o forță extraordinară de reacție.

Creșterea puterii

Forța reactivă de tracțiune poate crește semnificativ într-o perioadă scurtă de timp. În acest scop, se folosește arderea ulterioară. Este injectarea unei cantități suplimentare de combustibil în fluxul de gaze, care iese din turbină. Nefolosit în turbină, oxigenul contribuie la arderea kerosenului, ceea ce mărește forța motorului. La viteze mari, creșterea valorii sale atinge 70%, iar la viteze mici ajunge la 25-30%.