خانه / دستگاه ها/ هواپیمای توربوجت (تاریخچه اختراع). موتور جت: نسخه های مدرن

هواپیمای توربوجت (تاریخچه اختراع). موتور جت: نسخه های مدرن

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

موتورهای جت خود موتورها را با وسایل پیشران ترکیب می کنند. این بدان معنی است که آنها نیروی کششی را صرفاً از طریق تعامل با بدنه های کاری، بدون تکیه گاه یا تماس با سایر بدنه ها ایجاد می کنند. یعنی آنها پیشرفت خود را تضمین می کنند، در حالی که مکانیسم های میانی هیچ نقشی ندارند. در نتیجه، عمدتاً برای رانش هواپیما، موشک و البته فضاپیماها استفاده می شود.

تراست موتور چیست؟

نیروی رانش موتور را نیروی واکنشی می نامند که با نیروهای دینامیکی گاز، فشار و اصطکاک اعمال شده به دو طرف داخلی و خارجی موتور آشکار می شود.

رانش ها در موارد زیر متفاوت هستند:

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

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

جت تراست چگونه تشکیل می شود؟

برای تولید نیروی رانش جت (موتور رانش) که توسط موتورهای جت استفاده می شود، شما نیاز دارید:

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

چگونه یک سیال کار به دست آوریم؟

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

مواد گرفته شده از محیط (به عنوان مثال، آب یا هوا)؛
موادی که در مخازن دستگاه یا محفظه موتورهای جت یافت می شوند.
مواد مخلوطی که از محیط بیرون می آیند و روی دستگاه ها ذخیره می شوند.

موتورهای جت مدرن در درجه اول از انرژی شیمیایی استفاده می کنند. سیالات عامل مخلوطی از گازهای داغ هستند که محصولات حاصل از احتراق سوخت های شیمیایی هستند. هنگامی که یک موتور جت کار می کند، انرژی شیمیایی حاصل از احتراق به انرژی حرارتی محصولات احتراق تبدیل می شود. در عین حال، انرژی حرارتی گازهای داغ از حرکات انتقالی جریان های جت و دستگاه هایی که موتورها بر روی آنها نصب می شوند، به انرژی مکانیکی تبدیل می شود.

در موتورهای جت، جت‌های هوایی که وارد موتورها می‌شوند، با توربین‌های کمپرسور در حال چرخش با سرعت فوق‌العاده برخورد می‌کنند که هوای محیط را مکش می‌کنند (با استفاده از فن‌های داخلی). در نتیجه، دو مشکل حل می شود:

ورودی هوای اولیه؛
خنک کننده کل موتور به عنوان یک کل.

پره های توربین های کمپرسور تقریباً 30 بار یا بیشتر هوا را فشرده می کنند و آن را به داخل محفظه احتراق "پمپ می زنند" (تولید سیال در حال کار). به طور کلی، محفظه های احتراق نیز به عنوان کاربراتور عمل می کنند و سوخت را با هوا مخلوط می کنند.

اینها می توانند، به ویژه، مخلوطی از هوا و نفت سفید، مانند موتورهای توربوجت هواپیماهای جت مدرن، یا مخلوطی از اکسیژن مایع و الکل، مانند برخی از موتورهای موشک مایع، یا برخی سوخت جامد دیگر در موشک های پودری باشند. هنگامی که مخلوط سوخت و هوا تشکیل شد، مشتعل می شود و انرژی به شکل گرما آزاد می شود. بنابراین، سوخت در موتورهای جت فقط می تواند آن دسته از مواد باشد که در نتیجه واکنش های شیمیایی در موتورها (هنگام احتراق)، گرما را آزاد می کنند و در عین حال انواع گازها را تشکیل می دهند.

هنگام مشتعل شدن، حرارت قابل توجهی از مخلوط و قطعات اطراف با انبساط حجمی رخ می دهد. در واقع موتورهای جت از انفجارهای کنترل شده برای به حرکت درآوردن خود استفاده می کنند. محفظه های احتراق در موتورهای جت برخی از داغ ترین عناصر هستند (دمای آنها می تواند تا 2700 درجه سانتیگراد برسد) و نیاز به خنک سازی شدید دائمی دارند.

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

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

هوای سرد به داخل نازل ها هدایت می شود که توسط کمپرسورها مجبور می شود تا قسمت های داخلی موتورها را خنک کند. نازل های جت بر اساس انواع موتورها می توانند پیکربندی و طرح های مختلفی داشته باشند. بنابراین، زمانی که سرعت جریان باید بیشتر از سرعت صوت باشد، نازل ها به شکل لوله های در حال انبساط یا ابتدا باریک و سپس منبسط می شوند (به اصطلاح نازل لاوال). فقط با لوله‌های این پیکربندی گازها به سرعت مافوق صوت شتاب می‌گیرند که با کمک آن هواپیماهای جت از "موانع صوتی" عبور می‌کنند.

بر اساس اینکه آیا محیط در عملکرد موتورهای جت دخالت دارد یا خیر، آنها به کلاس های اصلی موتورهای تنفس هوا (WRE) و موتورهای موشکی (RE) تقسیم می شوند. همه موتورهای جت موتورهای حرارتی هستند که سیالات کاری آنها هنگام واکنش اکسیداسیون مواد قابل اشتعال با اکسیژن در توده های هوا تشکیل می شود. جریان های هوایی که از جو می آیند اساس سیالات کاری WRD را تشکیل می دهند. بنابراین، دستگاه‌هایی با موتورهای پیشرانه، منابع انرژی (سوخت) را روی هواپیما حمل می‌کنند، اما بیشتر سیالات کار از محیط بیرون کشیده می‌شوند.

دستگاه های VRD عبارتند از:

موتورهای توربوجت (TRD)؛
موتورهای رمجت (موتورهای رمجت);
موتورهای جت پالس هوا (PvRE)؛
موتورهای رم جت هایپرسونیک (موتورهای اسکرام جت).

بر خلاف موتورهای تنفس هوا، تمام اجزای سیالات کاری موتورهای موشک در خودروهای مجهز به موتور موشک قرار دارند. عدم تعامل پیشرانه ها با محیط و همچنین وجود تمام اجزای سیالات عامل بر روی وسایل نقلیه، موتورهای موشک را برای کار در فضای بیرونی مناسب می کند. همچنین ترکیبی از موتورهای موشک وجود دارد که به نوعی ترکیبی از دو نوع اصلی هستند.

تاریخچه مختصری از موتور جت

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

موتور جت چگونه کار می کند؟

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

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

در ابتدا در جلوی هر توربین همیشه یک فن وجود دارد که توده های هوا را از محیط به داخل توربین ها می مکد. فن ها دارای یک منطقه بزرگ و همچنین تعداد زیادی تیغه با پیکربندی خاص هستند که ماده آنها تیتانیوم است. بلافاصله پشت فن ها کمپرسورهای قدرتمندی قرار دارند که برای پمپاژ هوا تحت فشار زیاد به داخل محفظه های احتراق ضروری هستند. پس از محفظه های احتراق، مخلوط های سوختنی هوا و سوخت به خود توربین فرستاده می شود.

توربین ها از پره های زیادی تشکیل شده اند که تحت فشار جریان های جت قرار می گیرند که باعث چرخش توربین ها می شود. در مرحله بعد، توربین ها شفت هایی را که فن ها و کمپرسورها روی آن ها نصب شده اند می چرخانند. در واقع، سیستم بسته می شود و تنها به تامین سوخت و توده هوا نیاز دارد.

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

بردار رانش قابل انحراف

موتورهای جت دارای نازل‌هایی در پیکربندی‌های مختلف هستند. پیشرفته ترین آنها نازل های متحرکی هستند که روی موتورهایی قرار می گیرند که دارای بردار رانش قابل انحراف هستند. آنها را می توان فشرده و منبسط کرد و همچنین در زوایای قابل توجهی منحرف شد - اینگونه است که جریان های جت مستقیماً تنظیم و هدایت می شوند. به لطف این، هواپیماهایی با موتورهایی که دارای بردار رانش قابل انحراف هستند، بسیار قابل مانور می شوند، زیرا فرآیندهای مانور نه تنها در نتیجه عملکرد مکانیسم های بال، بلکه مستقیماً توسط خود موتورها نیز اتفاق می افتد.

انواع موتورهای جت

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

موتورهای توربوپراپ دو پره

در این نوع موتورهای توربوپراپ، نیروی توربین ها از طریق گیربکس های کاهنده جهت چرخش ملخ های کلاسیک هدایت می شود. وجود چنین موتورهایی به هواپیماهای بزرگ اجازه می دهد تا با حداکثر سرعت قابل قبول پرواز کنند و در عین حال سوخت هوانوردی کمتری مصرف کنند. سرعت معمولی کروز برای هواپیماهای توربوپراپ می تواند 600-800 کیلومتر در ساعت باشد.

موتورهای جت توربوفن

این نوع موتور در خانواده انواع موتور کلاسیک مقرون به صرفه تر است. اصلی ترین ویژگی متمایز آنها این است که فن هایی با قطر بزرگ در ورودی نصب شده اند که جریان هوا را نه تنها به توربین ها می رساند، بلکه جریان های بسیار قدرتمندی را در خارج از آنها ایجاد می کند. در نتیجه با بهبود کارایی می توان به افزایش کارایی دست یافت. آنها در هواپیماها و هواپیماهای بزرگ استفاده می شوند.

موتورهای رمجت

عملکرد این نوع موتور به گونه ای است که نیازی به قطعات متحرک ندارد. توده‌های هوا به دلیل ترمزگیری جریان‌ها در برابر فیرینگ‌های دهانه ورودی، به‌طور آرام به محفظه احتراق منتقل می‌شوند. متعاقباً همان اتفاقی می افتد که در موتورهای جت معمولی رخ می دهد، یعنی جریان های هوا با سوخت مخلوط می شوند و به صورت جریان های جت از نازل ها خارج می شوند. موتورهای رم جت در قطارها، هواپیماها، پهپادها، موشک ها استفاده می شوند و همچنین می توانند روی دوچرخه یا اسکوتر نصب شوند.

در موتور جت، نیروی رانش مورد نیاز برای رانش با تبدیل انرژی اولیه به انرژی جنبشی سیال عامل ایجاد می شود. در نتیجه خروج سیال کار از نازل موتور، نیروی واکنشی به صورت پس زدن (جت) ایجاد می شود. پس زدن موتور و دستگاهی را که از نظر ساختاری به آن در فضا متصل است حرکت می دهد. حرکت در جهت مخالف خروجی جت اتفاق می افتد. انواع مختلفی از انرژی را می توان به انرژی جنبشی یک جریان جت تبدیل کرد: شیمیایی، هسته ای، الکتریکی، خورشیدی. یک موتور جت نیروی محرکه خود را بدون مشارکت مکانیزم های میانی فراهم می کند.

برای ایجاد جت تراست، به یک منبع انرژی اولیه نیاز دارید که به انرژی جنبشی جت استریم تبدیل می شود، یک سیال کاری که به شکل جریان جت از موتور خارج می شود و خود موتور جت که اولین را تبدیل می کند. نوع انرژی به دوم

بخش اصلی موتور جت، محفظه احتراق است که سیال عامل در آن ایجاد می شود.

همه موتورهای جت بسته به اینکه با استفاده از محیط کار می کنند یا نه به دو دسته اصلی تقسیم می شوند.

دسته اول موتورهای جت هوا (WRD) هستند. همه آنها حرارتی هستند که در آن سیال عامل در طی واکنش اکسیداسیون یک ماده قابل اشتعال با اکسیژن هوای اطراف تشکیل می شود. بخش عمده سیال عامل هوای جوی است.

در موتور موشک، تمام اجزای سیال کار بر روی دستگاه مجهز به آن قرار دارند.

موتورهای ترکیبی نیز وجود دارند که هر دو نوع فوق را ترکیب می کنند.

پیشرانه جت برای اولین بار در توپ هرون، نمونه اولیه یک توربین بخار، استفاده شد. موتورهای جت سوخت جامد در قرن دهم در چین ظاهر شدند. n ه. چنین موشک هایی در شرق و سپس در اروپا برای آتش بازی، سیگنال دهی و سپس به عنوان موشک های جنگی مورد استفاده قرار گرفتند.

یک مرحله مهم در توسعه ایده نیروی محرکه جت، ایده استفاده از موشک به عنوان موتور هواپیما بود. اولین بار توسط انقلابی روسی N.I. Kibalchich که در مارس 1881، کمی قبل از اعدامش، طرحی برای یک هواپیما (هواپیما موشک) با استفاده از نیروی محرکه جت از گازهای پودری انفجاری پیشنهاد کرد.

N. E. ژوکوفسکی در آثار خود "درباره واکنش مایع خروجی و جاری" (دهه 1880) و "در مورد نظریه کشتی هایی که توسط نیروی واکنش آب خروجی رانده می شوند" (1908) ابتدا مسائل اساسی تئوری جت را توسعه داد. موتور

آثار جالب در مورد مطالعه پرواز موشک نیز متعلق به دانشمند مشهور روسی I.V. Meshchersky است، به ویژه در زمینه تئوری کلی حرکت اجسام با جرم متغیر.

در سال 1903، K. E. Tsiolkovsky، در کار خود "اکتشاف فضاهای جهان با ابزار جت"، توجیهی نظری برای پرواز یک موشک و همچنین نمودار شماتیک یک موتور موشک ارائه کرد که بسیاری از ویژگی های اساسی و طراحی را پیش بینی می کرد. موتورهای موشکی مدرن پیشران مایع (LPRE). بنابراین، Tsiolkovsky استفاده از سوخت مایع برای موتور جت و تامین آن به موتور با پمپ های مخصوص را در نظر گرفت. او پیشنهاد کرد که پرواز موشک را با استفاده از سکان های گازی کنترل کند - صفحات مخصوصی که در جریان گازهای خارج شده از نازل قرار می گیرند.

ویژگی موتور جت پیشران مایع این است که برخلاف سایر موتورهای جت، کل منبع اکسید کننده را همراه با سوخت با خود حمل می کند و هوای حاوی اکسیژن لازم برای سوزاندن سوخت را از جو نمی گیرد. این تنها موتوری است که می تواند برای پرواز در ارتفاع فوق العاده در خارج از جو زمین استفاده شود.

اولین موشک جهان با موتور موشک مایع در 16 مارس 1926 توسط آمریکایی آر. گودارد ساخته و به فضا پرتاب شد. وزن آن حدود 5 کیلوگرم و طول آن به 3 متر می رسید. سوخت موشک گدارد بنزین و اکسیژن مایع بود. پرواز این موشک 2.5 ثانیه به طول انجامید و طی آن 56 متر پرواز کرد.

کار آزمایشی سیستماتیک روی این موتورها در دهه 30 قرن بیستم آغاز شد.

اولین موتورهای موشکی پیشران مایع شوروی در سالهای 1930-1931 ساخته و ساخته شدند. در آزمایشگاه دینامیک گاز لنینگراد (GDL) به رهبری آکادمیک آینده V. P. Glushko. این سری ORM - موتور موشک آزمایشی نامیده شد. گلوشکو از برخی نوآوری های جدید استفاده کرد، به عنوان مثال، خنک کردن موتور با یکی از اجزای سوخت.

به موازات آن، توسعه موتورهای موشک در مسکو توسط گروه تحقیقاتی پیشرانه جت (GIRD) انجام شد. الهام بخش ایدئولوژیک آن F.A. Tsander و سازمان دهنده آن S.P. Korolev جوان بود. هدف کورولف ساخت یک وسیله نقلیه موشکی جدید - یک هواپیمای موشکی بود.

در سال 1933، F.A. Zander موتور موشک OR-1 را ساخت و با موفقیت آزمایش کرد که با بنزین و هوای فشرده کار می کرد و در سال های 1932-1933. – موتور OR?2 که با بنزین و اکسیژن مایع کار می کند. این موتور برای نصب روی گلایدری طراحی شده بود که قرار بود به عنوان هواپیمای موشکی پرواز کند.

در سال 1933، اولین موشک سوخت مایع شوروی ساخته شد و در GIRD آزمایش شد.

مهندسان شوروی با توسعه کاری که آغاز کرده بودند، متعاقباً به کار بر روی ایجاد موتورهای جت مایع ادامه دادند. در مجموع، از سال 1932 تا 1941، اتحاد جماهیر شوروی 118 طرح از موتورهای جت مایع را توسعه داد.

در آلمان در سال 1931، آزمایش موشک توسط I. Winkler، Riedel و دیگران انجام شد.

اولین پرواز هواپیما/راکت هواپیما با موتور جت سوخت مایع در اتحاد جماهیر شوروی در فوریه 1940 انجام شد. یک موتور موشک پیشران مایع به عنوان نیروگاه هواپیما استفاده شد. در سال 1941، تحت رهبری طراح شوروی V.F. Bolkhovitinov، اولین هواپیمای جت ساخته شد - یک جنگنده با موتور موشک پیشران مایع. آزمایشات آن در می 1942 توسط خلبان G. Ya. Bakhchivadzhi انجام شد.

در همان زمان اولین پرواز یک جنگنده آلمانی با چنین موتوری انجام شد. در سال 1943، ایالات متحده اولین هواپیمای جت آمریکایی را آزمایش کرد که مجهز به موتور جت سوخت مایع بود. در آلمان، چندین جنگنده با این موتورهای طراحی مسرشمیت در سال 1944 ساخته شد و در همان سال در جبهه غربی مورد استفاده قرار گرفت.

علاوه بر این، موتورهای راکت پیشران مایع روی راکت های آلمانی V-2 که تحت رهبری V. von Braun ایجاد شده بودند، استفاده شد.

در دهه 1950، موتورهای موشک سوخت مایع بر روی موشک های بالستیک و سپس بر روی ماهواره های مصنوعی زمین، خورشید، ماه و مریخ و ایستگاه های بین سیاره ای خودکار نصب شدند.

موتور موشک سوخت مایع از یک محفظه احتراق با یک نازل، یک واحد توربوپمپ، یک ژنراتور گاز یا بخار-گاز، یک سیستم اتوماسیون، عناصر کنترل، یک سیستم احتراق و واحدهای کمکی (مبدل های حرارتی، میکسرها، درایوها) تشکیل شده است.

ایده موتورهای جت هوا بیش از یک بار در کشورهای مختلف مطرح شده است. مهم ترین و بدیع ترین آثار در این زمینه، مطالعات انجام شده در سال های 1908-1913 است. دانشمند فرانسوی R. Lauren که به ویژه در سال 1911 تعدادی طرح برای موتورهای رم جت پیشنهاد کرد. این موتورها از هوای اتمسفر به عنوان اکسید کننده استفاده می کنند و فشرده سازی هوا در محفظه احتراق با فشار هوای دینامیکی تضمین می شود.

در ماه مه 1939، یک موشک با موتور رم جت طراحی شده توسط P. A. Merkulov برای اولین بار در اتحاد جماهیر شوروی آزمایش شد. این یک موشک دو مرحله ای (مرحله اول راکت پودری است) با وزن برخاست 7.07 کیلوگرم بود و وزن سوخت مرحله دوم موتور رم جت تنها 2 کیلوگرم بود. در حین آزمایش، موشک به ارتفاع 2 کیلومتری رسید.

در 1939-1940 برای اولین بار در جهان، آزمایشات تابستانی موتورهای تنفس هوا نصب شده به عنوان موتورهای اضافی بر روی هواپیمای طراحی شده توسط N.P. Polikarpov در اتحاد جماهیر شوروی انجام شد. در سال 1942 موتورهای رم جت طراحی شده توسط E. Zenger در آلمان مورد آزمایش قرار گرفتند.

یک موتور جت هوا از یک پخش کننده تشکیل شده است که در آن هوا به دلیل انرژی جنبشی جریان هوای ورودی فشرده می شود. سوخت از طریق یک نازل به محفظه احتراق تزریق می شود و مخلوط مشتعل می شود. جریان جت از طریق نازل خارج می شود.

روند کار موتورهای جت پیوسته است، بنابراین نیروی رانش راه اندازی ندارند. در این راستا در سرعت های پروازی کمتر از نصف سرعت صوت، از موتورهای جت هوا استفاده نمی شود. موثرترین استفاده از موتورهای جت در سرعت های مافوق صوت و ارتفاعات زیاد است. هواپیمایی که با موتور جت هوا کار می کند با استفاده از موتورهای موشکی که با سوخت جامد یا مایع کار می کنند، به پرواز در می آید.

گروه دیگری از موتورهای جت هوا - موتورهای توربو کمپرسور - توسعه بیشتری یافته است. آنها به توربوجت تقسیم می شوند که در آن نیروی رانش توسط جریانی از گازهای جاری از نازل جت ایجاد می شود و توربوپراپ که در آن نیروی رانش اصلی توسط پروانه ایجاد می شود.

در سال 1909، طراحی یک موتور توربوجت توسط مهندس N. Gerasimov توسعه یافت. در سال 1914، ستوان نیروی دریایی روسیه M.N. Nikolskoy مدلی از موتور هواپیمای توربوپراپ را طراحی و ساخت. سیال کار برای راندن توربین سه مرحله ای محصولات احتراق گازی مخلوط سقز و اسید نیتریک بود. توربین نه تنها بر روی پروانه کار می کرد: محصولات احتراق گازی اگزوز که به سمت نازل دم (جت) هدایت می شدند، علاوه بر نیروی رانش پروانه، نیروی رانش جت را ایجاد می کردند.

در سال 1924 ، وی. جریان هوای فشرده در اینجا برای اولین بار به دو شاخه تقسیم شد: قسمت کوچکتر به محفظه احتراق (به مشعل) رفت و قسمت بزرگتر با گازهای کار مخلوط شد تا دمای آنها در جلوی توربین کاهش یابد. این امر ایمنی پره های توربین را تضمین می کرد. قدرت توربین چند مرحله ای صرف راندن کمپرسور گریز از مرکز خود موتور و تا حدی برای چرخاندن پروانه شد. علاوه بر پروانه، رانش به دلیل واکنش جریانی از گازها که از نازل دم عبور می‌کردند، ایجاد شد.

در سال 1939، ساخت موتورهای توربوجت طراحی شده توسط A. M. Lyulka در کارخانه Kirov در لنینگراد آغاز شد. محاکمه های او با جنگ قطع شد.

در سال 1941 در انگلستان اولین پرواز با هواپیمای جنگنده آزمایشی مجهز به موتور توربوجت طراحی شده توسط F. Whittle انجام شد. این دستگاه مجهز به موتوری با توربین گاز بود که یک کمپرسور گریز از مرکز را به حرکت در می آورد که هوا را به محفظه احتراق می رساند. محصولات احتراق برای ایجاد نیروی رانش جت استفاده شد.

در موتورهای توربوجت، هوای ورودی در حین پرواز ابتدا در ورودی هوا و سپس در توربوشارژر فشرده می شود. هوای فشرده به محفظه احتراق عرضه می شود، که در آن سوخت مایع (اغلب نفت سفید هوانوردی) تزریق می شود. انبساط جزئی گازهای تشکیل شده در حین احتراق در توربین در حال چرخش کمپرسور و انبساط نهایی در نازل جت رخ می دهد. یک پس سوز می تواند بین توربین و موتور جت نصب شود تا احتراق سوخت اضافی را فراهم کند.

امروزه بیشتر هواپیماهای نظامی و غیرنظامی و همچنین برخی هلیکوپترها به موتورهای توربوجت مجهز هستند.

در یک موتور توربوپراپ، نیروی رانش اصلی توسط پروانه ایجاد می شود و نیروی رانش اضافی (حدود 10٪) توسط جریانی از گازها که از نازل جت جریان می یابد، ایجاد می شود. اصل کار یک موتور توربوپراپ مشابه یک توربوجت است، با این تفاوت که توربین نه تنها کمپرسور، بلکه پروانه را نیز می چرخاند. از این موتورها در هواپیماها و هلیکوپترهای مادون صوت و همچنین برای رانش کشتی ها و اتومبیل های پرسرعت استفاده می شود.

اولین موتورهای جت سوخت جامد در موشک های جنگی استفاده می شد. استفاده گسترده از آنها در قرن 19 آغاز شد، زمانی که واحدهای موشکی در بسیاری از ارتش ها ظاهر شدند. در پایان قرن نوزدهم. اولین پودرهای بدون دود با احتراق پایدارتر و عملکرد بیشتر ایجاد شدند.

در دهه 1920 تا 1930، کار برای ایجاد سلاح های جت انجام شد. این منجر به پیدایش خمپاره‌های راکت‌پرنده - کاتیوشا در اتحاد جماهیر شوروی، خمپاره‌های موشکی شش لوله در آلمان شد.

توسعه انواع جدید باروت امکان استفاده از موتورهای جت سوخت جامد را در موشک های جنگی از جمله موشک های بالستیک فراهم کرده است. علاوه بر این، آنها در هوانوردی و فضانوردی به عنوان موتور برای اولین مراحل پرتاب وسایل نقلیه، موتورهای راه اندازی برای هواپیما با موتورهای رم جت و موتورهای ترمز برای فضاپیماها استفاده می شوند.

یک موتور جت سوخت جامد شامل یک محفظه (محفظه احتراق) است که شامل کل منبع سوخت و یک نازل جت است. بدنه از فولاد یا فایبرگلاس ساخته شده است. نازل - ساخته شده از گرافیت، آلیاژهای نسوز، گرافیت.

سوخت توسط دستگاه احتراق مشتعل می شود.

کنترل رانش با تغییر سطح احتراق بار یا سطح مقطع بحرانی نازل و همچنین با تزریق مایع به محفظه احتراق انجام می شود.

جهت رانش را می توان با سکان های گازی، دفلکتور (دفلکتور)، موتورهای کنترل کمکی و غیره تغییر داد.

موتورهای جت سوخت جامد بسیار قابل اعتماد هستند، می توانند برای مدت طولانی ذخیره شوند و بنابراین همیشه آماده راه اندازی هستند.

تعریف عالی

تعریف ناقص ↓

موتور جت. تاریخچه موتورهای جت.

موتور جت.

موتور جت وسیله ای است که طراحی آن با تبدیل انرژی داخلی منبع سوخت به انرژی جنبشی جریان جت سیال عامل، به دست آوردن رانش جت را ممکن می سازد.

سیال عامل جسم با سرعت زیاد از موتور جت خارج می شود و طبق قانون بقای تکانه، نیروی واکنشی ایجاد می شود که موتور را در جهت مخالف هل می دهد. برای شتاب دادن به سیال کار، هم انبساط گاز گرم شده به یک روش به دمای بالا (موتورهای جت حرارتی) و هم سایر اصول فیزیکی، به عنوان مثال، شتاب ذرات باردار در یک میدان الکترواستاتیک (موتور یونی)، می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

یک موتور جت به شما امکان می دهد نیروی کششی را فقط به دلیل تعامل جریان جت با سیال کار، بدون پشتیبانی یا تماس با سایر اجسام ایجاد کنید. در این راستا موتور جت کاربرد گسترده ای در هوانوردی و فضانوردی پیدا کرده است.

تاریخچه موتورهای جت.

چینی ها اولین کسانی بودند که نحوه استفاده از نیروی محرکه جت را یاد گرفتند؛ موشک هایی با سوخت جامد در قرن دهم میلادی در چین ظاهر شدند. ه. چنین موشک هایی در شرق و سپس در اروپا برای آتش بازی، سیگنال دهی و به عنوان موشک های جنگی مورد استفاده قرار گرفتند.

موشک های چین باستان.

N. E. Zhukovsky در آثار خود "درباره واکنش مایعات جاری و جاری" (دهه 1880) و "در مورد تئوری کشتی هایی که توسط نیروی واکنش آب خروجی رانده می شوند" (1908) ابتدا مسائل اساسی تئوری جت را توسعه داد. موتور

ویژگی موتور جت مایع این است که بر خلاف سایر موتورهای جت، کل منبع اکسید کننده را همراه با سوخت با خود حمل می کند و هوای حاوی اکسیژن لازم برای سوزاندن سوخت را از جو نمی گیرد. این تنها موتوری است که می تواند برای پرواز در ارتفاع فوق العاده در خارج از جو زمین استفاده شود.

کار آزمایشی سیستماتیک روی این موتورها در دهه 1930 آغاز شد.

اولین موتورهای موشک پیشران مایع شوروی در سالهای 1930-1931 در آزمایشگاه دینامیک گاز لنینگراد (GDL) تحت رهبری آکادمیک آینده V.P. Glushko توسعه و ایجاد شدند. این سری ORM - موتور موشک آزمایشی نامیده شد. گلوشکو از برخی نوآوری های جدید استفاده کرد، به عنوان مثال، خنک کردن موتور با یکی از اجزای سوخت.

در سال 1933، F.A. Zander موتور موشک OR1 را با بنزین و هوای فشرده و در 1932-1933 موتور OR2 را با بنزین و اکسیژن مایع ساخت و با موفقیت آزمایش کرد. این موتور برای نصب روی گلایدری طراحی شده بود که قرار بود به عنوان هواپیمای موشکی پرواز کند.

در آلمان در سال 1931، آزمایش موشک توسط I. Winkler، Riedel و دیگران انجام شد.

اولین پرواز یک هواپیمای راکتی با موتور سوخت مایع در اتحاد جماهیر شوروی در فوریه 1940 انجام شد. یک موتور موشک سوخت مایع به عنوان نیروگاه هواپیما استفاده شد. در سال 1941، تحت رهبری طراح شوروی V.F. Bolkhovitinov، اولین هواپیمای جنگنده جت با موتور سوخت مایع ساخته شد. آزمایشات آن در می 1942 توسط خلبان G. Ya. Bakhchivadzhi انجام شد. در همان زمان اولین پرواز یک جنگنده آلمانی با چنین موتوری انجام شد.

در سال 1943، ایالات متحده اولین هواپیمای جت آمریکایی را آزمایش کرد که با موتور جت سوخت مایع کار می کرد. در آلمان در سال 1944، چندین هواپیمای جنگنده با این موتورهای طراحی مسرشمیت ساخته شد.

علاوه بر این، موتورهای موشک مایع روی موشک های آلمانی V2 که تحت رهبری V. von Braun ایجاد شده بودند، استفاده شد.

در دهه 1950، موتورهای سوخت مایع بر روی موشک های بالستیک و سپس بر روی موشک های فضایی، ماهواره های مصنوعی و ایستگاه های بین سیاره ای خودکار نصب شدند.

ایده موتورهای تنفس هوا (WRE) بیش از یک بار در کشورهای مختلف مطرح شده است. مهمترین و بدیع ترین آثار در این زمینه مطالعاتی است که در سالهای 1908-1913 توسط دانشمند فرانسوی رنو لوران انجام شد که تعدادی طرح برای موتورهای رم جت (موتورهای رم جت) ارائه کرد. این موتورها از هوای اتمسفر به عنوان اکسید کننده استفاده می کنند و فشرده سازی هوا در محفظه احتراق با فشار هوای دینامیکی تضمین می شود.

در ماه مه 1939، یک موشک با طراحی ramjet طراحی شده توسط P. A. Merkulov برای اولین بار در اتحاد جماهیر شوروی آزمایش شد. این یک موشک دو مرحله ای (مرحله اول راکت پودری است) با وزن برخاست 7.07 کیلوگرم بود و وزن سوخت مرحله دوم رمجت تنها 2 کیلوگرم بود. در حین آزمایش، موشک به ارتفاع 2 کیلومتری رسید.

در سالهای 1939-1940، برای اولین بار در جهان، اتحاد جماهیر شوروی آزمایشات تابستانی موتورهای تنفس هوا را که به عنوان موتورهای اضافی روی هواپیمای طراحی شده توسط N.P. Polikarpov نصب شده بودند، انجام داد. در سال 1942 موتورهای رم جت طراحی شده توسط E. Zenger در آلمان مورد آزمایش قرار گرفتند.

یک موتور تنفس هوا شامل یک پخش کننده است که در آن هوا به دلیل انرژی جنبشی جریان هوای ورودی فشرده می شود. سوخت از طریق یک نازل به محفظه احتراق تزریق می شود و مخلوط مشتعل می شود. جریان جت از طریق نازل خارج می شود.

روند کار موتورهای جت پیوسته است، بنابراین نیروی رانش راه اندازی ندارند. در این راستا در سرعت پرواز کمتر از نصف سرعت صوت، از موتورهای تنفس هوا استفاده نمی شود. موثرترین استفاده از موتورهای جت در سرعت های مافوق صوت و ارتفاعات زیاد است. هواپیمایی که با موتور جت کار می کند با استفاده از موتورهای موشکی که با سوخت جامد یا مایع کار می کنند به پرواز در می آید.

گروه دیگری از موتورهای تنفس هوا - موتورهای توربو کمپرسور - توسعه بیشتری یافته است. آنها به توربوجت تقسیم می شوند که در آن نیروی رانش توسط جریانی از گازهای جاری از نازل جت ایجاد می شود و توربوپراپ که در آن نیروی رانش اصلی توسط پروانه ایجاد می شود.

در پایان جنگ جهانی دوم، مشخص شد که توسعه مؤثر بیشتر هوانوردی تنها با معرفی موتورهایی که از اصول پیشرانه جت به طور کامل یا جزئی استفاده می‌کردند، امکان‌پذیر بود.

اولین هواپیما با موتور جت در آلمان نازی، بریتانیای کبیر، ایالات متحده آمریکا و اتحاد جماهیر شوروی ساخته شد.

در اتحاد جماهیر شوروی، اولین پروژه جنگنده، با موتور جت توسعه یافته توسط A. M. Lyulka، در مارس 1943 توسط رئیس OKB-301 M. I. Gudkov پیشنهاد شد. این هواپیما Gu-VRD نام داشت. این پروژه به دلیل عدم اعتقاد به ارتباط و مزایای WFD در مقایسه با موتورهای هواپیماهای پیستونی توسط کارشناسان رد شد.

طراحان و دانشمندان آلمانی که در این زمینه و رشته های مرتبط با آن (علوم موشکی) کار می کنند، خود را در موقعیت مطلوب تری یافتند. رایش سوم یک جنگ را برنامه ریزی کرد و به دلیل برتری فنی در تسلیحات امیدوار بود که در آن پیروز شود. بنابراین، در آلمان، تحولات جدیدی که می تواند ارتش را در زمینه هوانوردی و موشکی تقویت کند، با سخاوت بیشتری نسبت به سایر کشورها یارانه پرداخت شد.

اولین هواپیمای مجهز به موتور توربوجت HeS 3 که توسط فون اوهاین طراحی شد He 178 (Heinkel آلمان) بود. این اتفاق در 27 اوت 1939 رخ داد. این هواپیما از نظر سرعت از جنگنده های پیستونی زمان خود (700 کیلومتر در ساعت) فراتر رفت که حداکثر سرعت آن از 650 کیلومتر در ساعت فراتر نمی رفت اما از نظر اقتصادی کمتر و در نتیجه برد کمتری داشت. علاوه بر این، در مقایسه با هواپیماهای پیستونی، سرعت برخاست و فرود بالایی داشت و به همین دلیل به باندی طولانی‌تر با روسازی باکیفیت نیاز داشت.

کار بر روی این موضوع تقریباً تا پایان جنگ ادامه یافت ، زمانی که رایش سوم با از دست دادن مزیت سابق خود در هوا ، تلاش ناموفقی برای بازیابی آن با تهیه هواپیماهای جت به هوانوردی نظامی انجام داد.

از آگوست 1944، جت جنگنده بمب افکن Messerschmitt Me.262، مجهز به دو موتور توربوجت Jumo-004 ساخت Junkers، شروع به تولید انبوه کرد. هواپیمای Messerschmitt Me.262 از نظر سرعت و سرعت صعود به طور قابل توجهی از تمام هواپیماهای "معاصر" خود برتر بود.

از نوامبر 1944، اولین جت بمب افکن Arado Ar 234 Blitz با همان موتورها شروع به تولید کرد.

تنها هواپیمای جت متفقین در ائتلاف ضد هیتلر که به طور رسمی در جنگ جهانی دوم شرکت کرد، شهاب گلوستر (بریتانیا کبیر) با موتور توربوجت رولزرویس Derwent 8 بود که توسط F. Whittle طراحی شده بود.

پس از جنگ، توسعه فشرده در زمینه موتورهای تنفس هوا در همه کشورهایی که صنعت هوانوردی داشتند آغاز شد. ساخت موتور جت فرصت های جدیدی را در هوانوردی باز کرده است: پروازهایی با سرعت بیش از سرعت صوت و ایجاد هواپیماهایی با ظرفیت بار چند برابر بیشتر از هواپیماهای پیستونی، در نتیجه چگالی توان بالاتر موتورهای توربین گازی. در مقایسه با موتورهای پیستونی

اولین هواپیمای جت تولید داخلی، جنگنده Yak-15 (1946) بود که در زمان بی سابقه ای بر اساس بدنه هواپیما Yak-3 و اقتباسی از موتور ضبط شده Jumo-004 ساخته شده در دفتر طراحی موتور V. Ya توسعه یافت. کلیموف.

و یک سال بعد، اولین موتور توربوجت داخلی، کاملا اصلی، TR-1، که در دفتر طراحی A. M. Lyulka توسعه یافت، آزمایشات دولتی را گذراند. چنین سرعت سریع توسعه یک منطقه کاملاً جدید موتورسازی توضیحی دارد: گروه A. M. Lyulka از زمان قبل از جنگ روی این موضوع کار کرده است ، اما "چراغ سبز" برای این تحولات تنها زمانی نشان داده شد که کشور رهبری ناگهان متوجه شد که اتحاد جماهیر شوروی در این زمینه عقب مانده است.

اولین هواپیمای مسافربری جت داخلی Tu-104 (1955) بود که مجهز به دو موتور توربوجت RD-3M-500 (AM-3M-500) بود که در دفتر طراحی A. A. Mikulin توسعه یافت. در این زمان، اتحاد جماهیر شوروی سابق در میان رهبران جهان در زمینه ساخت موتور هواپیما قرار داشت.

موتور رم جت (موتور رم جت) که در سال 1913 اختراع شد نیز به طور فعال شروع به بهبود کرد. از دهه 1950، تعدادی هواپیمای آزمایشی و موشک های کروز سریال برای مقاصد مختلف با این نوع موتور در ایالات متحده ساخته شده است.

رم جت با داشتن تعدادی معایب برای استفاده در هواپیماهای سرنشین دار (راستش صفر در حالت سکون، راندمان پایین در سرعت های پایین پرواز)، به دلیل سادگی و در نتیجه، به نوع مطلوب رمجت برای پرتابه های یکبار مصرف بدون سرنشین و موشک های کروز تبدیل شده است. ، کم هزینه و قابلیت اطمینان.

در موتور توربوجت (TRE)، هوای ورودی در طول پرواز ابتدا در ورودی هوا و سپس در توربوشارژر فشرده می شود. هوای فشرده به محفظه احتراق عرضه می شود، که در آن سوخت مایع (اغلب نفت سفید هوانوردی) تزریق می شود. انبساط جزئی گازهای تشکیل شده در حین احتراق در توربین در حال چرخش کمپرسور و انبساط نهایی در نازل جت رخ می دهد. یک پس سوز می تواند بین توربین و موتور جت نصب شود تا احتراق سوخت اضافی را فراهم کند.

امروزه بیشتر هواپیماهای نظامی و غیرنظامی و همچنین برخی هلیکوپترها به موتورهای توربوجت (TRD) مجهز هستند.

در یک موتور توربوپراپ، نیروی رانش اصلی توسط پروانه ایجاد می شود و نیروی رانش اضافی (حدود 10٪) توسط جریانی از گازها که از نازل جت جریان می یابد، ایجاد می شود. اصل کار یک موتور توربوپراپ شبیه به یک توربوجت (TR) است، با این تفاوت که توربین نه تنها کمپرسور، بلکه پروانه را نیز می چرخاند. از این موتورها در هواپیماها و هلیکوپترهای مادون صوت و همچنین برای رانش کشتی ها و اتومبیل های پرسرعت استفاده می شود.

اولین موتورهای موشک جامد (SRM) در موشک های جنگی مورد استفاده قرار گرفتند. استفاده گسترده از آنها در قرن 19 آغاز شد، زمانی که واحدهای موشکی در بسیاری از ارتش ها ظاهر شدند. در پایان قرن نوزدهم، اولین باروت های بدون دود با احتراق پایدارتر و کارایی بیشتر ساخته شد.

در دهه 1920-1930، کار برای ایجاد سلاح های جت انجام شد. این منجر به ظهور خمپاره‌های راکتی - کاتیوشا در اتحاد جماهیر شوروی، خمپاره‌های موشکی شش لوله در آلمان شد.

یک موتور جت سوخت جامد (SFRE) از یک محفظه (محفظه احتراق) تشکیل شده است که شامل کل منبع سوخت و یک نازل جت است. بدنه از فولاد یا فایبرگلاس ساخته شده است. نازل از گرافیت یا آلیاژهای نسوز ساخته شده است. سوخت توسط دستگاه احتراق مشتعل می شود. رانش را می توان با تغییر سطح احتراق شارژ یا سطح مقطع بحرانی نازل و همچنین با تزریق مایع به محفظه احتراق تنظیم کرد. جهت رانش را می توان با سکان های گازی، دفلکتور (دفلکتور)، موتورهای کنترل کمکی و غیره تغییر داد.

موتورهای جت سوخت جامد بسیار قابل اعتماد هستند، به تعمیر و نگهداری پیچیده نیاز ندارند، می توانند برای مدت طولانی ذخیره شوند و همیشه آماده راه اندازی هستند.

انواع موتورهای جت.

امروزه موتورهای جت با طرح های مختلف بسیار مورد استفاده قرار می گیرند.

موتورهای جت را می توان به دو دسته تقسیم کرد: موتورهای جت موشک و موتورهای تنفس هوا.

موتور موشک سوخت جامد (موتور موشک سوخت جامد) - موتور موشک سوخت جامد - موتوری که با سوخت جامد کار می کند که اغلب در توپخانه موشکی و بسیار کمتر در فضانوردی استفاده می شود. این قدیمی ترین موتور حرارتی است.

موتور موشک مایع (LPRE) یک موتور موشک شیمیایی است که از مایعات از جمله گازهای مایع به عنوان سوخت موشک استفاده می کند. تعداد اجزای مورد استفاده موتورهای پیشران مایع یک، دو و سه جزئی را متمایز می کند.

رامجت;

جت پالس هوا؛

توربوجت؛

توربوپراپ

موتورهای جت مدرن

عکس یک موتور جت هواپیما را در حین آزمایش نشان می دهد.

عکس روند مونتاژ موتورهای موشک را نشان می دهد.

موتور جت. تاریخچه موتورهای جت. انواع موتورهای جت.

در علم نیروی محرکه جتبه حرکت جسمی می گویند که وقتی قسمتی از آن از آن جدا می شود اتفاق می افتد. این یعنی چی؟

می توان مثال های ساده ای زد.تصور کنید که در یک قایق در وسط یک دریاچه هستید. قایق بی حرکت است. اما حالا یک سنگ سنگین از ته قایق بردارید و به زور به داخل آب پرتاب کنید. آن وقت چه خواهد شد؟ قایق به آرامی شروع به حرکت خواهد کرد. مثالی دیگر. بیایید توپ لاستیکی را باد کنیم و سپس اجازه دهیم هوا آزادانه از آن خارج شود. توپ در حال کاهش باد در جهت مخالف جهتی که جریان هوا در آن هجوم می آورد پرواز می کند. نیروی عمل برابر با نیروی واکنش است. سنگی را با زور پرتاب کردی اما همین نیرو باعث شد قایق در جهت مخالف حرکت کند.

موتور جت بر اساس این قانون فیزیک ساخته شده است. سوخت در یک محفظه مقاوم در برابر حرارت سوزانده می شود. گاز داغ و در حال انبساط ایجاد شده در حین احتراق به شدت از نازل خارج می شود. اما همین نیرو خود موتور را (همراه با موشک یا هواپیما در جهت مخالف) هل می دهد. این نیرو را رانش می نامند.

اصل پیشرانه جت از دیرباز برای بشر شناخته شده است - موشک های ساده توسط چینی های باستان ساخته شد. اما برای اینکه هواپیماها و موشک های مدرن به آسمان بروند، مهندسان مجبور بودند بسیاری از مشکلات فنی را حل کنند و موتورهای جت امروزی دستگاه های کاملاً پیچیده ای هستند.

بیایید سعی کنیم داخل موتورهای جت مورد استفاده در هوانوردی را بررسی کنیم. زمانی دیگر در مورد موتورهای موشک فضایی صحبت خواهیم کرد.

پس امروز هواپیماهای جت با سه نوع موتور پرواز می کنند:

موتور توربوجت؛

موتور توربوفن؛

توربوپراپ

ساختار آنها چگونه است و چه تفاوتی با یکدیگر دارند؟ بیایید با ساده ترین شروع کنیم - توربوجت . نام این دستگاه کلمه کلیدی را به ما می گوید - "توربین". توربین شفتی است که پره های فلزی به اطراف آن متصل می شوند. "گلبرگ"در یک زاویه چرخید اگر جریانی از هوا (یا مثلاً آب) به سمت توربین در امتداد شفت هدایت شود، شروع به چرخش می کند. اگر برعکس، شما شروع به چرخش شفت توربین کنید، پره های آن شروع به حرکت جریانی از هوا یا آب در امتداد شفت می کنند.

احتراق ترکیب سوخت با اکسیژن است، گازی که در هوای معمولی زیاد نیست. به عبارت دقیق‌تر، نفس کشیدن من و شما کافی است. ولی برای "نفس كشيدن"محفظه های احتراق موتور جت، اکسیژن بیش از حد در هوا حل می شود.

برای برافروختن مجدد آتش در حال مرگ چه باید کرد؟ درست! مثلاً با یک ورق تخته سه لا روی آن باد کنید یا روی آن تکان دهید. با پمپاژ اجباری هوا، شما "خوراک"زغال سنگ در حال دود شدن با اکسیژن تامین می شود و شعله دوباره شعله ور می شود. توربین در موتور توربوجت نیز همین کار را انجام می دهد.

همانطور که هواپیما به سمت جلو حرکت می کند، جریانی از هوا وارد موتور می شود. در اینجا هوا با توربین های کمپرسور که با سرعت بالا می چرخند ملاقات می کند. کلمه "کمپرسور"را می توان به روسی ترجمه کرد "کمپرسور".پره های توربین کمپرسور تقریباً 30 بار هوا را فشرده می کنند و "هل دادن"آن را به محفظه احتراق. گاز داغ تولید شده در طی احتراق سوخت بیشتر به سمت نازل می رود. اما یک توربین دیگر سر راه او قرار می گیرد. با قرار گرفتن بر روی تیغه های آن، جریانی از گاز باعث چرخش محور آن می شود. اما توربین های کمپرسور به همان شفت متصل می شوند. خیلی عجیب به نظر می رسد "فشار کشش". کمپرسور هوا را به داخل موتور پمپ می کند، مخلوط هوای فشرده و سوخت می سوزد و گاز داغ آزاد می کند و گاز توربین های کمپرسور را در مسیر خود به سمت نازل می چرخاند.

یک سوال جالب مطرح می شود - چگونه می توان چنین موتوری را راه اندازی کرد؟از این گذشته ، تا زمانی که هوای فشرده وارد محفظه احتراق نشود ، سوخت شروع به سوزاندن نخواهد کرد. این بدان معناست که هیچ گاز داغی وجود نخواهد داشت که توربین کمپرسور را بچرخاند. اما تا زمانی که توربین کمپرسور بچرخد، هوای فشرده وجود نخواهد داشت.

معلوم میشود، موتور با استفاده از موتور الکتریکی راه اندازی می شود، که به شفت توربین متصل است. موتور الکتریکی باعث چرخش کمپرسور می شود و به محض اینکه فشار هوای مورد نیاز در محفظه احتراق ظاهر شد، سوخت وارد آن شده و احتراق فعال می شود. موتور جت روشن شد!

طراحی موتور توربوجت.

موتورهای توربوجت بسیار قدرتمند هستند و وزن نسبتا کمی دارند. بنابراین معمولاً روی هواپیماهای نظامی مافوق صوت و همچنین بر روی هواپیماهای مسافربری مافوق صوت نصب می شوند. اما چنین موتورهایی نیز دارند کاستی های جدی- سر و صدای زیادی ایجاد می کنند و سوخت زیادی می سوزانند.

بنابراین در هواپیماهایی که با سرعت مادون صوت (کمتر از 1200 کیلومتر در ساعت) پرواز می کنند به اصطلاح نصب می شوند.

طراحی موتور توربوفن

متفاوت هستندآنها با یک موتور توربوجت متفاوت هستند زیرا در جلوی کمپرسور، یک توربین دیگر با پره های بزرگ به شفت وصل شده است - یک فن. این او است که اولین کسی است که با جریان هوای روبرو می شود و آن را به زور به عقب می راند. بخشی از این هوا، مانند موتورهای توربوجت، وارد کمپرسور و بیشتر وارد محفظه احتراق می شود و قسمت دیگر. "در اطراف جریان دارد"دوربین و همچنین به عقب پرتاب می شود و نیروی رانش اضافی ایجاد می کند. به طور دقیق تر، برای موتور توربوفنرانش جت اصلی (حدود 3/4) دقیقاً توسط همین جریان هوایی که فن به حرکت در می آورد ایجاد می شود. و تنها 1/4 نیروی رانش از گازهای داغ خارج شده از نازل ناشی می شود.

چنین موتوری صدای بسیار کمتری تولید می کند و سوخت قابل توجهی کمتری می سوزاند که برای هواپیماهایی که برای حمل و نقل مسافران استفاده می شوند بسیار مهم است.

طراحی یک موتور توربوپراپ

چرخش محور توربین به پروانه منتقل می شود - ملخی که هواپیما را به جلو می راند. پروانه ای با پره های بزرگ نمی تواند با همان سرعت سرسام آور چرخش محور توربین بچرخد. بنابراین پروانه توسط گیربکس به شفت متصل می شود که سرعت چرخش را کاهش می دهد. و اگرچه موتور توربوپراپ "می خورد"سوخت کمی وجود دارد، به این معنی که هزینه پرواز را ارزان تر می کند، نمی تواند هواپیما را به سرعت بالا برساند. بنابراین، این روزها از چنین موتورهایی عمدتاً در حمل و نقل هوایی و در هواپیماهای مسافربری کوچک که در پروازهای محلی کار می کنند استفاده می شود.

برای تجربه شما نیاز دارید:

1. نخ قوی تر؛

2. نی گسترده برای کوکتل.

3. بادکنک مستطیلی شکل.

4. یک رول نوار.

5. گیره لباس.

نخ را بکشید (می تواند زاویه دار باشد)، ابتدا آن را از نی عبور دهید. بادکنک را باد کنید و برای جلوگیری از باد شدن آن، مانند تصویر سمت چپ، آن را با گیره رخت فشار دهید. حالا توپ را با چسب به نی بچسبانید. موتور جت آماده است!

روی علائم شما! گیره لباس را باز کنید. جریانی از هوا از توپ خارج می شود و خود به همراه نی در امتداد نخ به جلو می لغزد.

موتور جت موتوری است که نیروی کشش لازم برای حرکت را با تبدیل انرژی داخلی سوخت به انرژی جنبشی جریان جت سیال عامل ایجاد می کند.

سیال کار با سرعت زیاد از موتور خارج می شود و طبق قانون بقای تکانه، نیروی واکنشی ایجاد می شود که موتور را در جهت مخالف هل می دهد. برای سرعت بخشیدن به سیال کار، هم انبساط گاز گرم شده به یک روش تا دمای بالا (به اصطلاح موتورهای جت حرارتی) و هم سایر اصول فیزیکی، به عنوان مثال، شتاب ذرات باردار در یک میدان الکترواستاتیک (نگاه کنید به موتور یونی) قابل استفاده است.

یک موتور جت خود موتور را با یک پیشرانه ترکیب می کند، یعنی تنها از طریق تعامل با سیال کار، بدون پشتیبانی یا تماس با سایر بدنه ها، نیروی کششی ایجاد می کند. به همین دلیل، بیشتر برای رانش هواپیما، موشک و فضاپیما استفاده می شود.

بخش اصلی موتور جت، محفظه احتراق است که سیال عامل در آن ایجاد می شود.

همه موتورهای جت بسته به اینکه با استفاده از محیط کار می کنند یا نه به دو دسته اصلی تقسیم می شوند.

دسته اول موتورهای تنفس هوا (WRE) هستند. همه آنها حرارتی هستند که در آن سیال عامل در طی واکنش اکسیداسیون یک ماده قابل اشتعال با اکسیژن هوای اطراف تشکیل می شود. بخش عمده سیال عامل هوای جوی است.

در موتور موشک، تمام اجزای سیال کار بر روی دستگاه مجهز به آن قرار دارند.

موتورهای ترکیبی نیز وجود دارند که هر دو نوع فوق را ترکیب می کنند.

کار آزمایشی سیستماتیک روی این موتورها در دهه 30 قرن بیستم آغاز شد.

در سال 1933، F.A. Zander موتور موشک OR1 را ساخت و با موفقیت آزمایش کرد که با بنزین و هوای فشرده کار می کرد و در سال های 1932-1933. – موتور OR2 با بنزین و اکسیژن مایع کار می کند. این موتور برای نصب روی گلایدری طراحی شده بود که قرار بود به عنوان هواپیمای موشکی پرواز کند.

در سال 1933، اولین موشک سوخت مایع شوروی ساخته شد و در GIRD آزمایش شد.

در آلمان در سال 1931، آزمایش موشک توسط I. Winkler، Riedel و دیگران انجام شد.

اولین پرواز یک هواپیمای موشک با موتور سوخت مایع در اتحاد جماهیر شوروی در فوریه 1940 انجام شد. یک موتور موشک پیشران مایع به عنوان نیروگاه هواپیما استفاده شد. در سال 1941، تحت رهبری طراح شوروی V.F. Bolkhovitinov، اولین هواپیمای جت ساخته شد - یک جنگنده با موتور موشک پیشران مایع. آزمایشات آن در می 1942 توسط خلبان G. Ya. Bakhchivadzhi انجام شد.

در همان زمان اولین پرواز یک جنگنده آلمانی با چنین موتوری انجام شد. در سال 1943، ایالات متحده اولین هواپیمای جت آمریکایی مجهز به موتور جت سوخت مایع را آزمایش کرد. در آلمان، چندین جنگنده با این موتورهای طراحی مسرشمیت در سال 1944 ساخته شد و در همان سال در جبهه غربی مورد استفاده قرار گرفت.

علاوه بر این، موتورهای موشک مایع روی موشک های آلمانی V2 که تحت رهبری V. von Braun ایجاد شده بودند، استفاده شد.

در دهه 1950، موتورهای سوخت مایع بر روی موشک های بالستیک و سپس بر روی ماهواره های مصنوعی زمین، خورشید، ماه و مریخ و ایستگاه های بین سیاره ای خودکار نصب شدند.

ایده موتورهای تنفس هوا بیش از یک بار در کشورهای مختلف مطرح شده است. مهم ترین و بدیع ترین آثار در این زمینه، مطالعات انجام شده در سال های 1908-1913 است. دانشمند فرانسوی R. Lauren که به ویژه در سال 1911 تعدادی طرح برای موتورهای رم جت پیشنهاد کرد. این موتورها از هوای اتمسفر به عنوان اکسید کننده استفاده می کنند و فشرده سازی هوا در محفظه احتراق با فشار هوای دینامیکی تضمین می شود.

Whittle's Gloster (E.28/39)

امروزه بیشتر هواپیماهای نظامی و غیرنظامی و همچنین برخی هلیکوپترها به موتورهای توربوجت مجهز هستند.

در دهه‌های 1920 و 1930، کار برای ساخت سلاح‌های جت انجام شد. این منجر به ظهور خمپاره‌های راکت‌پرنده - کاتیوشا در اتحاد جماهیر شوروی، خمپاره‌های موشکی شش بشکه در آلمان شد.

توسعه انواع جدید باروت امکان استفاده از موتورهای جت سوخت جامد را در موشک های جنگی از جمله موشک های بالستیک فراهم کرده است. علاوه بر این، آنها در هوانوردی و فضانوردی به عنوان موتور برای اولین مراحل پرتاب موشک، موتورهای راه اندازی برای هواپیماها با موتورهای رم جت و موتورهای ترمز برای فضاپیماها استفاده می شوند.

سوخت توسط دستگاه احتراق مشتعل می شود.

کنترل رانش با تغییر سطح احتراق بار یا سطح مقطع بحرانی نازل و همچنین با تزریق مایع به محفظه احتراق انجام می شود.

جهت رانش را می توان با سکان های گازی، دفلکتور (دفلکتور)، موتورهای کنترل کمکی و غیره تغییر داد.

هواپیمای توربوجت (تاریخچه اختراع). موتور جت: نسخه های مدرن

تراست موتور چیست؟

جت تراست چگونه تشکیل می شود؟

چگونه یک سیال کار به دست آوریم؟

تاریخچه مختصری از موتور جت

موتور جت چگونه کار می کند؟

بردار رانش قابل انحراف

انواع موتورهای جت

موتورهای توربوپراپ دو پره

موتورهای جت توربوفن

موتورهای رمجت

بازیابی رمز عبور