Реактивни двигатели, устройство, принцип на действие
Информация - Авиация, Астрономия, Космонавтика
Други материали по темата Авиация, Астрономия, Космонавтика
Теми: Видове реактивни двигатели, физически принципи на реактивното задвижване при различни скорости.
В съвременната гражданска и военна авиация, в космическата техника, широко се използват реактивни двигатели, чието създаване се основава на принципа на получаване на тяга поради силата на реакция, произтичаща от отхвърлянето на определена маса (работен флуид) от двигателя, а посоката на тягата и движението на изхвърления работен флуид са противоположни. В този случай стойността на тягата е пропорционална на произведението на масата на работния флуид и скоростта на неговото отхвърляне. Това е опростен начин да се опише работата на реактивен двигател, а истинска научна теория за наглостта на съвременните реактивни двигатели се развива от няколко десетилетия. А основата и дизайнът на реактивните двигатели са дело на български учени и изобретатели, които винаги са заемали водещо място в развитието на реактивните двигатели и въобще в ракетната техника. Разбира се, началото на работата по ракетната техника в България датира от 1690 г., когато с активното участие на Петър Първи е построена специална институция за производство на барутни ракети, използвани много по-рано в древен Китай. Въпреки това, прахови ракети от модела 1717 г. поради високите си качества за това време, те са били използвани почти непроменени около сто години. И първите опити за създаване на самолетен реактивен двигател вероятно трябва да се припишат на 1849 г., когато военният инженер И.М. Третески предлага да се използва силата на струя от сгъстен газ за движение на балона. През 1881 г. Кибалчич разработва проект за самолет, по-тежък от въздуха, с реактивен двигател. Разбира се, това бяха първитеопити да се използва силата на реактивната струя за самолети и разбира се Н. Е. Жуковски, "бащата на българската авиация", който първи разработва основните въпроси на теорията за реактивното задвижване, по право е основател на тази теория.
Трудовете на български и съветски учени и конструктори, заедно с трудовете на видните наши сънародници Н.Е.Жуковски, К.Е.Циолковски, В.В., което е нашата славна история и гордост на България.
Аз. Физическата основа на реактивния двигател.
В основата на съвременните мощни реактивни двигатели от различни видове е принципът на директната реакция, т.е. принципът на създаване на движеща сила (или тяга) под формата на реакция (откат) на струя от "работно вещество", изтичаща от двигателя, обикновено горещи газове.
Във всички двигатели има два процеса на преобразуване на енергия. Първо, химическата енергия на горивото се преобразува в топлинна енергия на продуктите от горенето, а след това топлинната енергия се използва за извършване на механична работа. Такива двигатели включват бутални двигатели на автомобили, дизелови локомотиви, парни и газови турбини на електроцентрали и др.
Разгледайте този процес във връзка с реактивните двигатели. Да започнем с горивната камера на двигателя, в която по един или друг начин вече е създадена горима смес в зависимост от типа на двигателя и вида на горивото. Това може да бъде например смес от въздух и керосин, както в турбореактивен двигател на модерен реактивен самолет, или смес от течен кислород и алкохол,като в някои течни ракетни двигатели или, накрая, някои твърдо гориво на прахови ракети. Горимата смес може да гори, т.е. влизат в химическа реакция с бързо освобождаване на енергия под формата на топлина. Способността за освобождаване на енергия по време на химическа реакция е потенциалната химическа енергия на молекулите на сместа. Химическата енергия на молекулите е свързана с особеностите на тяхната структура, по-точно структурата на техните електронни обвивки, т.е. електронният облак, който заобикаля ядрата на атомите, изграждащи молекулата. В резултат на химическа реакция, при която едни молекули се разрушават, а други се образуват, естествено се получава пренареждане на електронните обвивки. При това преструктуриране той е източникът на освободена химическа енергия. Вижда се, че като гориво за реактивни двигатели могат да служат само вещества, които по време на химическа реакция в двигателя (горене) отделят достатъчно голямо количество топлина, а също така образуват голямо количество газове. Всички тези процеси протичат в горивната камера, но нека се спрем на реакцията не на молекулярно ниво (това вече беше обсъдено по-горе), а на "фазите" на работа. Докато не започне горенето, сместа има голям запас от потенциална химическа енергия. Но тогава пламъкът погълна сместа, още един момент - и химическата реакция приключи. Сега, вместо молекулите на горимата смес, камерата е пълна с молекули на продуктите на горенето, по-плътно "опаковани". Излишната енергия на свързване, която е химическата енергия на протичащата реакция на горене, е била освободена. Молекулите, притежаващи тази излишна енергия, почти моментално я прехвърлят на други молекули и атоми в резултат на чести сблъсъци с тях. Всички молекули и атоми в горивната камера започнаха да се движат произволно, хаотично с много по-висока скорост, температурата на газовете се повиши. Така че имаше преход на потенциалахимическата енергия на горивото в топлинната енергия на продуктите от горенето.
Подобен преход беше извършен и във всички останали