Реактивные двигатели
Выполнил
работу Ученик 9 «а» класса
МБОУ
«СОШ №28» Ковальчук Максим
Руководитель:
Учитель
физики
Усеинова
Алевтина Алексеевна
Содержание:
1.Понятие
«реактивный двигатель.» 1стр.
2.История
создания. 2стр.
3.Типы
реактивных двигателей. 4стр.
4.Первые
попытки создания. 7стр.
5.Способы
применения. 8стр.
6.Вывод.
12стр.
7.Источники.
Понятие
Воздушно-реактивный
двигатель (ВРД) — тепловой реактивный двигатель, в качестве рабочего тела
которого используется смесь забираемого из атмосферы воздуха и продуктов
окисления топлива кислородом, содержащимся в воздухе. За счёт реакции окисления
рабочее тело нагревается и, расширяясь, истекает из двигателя с большой
скоростью, создавая реактивную тягу.
Воздушно-реактивные
двигатели используются, как правило, для приведения в движение аппаратов,
предназначенных для полётов в атмосфере.
Впервые
этот термин в печатной публикации, по-видимому, был использован в 1929 г. Б. С.
Стечкиным в журнале «Техника Воздушного Флота», где была помещена его статья
«Теория воздушного реактивного двигателя». В английском языке этому термину
наиболее точно отвечает словосочетание airbreathing jet engine.
История
создания
Первый
самолет братьев Райт, самостоятельно оторвавшийся от Земли в 1903 году, был
оснащен поршневым двигателем внутреннего сгорания. И на протяжении сорока лет
этот тип двигателя оставался основным в самолетостроении. Но во время Второй
мировой войны стало ясно, что традиционная поршнево-винтовая авиация подошла к
своему технологическому пределу – как по мощности, так и по скорости. Одной из
альтернатив был воздушно-реактивный двигатель.
Идею
применения реактивной тяги для преодоления земного притяжения впервые довел до
практической осуществимости Константин Циолковский. Еще в 1903 году, когда
братья Райт запускали свой первый самолет «Флайер-1», российский ученый
опубликовал свой труд «Исследование мировых пространств реактивными приборами»,
в котором он разработал основы теории реактивного движения. Опубликованная в
«Научном обозрении» статья утвердила за ним репутацию мечтателя и не была
воспринята всерьез.
Циолковскому
потребовались годы трудов и смена политического строя, чтоб доказать свою
правоту.
Тем
не менее, родиной серийного турбореактивного двигателя суждено было стать
совсем другой стране – Германии. Создание турбореактивного двигателя в конце
1930-х было своеобразным хобби немецких компаний.
В
этой области отметились практически все известные ныне бренды: Heinkel, BMW,
Daimler-Benz и даже Porsche. Основные лавры достались компании Junkers и ее
первому в мире серийному турбореактивному двигателю 109-004, устанавливаемому
на первый же в мире турбореактивный самолет Me 262.
В
СССР разработкой турбореактивных двигателей наиболее удачно занимался
легендарный авиаконструктор Архип Люлька. Еще в апреле 1940 года он
запатентовал собственную схему двухконтурного турбореактивного двигателя, позже
получившую мировое признание. Архип Люлька не нашел поддержки у руководства
страны. С началом войны ему вообще предложили переключиться на танковые
двигатели. И только когда у немцев появились самолеты с турбореактивными
двигателями, Люльке было приказано в срочном порядке возобновить работы по отечественному
турбореактивному двигателю ТР-1.
Уже
в феврале 1947 года двигатель прошел первые испытания, а 28 мая свой первый
полет совершил реактивный самолет Су-11 с первыми отечественными двигателями
ТР-1, разработки КБ А.М. Люльки, ныне филиала Уфимского моторостроительного ПО,
входящего в Объединенную двигателестроительную корпорацию (ОДК)
Типы
реактивных двигателей
Известны
следующие основные типы реактивных двигателей:
ракетные,
пороховой,
жидкостной
ракетный;
воздушно-реактивные
двигатели,
прямоточный
воздушно-реактивный,
пульсирующий
воздушно-реактивный,
турбореактивный
и турбовинтовой.
Пороховой
и жидкостной ракетный двигатели для своей работы не нуждаются в кислороде из
окружающего воздуха, так как необходимый для сжигания топлива кислород содержится
в веществах, входящих в состав пороха, или в жидком окислителе.
При
сгорании пороха или жидкого топлива в смеси с жидким окислителем образуются
продукты сгорания, занимающие во много раз больший объем, чем исходные
продукты, поэтому продукты сгорания в виде газов с большой скоростью вырываются
из реактивного сопла наружу.
В
силу закона сохранения энергии количество движения системы тел есть величина
постоянная. Двигатель и заключенные в нем продукты сгорания являются системой
из двух тел. И если одно из тел системы (продукты сгорания) массой т получает
скорость истечения V„CT, т. е. создает количество движения, равное
произведению, то и другое тело системы (двигатель) должно получить равное по
величине, но обратное по направлению количество движения. Только в этом случае
количество движения всей системы не изменится и не будет нарушен закон
сохранения энергии. Если двигатель имеет массу, то он получит скорость V в
направлении, обратном истечению газа. Количество движения двигателя, равное
произведению, должно равняться количеству движения продуктов сгорания
Использование
пороховых и жидкостных ракетных двигателей для вертолета затруднительно из-за
ограниченного времени их действия н трудности дросселирования. Будучи
запушенными, эти двигатели все время развивают одинаковую тягу до тех пор, пока
не сгорит все топливо.
В
жидкостных ракетных двигателях сложно регулировать подачу топлива под высоким
давлением, их экономичность Невелика, а срок службы мал. Поэтому как пороховые,
так и жидкостные ракетные двигатели не могут применяться как двигатели для
вращения несущего вита.
Прямоточный
воздушно-pеактивный двигатель использует для сгорания топлива кислород «з
окружающего воздуха и состоит из следующих основных частей: воздухозаборника
(входной диффузор), камеры сгорания, реактивного сопла.
Воздухозаборник
служит для направления потока воздуха в двигатель. Форма входа в
воздухозаборник и изменение площади проходного сечения вдоль потока выбираются
такими, чтобы с минимальными гидравлическими потерями на входе обеспечить
прирост давления воздуха по пути в камеру сгорания. Для уменьшения потерь на
входе в воздухозаборник передняя его кромка выполнена в виде кольцевого
крыльевого профиля, носик которого имеет малый радиус кривизны. Для увеличения
давления воздуха воздухозаборнику придается вид расширяющегося канала
(диффузора).
Преобразование
тепловой энергии, заключенной в газе, в механическую работу истечения может
произойти только в результате расширения газа. Поэтому воздух перед
поступлением в камеру сгорания должен быть подвергнут предварительному сжатию с
целью повышения его давления.
Первые
попытки создания
Принцип
реактивного движения известен давно. Родоначальником Р. д. можно считать шар
Герона. Твёрдотопливные ракетные двигатели — пороховые ракеты появились в Китае
в 10 в. н. э. На протяжении сотен лет такие ракеты применялись сначала на
Востоке, а затем в Европе как фейерверочные, сигнальные, боевые.
Сегнерово
колесо — двигатель, основанный на реактивном действии вытекающей воды. Было
изобретено венгерским учёным Я. А. Сегнером в 1750. Первая в истории
гидравлическая турбина. Расположенное в горизонтальной плоскости колесо без
обода, у которого спицы заменены трубками с отогнутыми концами так, что
вытекающая из них вода приводит сегнерово колесо во вращение.
Идея
ракетного летания, многим представляющаяся в наши дни такой смелой и новой, на
самом деле имеет за собою уже полувековую историю, добрых три четверти которой
протекло целиком в нашем отечестве.
Первая
мысль о ракетном самолете родилась в светлой голове молодого
революционера-первомартовца Николая Ивановича Кибальчича.
Способы
применения
1) Tractor Pulling Putten
Этот
трактор можно смело назвать вершиной человеческих достижений. Инженеры создали
транспортное средство, которое способно с бешеной скоростью буксировать
4500-тонный трактор, благодаря нескольким газотурбинным двигателям.
2) Железнодорожный локомотив с газотурбинным мотором
Этот
эксперимент инженеров железнодорожной промышленности так и никогда не
получил коммерческой славы. А жаль. Железнодорожные поезд использовал
двигатель от стратегического бомбардировщика Convair B-36
"Peacemaker" ("Миротворец" - пр-во США). Благодаря этому
мотору локомотив удалось разогнать до 295,6 км/час.
3) Thrust SSC
В
настоящий момент инженеры компании SSC Programme Ltd
готовят реактивный болид Bloodhound SSC, который должен будет установить
новый рекорд скорости на земле. Но, несмотря на проектирование нового
автомобиля, оригинальный Thrust SSC, который официально установил мировой
рекорд скорости среди всех наземных транспортных средств, впечатляет.
Мощность Thrust
SSC составляет 110,000 л.с., которые достигаются за счет двух газотурбинных
двигателей Rolls-Royce. Напомним, что реактивный автомобиль в 1997 году
разогнался до скорости в 1228 км/час. Thrust SSC стал первым в мире
автомобилем преодолевший звуковой барьер.
4) Volkswagen New Beetle
47-летний
автолюбитель Рон Патрик, установил в Volkswagen Beetle ракетный двигатель.
Мощность машины после модернизации составляет 1350 л.с. Теперь максимальная
скорость машины составляет 225 км/час. Но в работе мотора есть один
существенный минус. Реактивный двигатель оставляет за собой горячий
шлейф длинную в 15 метров.
5) Российский огнетушитель "Большой Ветер"
А
как вам старинная пословица, "Клин клином вышибают"? В нашем
примере эта пословица, как не странно работает. Представляем вам Российскую
разработку тушения огня, огнем. Не верите? Но, подобная установка действительно
использовалась в Кувейте для тушения нефтяных пожаров во время войны в
Персидском заливе.
Это
транспортное средство создано на базе Российского танка Т-34, на
который были установлены два реактивных двигателя от истребителя МИГ-21.
Принцип действия этого транспортного средства тушения огня - тушение с помощью
реактивных потоков воздуха и воды. Двигатели от реактивного самолета были
модифицированы с помощью шлангов, по которым подавалась вода под высоким
давлением. Во время работы газотурбинного мотора вода попадала на огонь,
выходящий из сопел реактивного двигателя, в результате чего образовался сильный
пар, который двигался потоками воздуха на огромной скорости.
Это
позволяло тушить нефтяные вышки. Потоки пара отрезалинефть от горящего
слоя.
Вывод
В основе
реактивного движения лежит закон сохранения импульса тела, который выполняется
только для замкнутой системы тел.
Скорость
движения реактивного устройства тем больше, чем больше масса вещества,
отделяется от тела за 1 с.
Простейшие
модели реактивных двигателей и устройств можно сделать самим.
Проявлением
реактивного движения является отдача, которую надо учитывать на практике (при
стрельбе, спрыгивании с лодки, скейта и т.д.).
Результат
отдачи зависит от массы и скорости отделяющегося тела или вещества.
Реактивное
движение нашло широкое применение в технике
Источники:
http://www.1gai.ru/publ/514681-desyat-velichayshih-sposobov-ispolzovaniya-gazoturbinnyh-dvigateley.html
https://ru.wikipedia.org
Учебник
физики за 9 класс А.В.Перышкин, Е.М.Гутник
http://gigabaza.ru/doc/85230.html
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.