L'elica rotante spinge l'aereo in avanti. Ma un motore a reazione con ad alta velocità respinge i gas di scarico caldi e crea così una spinta reattiva diretta in avanti.

Tipi di motori a reazione

Esistono quattro tipi di motori a reazione o a turbina a gas:

Turbogetto;

Turboventola- come quelli utilizzati sugli aerei di linea passeggeri Boeing 747;

Turboelica dove usano eliche azionate da turbine;

E Turboalbero, che sono installati sugli elicotteri.

Motore turbofanè costituito da tre parti principali: un compressore, una camera di combustione e una turbina che fornisce energia. Innanzitutto, l'aria entra nel motore e viene compressa da una ventola. Quindi, nella camera di combustione, l'aria compressa si mescola con il carburante e brucia, formando gas alta temperatura e alta pressione sanguigna. Questo gas passa attraverso la turbina, facendola ruotare a grande velocità, e viene respinto indietro, creando così una forza di spinta in avanti.

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Una volta che l'aria entra nel motore a turbina, attraversa diverse fasi di compressione. La pressione e il volume del gas aumentano in modo particolarmente forte dopo aver attraversato la camera di combustione. La spinta generata dai gas di scarico consente agli aerei a reazione di volare ad altitudini e velocità di gran lunga superiori a quelle degli aerei ad ala rotante con motore a pistoni.

In un motore a turbogetto, l'aria viene aspirata dalla parte anteriore, compressa e bruciata insieme al carburante. Formato a seguito della combustione gas di scarico creare una forza di trazione reattiva.

I motori turboelica accoppiano la propulsione a reazione gas di scarico con spinta in avanti creata dalla rotazione dell'elica.

I motori a turbina a gas sono piuttosto high-tech e significativamente superiori nelle loro caratteristiche ai motori tradizionali (convenzionali). combustione interna. I motori a turbina a gas sono utilizzati principalmente nell'industria aeronautica. Ma in industria automobilistica motori di questo tipo non si sono diffusi molto, a causa dei problemi legati al consumo di carburante per l'aviazione, troppo costoso per i veicoli terrestri. Tuttavia, nel mondo ce ne sono diversi dotati di motori a reazione. La nostra pubblicazione online per i suoi lettori abituali ha deciso oggi di pubblicare la Top 10 (dieci) di questo veicolo straordinario e potente secondo noi.

1) Trattore che tira il putten

Questo trattore può essere facilmente definito l'apice delle conquiste umane. Gli ingegneri hanno creato un veicolo in grado di trainare un veicolo da 4,5 tonnellate a una velocità vertiginosa, grazie a pochi motori a turbina a gas.

2) Locomotiva ferroviaria con motore a turbina a gas

Questo esperimento degli ingegneri non raggiunse mai la fama commerciale attesa. È un peccato, ovviamente. Un tale treno ferroviario utilizzava, in particolare, un motore del bombardiere strategico Convair B-36 "Peacemaker" ("Peacemaker" - prodotto negli Stati Uniti). Grazie a questo motore la locomotiva ferroviaria poteva accelerare fino alla velocità di 295,6 km/h.

3) Spinta SSC

Al momento, gli ingegneri della SSC Program Ltd si stanno preparando per i test che stabiliranno un nuovo record di velocità su terra. Ma, nonostante il design di questa nuova vettura, l'originale Thrust SSC, che in precedenza aveva stabilito ufficialmente il record mondiale di velocità tra tutti i veicoli terrestri veicoli, è anche molto impressionante.

La potenza di questo Thrust SSC è di 110mila CV, ottenuta tramite due motori a turbina a gas Rolls-Royce. Ricordiamo ai nostri lettori che questo macchina a reazione nel 1997 raggiunse la velocità di 1228 km/h. Pertanto, Thrust SSC è diventata la prima auto al mondo a rompere la barriera del suono sulla terra.

4) Volkswagen Nuovo Maggiolino

L'appassionato di auto di 47 anni Ron Patrick ha installato nella sua auto Modelli Volkswagen Motore a razzo dello scarabeo. La potenza di questa macchina dopo la sua modernizzazione era di 1350 CV. Ora velocità massima la velocità dell'auto è di 225 km/h. Ma c'è uno svantaggio molto significativo nel funzionamento di un tale motore. Questo getto lascia dietro di sé un pennacchio caldo lungo 15 metri.

5) Estintore russo "Big Wind"

Ti piace il vecchio proverbio russo: "Rompono un cuneo con un cuneo", te lo ricordi? Nel nostro esempio, questo proverbio, stranamente, funziona davvero. Vi presentiamo, cari lettori, lo sviluppo russo: "Estinguere il fuoco con il fuoco". Non mi credi? Ma è vero. Installazione simileè stato effettivamente utilizzato in Kuwait per combattere gli incendi petroliferi durante la Guerra del Golfo.

Questo veicolo è stato creato sulla base del T-34, sul quale sono stati installati due motori a reazione del caccia MIG-21 (forniti). Il principio di funzionamento di questo veicolo antincendio è abbastanza semplice: l'estinzione avviene utilizzando getti d'aria insieme all'acqua. I motori dell'aereo a reazione sono stati leggermente modificati, ciò è stato fatto utilizzando tubi attraverso i quali l'acqua veniva fornita ad alta pressione. Durante il funzionamento del motore a turbina a gas, l'acqua cadeva sul fuoco uscendo dagli ugelli del motore a reazione, provocando la formazione di un forte vapore, che si muoveva in grandi flussi d'aria a grande velocità.

Questo metodo ha permesso di estinguere le piattaforme petrolifere. I flussi di vapore stesso furono tagliati dallo strato in fiamme.

6) Auto da corsa STP-Paxton Turbocar

Questa vettura da corsa è stata progettata da Ken Wallis per competere nella 500 Miglia di Indianapolis. Questa vettura sportiva partecipò per la prima volta alla 500 Miglia di Indianapolis nel 1967. La turbina a gas dell'auto e il sedile del pilota erano situati uno accanto all'altro. La coppia è stata immediatamente trasmessa a tutte e quattro le ruote tramite un convertitore.

Nel 1967, durante l'evento principale, questa vettura era in lizza per la vittoria. Ma 12 chilometri prima del traguardo, a causa di un guasto ai cuscinetti, l'auto ha abbandonato la gara.

7) Rompighiaccio polare americano USCGC Polar-Class Icereaker

Questo potente rompighiaccio può muoversi tra il ghiaccio il cui spessore può raggiungere i 6 metri. Il rompighiaccio è dotato di 6 motori diesel con una potenza totale di 18mila CV, oltre a tre motori a turbina a gas della Pratt & Whitney con una potenza totale di 75mila CV. Ma nonostante l’enorme potenza di tutte le sue centrali elettriche, la velocità del rompighiaccio non è elevata. Ma per questo veicolo la cosa principale non è la velocità.

8) Veicolo per slittino estivo

Se non hai assolutamente alcun senso di autoconservazione, allora questo veicolo sarà perfetto per farti ottenere un'enorme dose di adrenalina. Questo insolito veicolo ha un piccolo motore a turbina a gas. Grazie a lui, nel 2007, un impavido atleta è riuscito ad accelerare fino a raggiungere la velocità di 180 km/h. Ma non è niente. rispetto ad un altro australiano che sta preparando per sé un veicolo simile, e tutto per stabilire un record mondiale. L’obiettivo di quest’uomo è quello di accelerare su una tavola dotata di un motore a turbina a gas fino alla velocità di 480 km/h.

9) Superbike con turbina MTT

L'azienda MTT ha deciso di equipaggiare la sua moto motore a turbina a gas. Alla fine acceso ruota posteriore La potenza trasmessa è di 286 CV. Un tale motore a reazione è stato prodotto dalla società " Rolls Royce"Jay Leno possiede già una superbike del genere oggi. Secondo lui, guidare qualcosa del genere è allo stesso tempo spaventoso e interessante.

Il pericolo più grande per ogni pilota di motociclette che si trova al volante di una moto del genere è mantenerne la stabilità durante l'accelerazione ed essere sicuri di frenare in tempo.

10) Spazzaneve

Sapete, cari amici, dove finiscono per lo più i vecchi motori a reazione dopo essere stati rimossi dagli aeroplani? Non lo so? Molto spesso in molti paesi del mondo vengono utilizzati nel settore ferroviario, vengono utilizzati per la pulizia binari ferroviari dalla neve che cade.

Inoltre, rimozione della neve simile veicoli vengono utilizzati anche sulle piste degli aeroporti e ovunque richiesto a breve termine rimuovere i cumuli di neve da una determinata area.

Un motore a reazione è un motore che crea la forza di trazione necessaria per il movimento convertendo l'energia interna del carburante nell'energia cinetica del getto del fluido di lavoro.

Il fluido di lavoro esce dal motore ad alta velocità e, secondo la legge di conservazione della quantità di moto, viene generata una forza reattiva che spinge il motore nella direzione opposta. Per accelerare il fluido di lavoro, sia l'espansione di un gas riscaldato in un modo o nell'altro ad alta temperatura (i cosiddetti motori a getto termico) sia altri principi fisici, ad esempio l'accelerazione di particelle cariche in un campo elettrostatico (vedi motore a ioni) può essere utilizzato.

Un motore a reazione abbina il motore stesso ad un dispositivo di propulsione, ovvero crea forza di trazione solo attraverso l'interazione con il fluido di lavoro, senza supporto o contatto con altri corpi. Per questo motivo viene spesso utilizzato per la propulsione di aerei, razzi e veicoli spaziali.

In un motore a reazione, la spinta necessaria per la propulsione viene creata convertendo l'energia iniziale in energia cinetica del fluido di lavoro. Come risultato del deflusso del fluido di lavoro dall'ugello del motore, viene generata una forza reattiva sotto forma di rinculo (getto). Il rinculo muove nello spazio il motore e gli apparati ad esso strutturalmente collegati. Il movimento avviene nella direzione opposta alla fuoriuscita del getto. Può essere convertito in energia cinetica della corrente a getto diversi tipi energie: chimica, nucleare, elettrica, solare. Il motore a reazione fornisce la propria propulsione senza assistenza meccanismi intermedi.

Per creare spinta del gettoè necessaria una fonte di energia iniziale, che viene convertita nell'energia cinetica della corrente a getto, un fluido di lavoro espulso dal motore sotto forma di corrente a getto, e il motore a reazione stesso, che converte il primo tipo di energia in secondo.

La parte principale di un motore a reazione è la camera di combustione, nella quale viene creato il fluido di lavoro.

Tutti i motori a reazione si dividono in due classi principali, a seconda che funzionino sfruttando l'ambiente oppure no.

La prima classe sono i motori a respirazione d'aria (WRE). Sono tutti termici, in cui il fluido di lavoro si forma durante la reazione di ossidazione di una sostanza infiammabile con l'ossigeno dell'aria circostante. La maggior parte del fluido di lavoro è l'aria atmosferica.

In un motore a razzo, tutti i componenti del fluido di lavoro si trovano a bordo dell'apparato dotato di esso.

Ci sono anche motori combinati, combinando entrambi i tipi di cui sopra.

La propulsione a getto fu utilizzata per la prima volta nella palla di Heron, un prototipo di turbina a vapore. Motori jet il combustibile solido apparve in Cina nel X secolo. N. e. Tali missili furono usati in Oriente, e poi in Europa per fuochi d'artificio, segnalazioni e poi come missili da combattimento.

Una tappa importante nello sviluppo dell'idea propulsione a jet c'era l'idea di utilizzare un razzo come motore per un aereo. Fu formulato per la prima volta dal rivoluzionario russo N.I. Kibalchich, che nel marzo 1881, poco prima della sua esecuzione, propose un progetto per un aereo (aereo a razzo) che utilizzava la propulsione a reazione da gas in polvere esplosivi.

N. E. Zhukovsky, nelle sue opere "Sulla reazione dei liquidi in deflusso e in afflusso" (1880) e "Sulla teoria delle navi guidate dalla forza di reazione dell'acqua in deflusso" (1908), sviluppò per primo le questioni di base della teoria del getto motore.

Interessanti lavori sullo studio del volo dei razzi appartengono anche al famoso scienziato russo I.V. Meshchersky, in particolare nel campo della teoria generale del movimento dei corpi di massa variabile.

Nel 1903, K. E. Tsiolkovsky, nella sua opera "Esplorazione degli spazi del mondo con strumenti a reazione", fornì una giustificazione teorica per il volo di un razzo, nonché un diagramma schematico di un motore a razzo, che anticipò molte delle caratteristiche fondamentali e di progettazione dei moderni motori a razzo a propellente liquido (LPRE). Pertanto, Tsiolkovsky prevedeva l'uso di carburante liquido per un motore a reazione e la sua fornitura al motore con pompe speciali. Ha proposto di controllare il volo del razzo utilizzando timoni a gas: piastre speciali poste in un flusso di gas che fuoriesce dall'ugello.

La particolarità di un motore a getto liquido è che, a differenza di altri motori a reazione, porta con sé l'intera riserva di ossidante insieme al carburante e non preleva dall'atmosfera l'aria contenente l'ossigeno necessario per bruciare il carburante. Questo è l'unico motore che può essere utilizzato per il volo ad altissima quota al di fuori dell'atmosfera terrestre.

Il primo razzo al mondo con motore a razzo liquido fu creato e lanciato il 16 marzo 1926 dall'americano R. Goddard. Pesava circa 5 chilogrammi e la sua lunghezza raggiungeva i 3 m. Il carburante nel razzo di Goddard era benzina e ossigeno liquido. Il volo di questo razzo è durato 2,5 secondi, durante i quali ha volato per 56 m.

Il lavoro sperimentale sistematico su questi motori iniziò negli anni '30 del XX secolo.

I primi motori a razzo sovietici a propellente liquido furono sviluppati e creati nel 1930-1931. presso il Laboratorio Dinamico dei Gas di Leningrado (GDL) sotto la guida del futuro accademico V. P. Glushko. Questa serie si chiamava ORM - motore a razzo sperimentale. Glushko ha utilizzato alcune nuove innovazioni, ad esempio raffreddando il motore con uno dei componenti del carburante.

Parallelamente, lo sviluppo dei motori a razzo è stato effettuato a Mosca dal Jet Propulsion Research Group (GIRD). Il suo ispiratore ideologico era F.A. Tsander e il suo organizzatore era il giovane S.P. Korolev. L'obiettivo di Korolev era costruire un nuovo veicolo a razzo: un aereo a razzo.

Nel 1933, F.A. Zander costruì e testò con successo il motore a razzo OR1, che funzionava con benzina e aria compressa, e nel 1932-1933. – Motore OR2, funzionante a benzina e ossigeno liquido. Questo motore è stato progettato per essere installato su un aliante destinato a volare come un aereo a razzo.

Nel 1933, il primo razzo sovietico a combustibile liquido fu creato e testato al GIRD.

Sviluppando il lavoro iniziato, gli ingegneri sovietici continuarono successivamente a lavorare sulla creazione di motori a getto liquido. In totale, dal 1932 al 1941, l'URSS sviluppò 118 progetti di motori a getto liquido.

In Germania nel 1931 ebbero luogo test di missili di I. Winkler, Riedel e altri.

Il primo volo di un aereo a razzo con motore a propellente liquido fu effettuato in Unione Sovietica nel febbraio 1940. Come centrale elettrica L'aereo era alimentato da un motore a razzo a propellente liquido. Nel 1941, sotto la guida del progettista sovietico V.F Bolkhovitinov, fu costruito il primo aereo a reazione: un caccia con un motore a razzo a propellente liquido. I suoi test furono effettuati nel maggio 1942 dal pilota G. Ya.

Allo stesso tempo, ebbe luogo il primo volo di un caccia tedesco con un tale motore. Nel 1943, gli Stati Uniti testarono il primo aereo a reazione americano dotato di un motore a reazione a propellente liquido. In Germania, diversi caccia con questi motori progettati da Messerschmitt furono costruiti nel 1944 e utilizzati in combattimento sul fronte occidentale quello stesso anno.

Inoltre, i motori a razzo liquidi furono utilizzati sui razzi tedeschi V2, creati sotto la guida di V. von Braun.

Negli anni Cinquanta liquido motori a razzo furono installati sui missili balistici, quindi sui satelliti artificiali della Terra, del Sole, della Luna e di Marte e sulle stazioni interplanetarie automatiche.

Il motore a razzo a propellente liquido è costituito da una camera di combustione con ugello, un'unità turbopompa, un generatore di gas o generatore di gas vapore, un sistema di automazione, elementi di controllo, un sistema di accensione e unità ausiliarie(scambiatori di calore, miscelatori, azionamenti).

L'idea dei motori a respirazione d'aria è stata avanzata più di una volta paesi diversi. I lavori più importanti e originali in questo senso sono gli studi effettuati nel periodo 1908-1913. Lo scienziato francese R. Lauren, che, in particolare, nel 1911 propose una serie di progetti per motori ramjet. Questi motori utilizzano l'aria atmosferica come ossidante e la compressione dell'aria nella camera di combustione è assicurata dalla pressione dinamica dell'aria.

Nel maggio 1939, un razzo con un motore ramjet progettato da P. A. Merkulov fu testato per la prima volta in URSS. Era un razzo a due stadi (il primo stadio è un razzo in polvere) con un peso al decollo di 7,07 kg e il peso del carburante per il secondo stadio del motore ramjet era di soli 2 kg. Durante i test, il razzo ha raggiunto un'altitudine di 2 km.

Nel 1939-1940 Per la prima volta al mondo, furono effettuati nell'Unione Sovietica test estivi di motori respiratori installati come motori aggiuntivi su un aereo progettato da N.P. Nel 1942, i motori ramjet progettati da E. Zenger furono testati in Germania.

Un motore a respirazione d'aria è costituito da un diffusore in cui l'aria viene compressa a causa dell'energia cinetica del flusso d'aria in arrivo. Il carburante viene iniettato nella camera di combustione attraverso un ugello e la miscela si accende. Il getto esce attraverso l'ugello.

Il processo di funzionamento dei motori a reazione è continuo, quindi non hanno spinta iniziale. A questo proposito, a velocità di volo inferiori alla metà della velocità del suono, i motori a respirazione d'aria non vengono utilizzati. L'uso più efficace dei motori a reazione è a velocità supersoniche e ad alta quota. Un aereo alimentato da un motore a reazione decolla utilizzando motori a razzo funzionanti con combustibile solido o liquido.

Un altro gruppo di motori a respirazione d’aria – i motori a turbocompressore – ha ricevuto uno sviluppo maggiore. Si dividono in turbogetto, in cui la spinta è creata da un flusso di gas che scorre dall'ugello del getto, e turboelica, in cui la spinta principale è creata dall'elica.

Nel 1909, il progetto di un motore a turbogetto fu sviluppato dall'ingegnere N. Gerasimov. Nel 1914, il tenente della marina russa M.N. Nikolskoy progettò e costruì un modello di motore aeronautico a turboelica. Il fluido di lavoro per azionare la turbina a tre stadi erano i prodotti gassosi della combustione di una miscela di trementina e acido nitrico. La turbina non funzionava solo sull'elica: i prodotti della combustione gassosi di scarico diretti nell'ugello di coda (getto) creavano una spinta del getto oltre alla forza di spinta dell'elica.

Nel 1924, V.I. Bazarov sviluppò il progetto di un motore a reazione turbocompressore per aviazione, costituito da tre elementi: una camera di combustione, una turbina a gas e un compressore. Fluire aria compressa qui per la prima volta venne diviso in due rami: la parte più piccola andava nella camera di combustione (al bruciatore), e la parte più grande veniva miscelata ai gas di lavoro per abbassarne la temperatura davanti alla turbina. Ciò ha garantito la sicurezza delle pale della turbina. La potenza della turbina multistadio veniva spesa per azionare il compressore centrifugo del motore stesso e in parte per ruotare l'elica. Oltre all'elica, la spinta veniva creata grazie alla reazione di un flusso di gas passato attraverso l'ugello di coda.

Nel 1939, nello stabilimento Kirov di Leningrado, iniziò la costruzione dei motori a turbogetto progettati da A. M. Lyulka. I suoi processi furono interrotti dalla guerra.

Nel 1941, in Inghilterra, fu effettuato il primo volo su un aereo da caccia sperimentale dotato di un motore a turbogetto progettato da F. Whittle. Aveva un motore con turbina a gas, che azionava un compressore centrifugo che forniva aria alla camera di combustione. I prodotti della combustione venivano utilizzati per creare la spinta del getto.

Gloster di Whittle (E.28/39)

In un motore a turbogetto, l'aria che entra durante il volo viene compressa prima nella presa d'aria e poi nel turbocompressore. L'aria compressa viene fornita alla camera di combustione, nella quale viene iniettato carburante liquido (molto spesso cherosene per aviazione). L'espansione parziale dei gas formati durante la combustione avviene nella turbina che fa ruotare il compressore e l'espansione finale avviene nell'ugello del getto. È possibile installare un postcombustore tra la turbina e il motore a reazione per fornire un'ulteriore combustione del carburante.

Al giorno d'oggi, la maggior parte degli aerei militari e civili, così come alcuni elicotteri, sono dotati di motori a turbogetto.

In un motore turboelica, la spinta principale è generata dall'elica e la spinta aggiuntiva (circa il 10%) è generata da un flusso di gas che scorre dall'ugello del getto. Il principio di funzionamento di un motore a turboelica è simile a quello di un turbogetto, con la differenza che la turbina fa ruotare non solo il compressore, ma anche l'elica. Questi motori sono utilizzati negli aerei subsonici e negli elicotteri, nonché per la propulsione di navi e automobili ad alta velocità.

I primi motori a reazione a propellente solido furono utilizzati nei missili da combattimento. Loro ampia applicazione iniziò nel 19° secolo, quando in molti eserciti apparvero unità missilistiche. Alla fine del 19° secolo. Nascono le prime polveri senza fumo, con combustione più stabile e maggiori prestazioni.

Negli anni '20 e '30 furono effettuati lavori per creare armi a reazione. Ciò portò alla nascita di mortai con propulsione a razzo: Katyusha in Unione Sovietica, mortai con propulsione a razzo a sei barili in Germania.

Lo sviluppo di nuovi tipi di polvere da sparo ha permesso di utilizzare motori a reazione a combustibile solido nei missili da combattimento, compresi quelli balistici. Inoltre, vengono utilizzati nell'aviazione e nell'astronautica come motori per i primi stadi di veicoli di lancio di razzi, motori di avviamento per aerei con motori ramjet e motori frenanti per veicoli spaziali.

Un motore a reazione a combustibile solido è costituito da un alloggiamento (camera di combustione), che contiene l'intera riserva di carburante e un ugello a getto. Il corpo è realizzato in acciaio o fibra di vetro. Ugello - realizzato in grafite, leghe refrattarie, grafite.

Il carburante viene acceso da un dispositivo di accensione.

Il controllo della spinta viene effettuato modificando la superficie di combustione della carica o l'area critica della sezione trasversale dell'ugello, nonché iniettando liquido nella camera di combustione.

La direzione della spinta può essere modificata mediante timoni a gas, un deflettore (deflettore), motori di controllo ausiliari, ecc.

I motori a reazione a combustibile solido sono molto affidabili, possono essere conservati per lungo tempo e quindi sono sempre pronti per l'avvio.

Ti sei mai chiesto come funziona un motore a reazione? La spinta del getto che lo alimenta era nota fin dall'antichità. Hanno potuto metterlo in pratica solo all’inizio del secolo scorso, a seguito della corsa agli armamenti tra Inghilterra e Germania.

Il principio di funzionamento di un motore a reazione è abbastanza semplice, ma presenta alcune sfumature che vengono rigorosamente osservate durante la produzione. Affinché l'aereo rimanga in aria in modo affidabile, devono funzionare perfettamente. Dopotutto, la vita e la sicurezza di tutti a bordo dell'aereo dipendono da questo.

È alimentato dalla spinta del getto. Ciò richiede che una sorta di fluido venga espulso dalla parte posteriore del sistema e gli dia movimento in avanti. Funziona qui La terza legge di Newton, che afferma: “Ogni azione provoca una uguale reazione”.

Al motore a reazione viene utilizzata l'aria al posto del liquido. Crea la forza che fornisce il movimento.

Utilizza gas caldi e una miscela di aria e combustibile combustibile. Questa miscela esce ad alta velocità e spinge l'aereo in avanti, permettendogli di volare.

Se parliamo della struttura di un motore a reazione, lo è connessione dei quattro più dettagli importanti:

• compressore;
• camere di combustione;
• turbine;
• scarico

Il compressore è costituito da diverse turbine, che aspirano l'aria e la comprimono mentre passa attraverso le alette angolate. Quando viene compressa, la temperatura e la pressione dell'aria aumentano. Parte dell'aria compressa entra nella camera di combustione, dove viene miscelata con il carburante e accesa. Aumenta energia termica dell'aria.

Motore a reazione.

Miscela calda ad alta velocità esce dalla camera e si espande. Lì ne passa ancora un po' una turbina con pale che ruotano grazie all'energia del gas.

La turbina è collegata al compressore nella parte anteriore del motore, e quindi lo mette in moto. Aria calda esce dallo scarico. A questo punto la temperatura della miscela è molto alta. E aumenta ancora di più, grazie a effetto strozzante. Dopodiché esce l'aria.

È iniziato lo sviluppo di aerei a reazione negli anni '30 del secolo scorso. Gli inglesi e i tedeschi iniziarono a sviluppare modelli simili. Gli scienziati tedeschi hanno vinto questa gara. Pertanto, il primo aereo con un motore a reazione fu "Rondine" nella Luftwaffe. "Meteora di Gloucester" decollò un po' più tardi. I primi aerei con tali motori sono descritti in dettaglio

Anche il motore di un aereo supersonico è un motore a reazione, ma con una modifica completamente diversa.

Come funziona un motore a turbogetto?

I motori a reazione sono utilizzati ovunque e i motori a turbogetto sono installati in quelli più grandi. La loro differenza è questa il primo porta con sé una fornitura di carburante e ossidante, e la progettazione ne garantisce l'approvvigionamento dai serbatoi.

Motore turbogetto dell'aereo trasporta solo carburante e l'ossidante, l'aria, viene pompato dall'atmosfera da una turbina. Per il resto, il principio del suo funzionamento è lo stesso di quello reattivo.

Uno dei loro dettagli più importanti è Questa è una pala di turbina. La potenza del motore dipende da questo.

Schema di un motore a turbogetto.

Sono loro che producono le forze di trazione necessarie per l'aereo. Ognuna delle pale produce 10 volte più energia rispetto al motore di un'auto più comune. Sono installati dietro la camera di combustione, nella parte del motore dove ce n'è di più alta pressione, e la temperatura raggiunge fino a 1400 gradi Celsius.

Durante il processo di produzione delle lame passano attraverso il processo di monocristallizzazione, che conferisce loro durezza e forza.

Ogni motore viene testato per la massima spinta prima di essere installato su un aereo. Deve passare certificazione da parte dell'European Safety Council e dell'azienda che lo ha prodotto. Una delle più grandi aziende la loro produzione è Rolls-Royce.

Cos'è un aereo a propulsione nucleare?

Durante la Guerra Fredda Sono stati fatti tentativi per creare un motore a reazione non basato su reazione chimica, ma dal calore che verrebbe prodotto da un reattore nucleare. È stato installato al posto di una camera di combustione.

L'aria passa attraverso il nocciolo del reattore, abbassandone la temperatura e aumentandone la propria. Si espande e fuoriesce dall'ugello ad una velocità maggiore della velocità di volo.

Motore combinato turbogetto-nucleare.

È stato testato in URSS basato su TU-95. Anche gli Stati Uniti non sono rimasti indietro rispetto agli scienziati dell’Unione Sovietica.

Negli anni '60 La ricerca da entrambe le parti cessò gradualmente. I tre principali problemi che hanno impedito lo sviluppo sono stati:

• sicurezza dei piloti durante il volo;
• rilascio di particelle radioattive nell'atmosfera;
• in caso di incidente aereo, il reattore radioattivo potrebbe esplodere, causando danni irreparabili a tutti gli esseri viventi.

Come vengono realizzati i motori a reazione per gli aeromodelli?

La loro produzione per modelli di aerei richiede verso le 6. Innanzitutto è macinato piastra di base in alluminio, a cui sono attaccate tutte le altre parti. Ha le stesse dimensioni di un disco da hockey.

Ad esso è attaccato un cilindro, quindi risulta qualcosa come un barattolo di latta. Questo futuro motore combustione interna. Successivamente, viene installato il sistema di alimentazione. Per fissarlo, le viti vengono avvitate nella piastra principale, pre-immersa in uno speciale sigillante.

Motore per un modello di aeroplano.

I canali di avviamento sono collegati all'altro lato della camera per reindirizzare le emissioni di gas alla girante della turbina. Installato nel foro sul lato della camera di combustione bobina di filamento. Accende il carburante all'interno del motore.

Quindi installano la turbina e l'asse centrale del cilindro. Ci scommettono ruota del compressore, che forza l'aria nella camera di combustione. Viene controllato utilizzando un computer prima che il programma di avvio sia protetto.

Il motore finito viene nuovamente controllato per la potenza. Il suo suono non è molto diverso dal suono del motore di un aereo. Ovviamente è meno potente, ma lo ricorda completamente, dando più somiglianza al modello.

MOTORE A REAZIONE, un motore che crea la forza di trazione necessaria per il movimento convertendo l'energia potenziale in energia cinetica della corrente a getto del fluido di lavoro. Per fluido di lavoro, in relazione ai motori, si intende una sostanza (gas, liquida, solida) con l'aiuto della quale l'energia termica rilasciata durante la combustione del carburante viene convertita in utile lavoro meccanico. Come risultato del deflusso del fluido di lavoro dall'ugello del motore, viene generata una forza reattiva sotto forma di reazione (rinculo) del getto, diretta nello spazio nella direzione opposta al deflusso del getto. Vari tipi di energia (chimica, nucleare, elettrica, solare) possono essere convertiti in energia cinetica (velocità) di una corrente a getto in un motore a reazione.

Un motore a reazione (motore a reazione diretta) combina il motore stesso con un dispositivo di propulsione, ovvero fornisce il proprio movimento senza la partecipazione di meccanismi intermedi. Per creare la spinta del getto (spinta del motore) utilizzata da un motore a reazione, è necessaria: una fonte di energia iniziale (primaria), che viene convertita nell'energia cinetica della corrente a getto; il fluido di lavoro, che viene espulso dal motore a reazione sotto forma di una corrente a getto; Il motore a reazione stesso è un convertitore di energia. Spinta del motore – si tratta di una forza reattiva, che è il risultato delle forze gasdinamiche di pressione e attrito applicate alle superfici interne ed esterne del motore. Esiste una distinzione tra spinta interna (spinta a getto) - il risultato di tutte le forze gasdinamiche applicate al motore, senza tener conto della resistenza esterna, e spinta effettiva, che tiene conto della resistenza esterna della centrale elettrica. L'energia iniziale viene immagazzinata a bordo di un aereo o di un altro veicolo dotato di motore a reazione (combustibile chimico, combustibile nucleare) oppure (in linea di principio) può provenire dall'esterno (energia solare).

Per ottenere il fluido di lavoro in un motore a reazione è possibile utilizzare una sostanza prelevata dall'ambiente (ad esempio aria o acqua); una sostanza che si trova nei serbatoi di un apparecchio o direttamente nella camera di un motore a reazione; una miscela di sostanze provenienti dall'ambiente e immagazzinate a bordo del veicolo. I moderni motori a reazione utilizzano molto spesso l'energia chimica come energia primaria. In questo caso, il fluido di lavoro sono i gas caldi, prodotti della combustione di combustibili chimici. Quando un motore a reazione funziona, l'energia chimica delle sostanze in combustione viene convertita in energia termica dei prodotti della combustione e l'energia termica dei gas caldi viene convertita in energia meccanica del movimento traslatorio della corrente a getto e, di conseguenza, dell'apparato su cui si trova il motore a reazione il motore è installato.

Il principio di funzionamento di un motore a reazione

In un motore a reazione (Fig. 1), un flusso d'aria entra nel motore e incontra le turbine che ruotano ad alta velocità compressore , che aspira aria dall'ambiente esterno (tramite un ventilatore incorporato). Pertanto, vengono risolti due problemi: l'aspirazione dell'aria primaria e il raffreddamento dell'intero motore nel suo insieme. Le pale della turbina del compressore comprimono l'aria circa 30 volte o più e la "spingono" (pompano) nella camera di combustione (generando il fluido di lavoro), che è la parte principale di qualsiasi motore a reazione. La camera di combustione funge anche da carburatore, miscelando il carburante con l'aria. Potrebbe trattarsi, ad esempio, di una miscela di aria e cherosene, come in un moderno motore a turbogetto. aeroplano a reazione, o una miscela di ossigeno liquido e alcol, come in alcuni motori a razzo liquidi, o una sorta di propellente solido per razzi a polvere. Dopo l'istruzione miscela aria-carburante si accende e l'energia viene rilasciata sotto forma di calore, cioè i carburanti per i motori a reazione possono essere solo quelle sostanze che, durante una reazione chimica nel motore (combustione), rilasciano una notevole quantità di calore e formano anche una grande quantità di gas.

Durante il processo di combustione si verifica un notevole riscaldamento della miscela e delle parti circostanti, nonché un'espansione volumetrica. In effetti, un motore a reazione utilizza un'esplosione controllata per spingersi. La camera di combustione di un motore a reazione è una delle parti più calde (la temperatura al suo interno raggiunge i 2700° C), deve essere costantemente raffreddato intensamente. Un motore a reazione è dotato di un ugello attraverso il quale i gas caldi, i prodotti della combustione del carburante nel motore, fuoriescono dal motore a grande velocità. In alcuni motori, i gas entrano nell'ugello immediatamente dopo la camera di combustione, ad esempio nei motori a razzo o ramjet. Nei motori a turbogetto passano prima i gas dopo la camera di combustione turbina , ai quali cedono parte della loro energia termica per azionare il compressore, che serve a comprimere l'aria davanti alla camera di combustione. Ma, in un modo o nell'altro, l'ugello è l'ultima parte del motore: i gas lo attraversano prima di lasciare il motore. Si forma direttamente corrente a getto. L'ugello è diretto aria fredda, pompato da un compressore per il raffreddamento parti interne motore. L'ugello del getto potrebbe avere varie forme e design a seconda del tipo di motore. Se la velocità di scarico deve superare la velocità del suono, allora l'ugello ha la forma di un tubo che si espande o prima si restringe e poi si espande (ugello Laval). Solo in un tubo di questa forma il gas può essere accelerato a velocità supersoniche e superare la “barriera del suono”.

A seconda se l'ambiente viene utilizzato o meno durante il funzionamento di un motore a reazione, si dividono in due classi principali: motori a respirazione d'aria(WRD) e motori a razzo(RD). Tutta la WFD – motori termici, il cui fluido di lavoro si forma durante la reazione di ossidazione di una sostanza infiammabile con l'ossigeno atmosferico. L'aria proveniente dall'atmosfera costituisce la maggior parte del fluido di lavoro del WRD. Pertanto, un dispositivo con motore a propellente trasporta a bordo una fonte di energia (carburante) e aspira la maggior parte del fluido di lavoro dall'ambiente. Questi includono un motore a turbogetto (TRE), un motore ramjet (motore ramjet), un motore a getto d'aria pulsato (motore Pvjet) e un motore ramjet ipersonico (motore scramjet). A differenza del VRD, tutti i componenti del fluido di lavoro RD si trovano a bordo del veicolo equipaggiato con RD. L'assenza di un dispositivo di propulsione che interagisce con l'ambiente e la presenza di tutti i componenti del fluido di lavoro a bordo del veicolo rendono il lanciarazzi adatto al funzionamento nello spazio. Esistono anche motori a razzo combinati, che sono una combinazione di entrambi i tipi principali.

Principali caratteristiche dei motori a reazione

Principale parametro tecnico che caratterizza un motore a reazione è la spinta - la forza che il motore sviluppa nella direzione del movimento del veicolo, impulso specifico - il rapporto tra la spinta del motore e la massa del carburante per missili (fluido di lavoro) consumato in 1 s, o una caratteristica identica - consumo specifico carburante (la quantità di carburante consumato per 1 s per 1 N di spinta sviluppata da un motore a reazione), massa specifica del motore (la massa di un motore a reazione in condizioni operative per unità di spinta da esso sviluppata). Per molti tipi di motori a reazione caratteristiche importanti sono dimensioni e risorse. L'impulso specifico è un indicatore del grado di sofisticazione o qualità di un motore. Il diagramma sopra (Fig. 2) mostra in forma grafica i valori superiori di questo indicatore per tipi diversi motori a reazione in base alla velocità di volo, espressa sotto forma di numero di Mach, che permette di vedere il campo di applicabilità di ciascun tipo di motore. Questo indicatore è anche una misura dell'efficienza del motore.

La spinta - la forza con cui un motore a reazione agisce su un veicolo dotato di questo motore - è determinata dalla formula: $$P = mW_c + F_c (p_c – p_n),$$ dove $m$ – flusso di massa(consumo di massa) del fluido di lavoro in 1 s; $W_c$ è la velocità del fluido di lavoro nella sezione trasversale dell'ugello; $F_c$ è l'area della sezione di uscita dell'ugello; $p_c$ è la pressione del gas nella sezione trasversale dell'ugello; $p_n$ – pressione ambiente (normalmente pressione atmosferica). Come si può vedere dalla formula, la spinta di un motore a reazione dipende dalla pressione ambientale. È maggiore nel vuoto e minore negli strati più densi dell’atmosfera, cioè varia a seconda dell’altitudine di volo di un veicolo dotato di motore a reazione sopra il livello del mare, se si considera il volo nell’atmosfera terrestre. L'impulso specifico di un motore a reazione è direttamente proporzionale alla velocità del flusso del fluido di lavoro dall'ugello. La portata aumenta all'aumentare della temperatura del fluido di lavoro fluente e alla diminuzione del peso molecolare del carburante (minore è il peso molecolare del carburante, maggiore è il volume dei gas formati durante la sua combustione e, di conseguenza, la velocità di il loro flusso). Poiché la portata dei prodotti della combustione (fluido di lavoro) è determinata dalle proprietà fisiche e chimiche dei componenti del carburante e caratteristiche del progetto motore, essendo un valore costante non molto grandi cambiamenti Nella modalità operativa di un motore a reazione, l'entità della forza reattiva è determinata principalmente dal consumo di carburante in massa al secondo e fluttua entro limiti molto ampi (minimo per motori elettrici - massimo per motori a razzo a propellente liquido e solido). I motori a reazione a bassa spinta vengono utilizzati principalmente nei sistemi di stabilizzazione e controllo degli aerei. Nello spazio, dove le forze gravitazionali si avvertono debolmente e praticamente non esiste un ambiente la cui resistenza debba essere superata, possono essere utilizzate anche per l'accelerazione. I motori taxi con la massima spinta sono necessari per lanciare razzi a lunghe distanze e altitudini, e soprattutto per lanciare aerei nello spazio, cioè per accelerarli alla prima velocità di fuga. Tali motori consumano una quantità molto elevata di carburante; di solito funzionano per un tempo molto breve, accelerando i razzi ad una determinata velocità.

VRD viene utilizzato come componente principale del fluido di lavoro aria ambiente, molto più economico. I WFD possono funzionare ininterrottamente per molte ore, il che li rende convenienti per l'uso nel settore dell'aviazione. Diversi schemi hanno permesso di utilizzarli per gli aerei che operano su diverse modalità volo. I motori turbojet (TRD) sono ampiamente utilizzati e sono installati su quasi tutti gli aerei moderni, senza eccezioni. Come tutti i motori che utilizzano l'aria atmosferica, i motori a turbogetto necessitano dispositivo speciale per comprimere l'aria prima che venga immessa nella camera di combustione. In un motore a turbogetto, per comprimere l'aria viene utilizzato un compressore e la progettazione del motore dipende in gran parte dal tipo di compressore. I motori a respirazione d'aria senza compressore sono molto più semplici nella progettazione, in cui il necessario aumento di pressione viene ottenuto con altri mezzi; è pulsante e motori ramjet. In maniera pulsante motore a reazione(PuVRD) questo viene solitamente fatto da una griglia di valvole installata all'ingresso del motore quando una nuova porzione della miscela aria-carburante riempie la camera di combustione e in essa si verifica un bagliore, le valvole si chiudono, isolando la camera di combustione dall'aspirazione del motore; . Di conseguenza, la pressione nella camera aumenta e i gas fuoriescono attraverso l'ugello del getto, dopodiché l'intero processo viene ripetuto. In un motore senza compressore di altro tipo, uno statoreattore (statoreattore), non c'è nemmeno questa griglia di valvole e l'aria atmosferica entra nell'aspirazione del motore ad una velocità uguale velocità volo, viene compresso a causa della pressione ad alta velocità ed entra nella camera di combustione. Il carburante iniettato brucia, aumentando il contenuto di calore del flusso, che scorre rapidamente attraverso l'ugello del getto velocità più elevata volo. A causa di ciò, viene creata la spinta del getto ramjet. Lo svantaggio principale dei motori ramjet è la loro incapacità di garantire autonomamente il decollo e l'accelerazione dell'aereo. È necessario prima accelerare l'aereo alla velocità alla quale il ramjet si avvia e ne garantisce il funzionamento stabile. La particolarità del design aerodinamico degli aerei supersonici con motori ramjet (motori ramjet) è dovuta alla presenza di speciali motori acceleratori che forniscono la velocità necessaria per iniziare il funzionamento stabile del motore ramjet. Ciò rende la sezione di coda della struttura più pesante e richiede l'installazione di stabilizzatori per garantire la necessaria stabilità.

Riferimento storico

Il principio della propulsione a reazione è noto da molto tempo. L'antenato del motore a reazione può essere considerato la palla di Airone. Motori a razzo solido(motore a razzo a propellente solido) - i razzi a polvere apparvero in Cina nel X secolo. N. e. Per centinaia di anni, tali missili furono usati prima in Oriente e poi in Europa come fuochi d'artificio, missili di segnalazione e da combattimento. Una tappa importante nello sviluppo dell'idea della propulsione a reazione è stata l'idea di utilizzare un razzo come motore per un aereo. Fu formulato per la prima volta dal rivoluzionario russo N. I. Kibalchich, che nel marzo 1881, poco prima della sua esecuzione, propose un progetto per un aereo (aereo a razzo) che utilizzava la propulsione a reazione da gas in polvere esplosivi. I motori a razzo a propellente solido sono utilizzati in tutte le classi di missili militari (balistici, antiaerei, anticarro, ecc.), nello spazio (ad esempio, come motori di lancio e di sostegno) e nella tecnologia aeronautica (acceleratori di decollo di aerei, in sistemi espulsione) ecc. Piccoli motori a combustibile solido vengono utilizzati come booster durante il decollo degli aerei. I motori a razzo elettrici e i motori a razzo nucleare possono essere utilizzati sui veicoli spaziali.

La maggior parte degli aerei militari e civili in tutto il mondo sono dotati di motori a turbogetto e motori a turbogetto bypass e vengono utilizzati sugli elicotteri. Questi motori a reazione sono adatti al volo sia a velocità subsonica che supersonica; sono installati anche su aerei a proiettili; i motori a turbogetto supersonici possono essere utilizzati nelle prime fasi aerei aerospaziali, tecnologia missilistica e spaziale, ecc.

Di grande importanza per la creazione di motori a reazione furono i lavori teorici degli scienziati russi S.S. Nezhdanovsky, I.V. Meshcherskij, N. E. Zhukovsky, opere dello scienziato francese R. Hainault-Peltry, scienziato tedesco G. Oberth. Un importante contributo alla creazione della WFD fu il lavoro dello scienziato sovietico B. S. Stechkin, "The Theory of an Air Jet Engine", pubblicato nel 1929. Quasi più del 99% degli aerei utilizza un motore a reazione in un modo o nell'altro.