Sub mișcarea jetului se înțelege, în care una dintre părțile sale este separată de corp la o anumită viteză. Forța rezultată acționează de la sine. Cu alte cuvinte, îi lipsește chiar și cel mai mic contact cu corpurile externe.
Propulsie cu reacție în natură
În timpul unei vacanțe de vară în sud, aproape fiecare dintre noi, înotând în mare, s-a întâlnit cu meduze. Dar puțini oameni s-au gândit la faptul că aceste animale se mișcă în același mod ca un motor cu reacție. Principiul de funcționare în natură a unei astfel de unități poate fi observat la mutarea unor tipuri de plancton marin și larve de libelule. În plus, eficiența acestor nevertebrate este adesea mai mare decât cea a mijloacelor tehnice.
Cine altcineva poate demonstra cum funcționează un motor cu reacție? Calamar, caracatiță și sepie. O mișcare similară este făcută de multe alte moluște marine. Luați, de exemplu, sepie. Ea ia apă în cavitatea branhială și o aruncă cu putere printr-o pâlnie, pe care o îndreaptă înapoi sau în lateral. în caremolusca este capabilă să se miște în direcția corectă.
Principiul de funcționare al unui motor cu reacție poate fi respectat și la mutarea unturii. Acest animal marin primește apă într-o cavitate largă. După aceea, mușchii corpului său se contractă, împingând lichidul afară prin orificiul din spate. Reacția jetului rezultat permite seului să avanseze.
Rachete maritime
Dar calmarii au atins cea mai mare perfecțiune în navigația cu jet. Chiar și forma rachetei în sine pare a fi copiată din această viață marina specială. Când se deplasează cu viteză mică, calmarul își îndoaie periodic aripioarele în formă de diamant. Dar pentru o aruncare rapidă, el trebuie să-și folosească propriul „motor cu reacție”. Principiul funcționării tuturor mușchilor și corpului său merită luat în considerare mai detaliat.
Squid au o manta aparte. Acesta este țesutul muscular care îi înconjoară corpul din toate părțile. În timpul mișcării, animalul aspiră un volum mare de apă în această manta, ejectând brusc un jet printr-o duză specială îngustă. Astfel de acțiuni permit calmarilor să se miște în spate cu viteze de până la șaptezeci de kilometri pe oră. În timpul mișcării, animalul își adună toate cele zece tentacule într-un mănunchi, care conferă corpului o formă simplă. Duza are o supapă specială. Animalul îl întoarce cu ajutorul contracției musculare. Acest lucru permite vieții marine să își schimbe direcția. Rolul volanului în timpul mișcărilor calmarului îl joacă și tentaculele acestuia. El îi îndreaptă spre stânga sau spre dreapta, în jossau în sus, evitând cu ușurință coliziunile cu diverse obstacole.
Există o specie de calmar (stenoteuthys), care deține titlul de cel mai bun pilot dintre crustacee. Descrieți principiul de funcționare al unui motor cu reacție - și veți înțelege de ce, urmărind pești, acest animal sare uneori din apă, ajungând chiar și pe punțile navelor care navighează peste ocean. Cum se întâmplă? Calamarul pilot, fiind in elementul apa, dezvolta pentru el tractiune de jet maxima. Acest lucru îi permite să zboare peste valuri la o distanță de până la cincizeci de metri.
Dacă luăm în considerare un motor cu reacție, principiul de funcționare al cărui animal poate fi menționat mai mult? Acestea sunt, la prima vedere, caracatițe largi. Înotătorii lor nu sunt la fel de rapizi ca calmarii, dar în caz de pericol chiar și cei mai buni sprinteri le pot invidia viteza. Biologii care au studiat migrațiile caracatițelor au descoperit că acestea se mișcă ca un motor cu reacție.
Animalul cu fiecare jet de apă aruncat din pâlnie face o smucitură de doi sau chiar doi metri și jumătate. În același timp, caracatița înoată într-un mod ciudat - înapoi.
Alte exemple de propulsie cu reacție
Există rachete în lumea plantelor. Principiul unui motor cu reacție poate fi observat atunci când, chiar și cu o atingere foarte ușoară, „castravetele nebun” sare de pe tulpină cu viteză mare, în timp ce respinge simultan lichidul lipicios cu semințe. În același timp, fătul însuși zboară o distanță considerabilă (până la 12 m) în direcția opusă.
Se poate respecta și principiul motorului cu reacție,în timp ce se afla pe barcă. Dacă pietrele grele sunt aruncate din el în apă într-o anumită direcție, atunci mișcarea va începe în direcția opusă. Principiul de funcționare al unui motor cu rachetă cu reacție este același. Doar acolo se folosesc gaze în loc de pietre. Ele creează o forță reactivă care asigură mișcare atât în aer, cât și în spațiul rarefiat.
Călătorii fantastice
Omenirea a visat de mult să zboare în spațiu. Acest lucru este dovedit de lucrările scriitorilor de science fiction, care au oferit o varietate de mijloace pentru a atinge acest obiectiv. De exemplu, eroul poveștii scriitorului francez Hercule Savignin, Cyrano de Bergerac, a ajuns pe lună pe o căruță de fier, peste care era aruncat constant un magnet puternic. Pe aceeași planetă a ajuns și faimosul Munchausen. O tulpină uriașă de fasole l-a ajutat să facă călătoria.
Propulsiunea cu reacție a fost folosită în China încă din primul mileniu î. Hr. În același timp, tuburile de bambus, care erau umplute cu praf de pușcă, serveau ca un fel de rachete pentru distracție. Apropo, proiectul primei mașini de pe planeta noastră, creat de Newton, a fost și cu un motor cu reacție.
Istoria creării RD
Numai în secolul al XIX-lea. Visul omenirii despre spațiul cosmic a început să dobândească trăsături concrete. La urma urmei, în acest secol, revoluționarul rus N. I. Kibalchich a creat primul proiect din lume de aeronavă cu motor cu reacție. Toate actele au fost întocmite de un Narodnaya Volya în închisoare, unde a ajuns după tentativa de asasinat asupra lui Alexandru. Dar, din păcate, la 1881-03-04Kibalcich a fost executat, iar ideea lui nu a găsit implementare practică.
La începutul secolului al XX-lea. ideea de a folosi rachete pentru zborurile în spațiu a fost propusă de omul de știință rus K. E. Tsiolkovsky. Pentru prima dată, lucrarea sa, care conține o descriere a mișcării unui corp de masă variabilă sub forma unei ecuații matematice, a fost publicată în 1903. Mai târziu, omul de știință a dezvoltat însăși schema unui motor cu reacție condus de combustibil lichid.
De asemenea, Tsiolkovsky a inventat o rachetă cu mai multe etape și a propus ideea de a crea orașe spațiale reale pe orbită apropiată de Pământ. Ciolkovski a demonstrat în mod convingător că singurul mijloc de zbor în spațiu este o rachetă. Adică un aparat echipat cu un motor cu reacție, alimentat cu combustibil și un oxidant. Doar o astfel de rachetă este capabilă să învingă gravitația și să zboare dincolo de atmosfera Pământului.
Explorarea spațiului
Un articol al lui Tsiolkovsky, publicat în revista „Scientific Review”, a stabilit reputația omului de știință de visător. Nimeni nu și-a luat argumentele în serios.
Ideea lui Tsiolkovsky a fost implementată de oamenii de știință sovietici. Conduși de Serghei Pavlovici Korolev, ei au lansat primul satelit artificial de pe Pământ. Pe 4 octombrie 1957, acest aparat a fost pus pe orbită de o rachetă cu motor cu reacție. Munca RD s-a bazat pe conversia energiei chimice, care este transferată de combustibil în jetul de gaz, transformându-se în energie cinetică. În acest caz, racheta se mișcă în direcția opusă.direcție.
Motorul cu reacție, al cărui principiu este folosit de mulți ani, își găsește aplicația nu numai în astronautică, ci și în aviație. Dar mai ales este folosit pentru a lansa rachete. La urma urmei, doar RD este capabil să mute dispozitivul într-un spațiu în care nu există niciun mediu.
Motor cu reacție lichid
Cei care au tras cu o armă de foc sau pur și simplu au urmărit acest proces din lateral știu că există o forță care cu siguranță va împinge țeava înapoi. Mai mult, cu o sumă mai mare de taxă, randamentul va crește cu siguranță. Motorul cu reacție funcționează în același mod. Principiul său de funcționare este similar modului în care butoiul este împins înapoi sub acțiunea unui jet de gaze fierbinți.
În ceea ce privește racheta, procesul în care se aprinde amestecul este treptat și continuu. Acesta este cel mai simplu motor cu combustibil solid. El este bine cunoscut tuturor modelatorilor de rachete.
Într-un motor cu reacție cu propulsie lichidă (LPRE), un amestec format din combustibil și oxidant este utilizat pentru a crea un fluid de lucru sau un jet de împingere. Ultimul, de regulă, este acidul azotic sau oxigenul lichid. Combustibilul din LRE este kerosen.
Principiul de funcționare al motorului cu reacție, care era în primele mostre, s-a păstrat până în zilele noastre. Abia acum folosește hidrogen lichid. Când această substanță este oxidată, impulsul specific crește cu 30% în comparație cu primele motoare de rachetă cu propulsie lichidă. Merită spus că ideea de a folosi hidrogen a fostpropus de însuşi Ciolkovski. Cu toate acestea, dificultățile de a lucra cu această substanță extrem de explozivă în acel moment erau pur și simplu de nedepășit.
Care este principiul de funcționare al unui motor cu reacție? Combustibilul și oxidantul intră în camera de lucru din rezervoare separate. Apoi, componentele sunt transformate într-un amestec. Arde, eliberând o cantitate enormă de căldură sub presiune de zeci de atmosfere.
Componentele intră în camera de lucru a unui motor cu reacție în moduri diferite. Agentul oxidant este introdus aici direct. Dar combustibilul parcurge o cale mai lungă între pereții camerei și duză. Aici este încălzit și, având deja o temperatură ridicată, este aruncat în zona de ardere prin numeroase duze. În plus, jetul format de duză izbucnește și oferă aeronavei un moment de împingere. Așa puteți spune ce un motor cu reacție are principiul de funcționare (pe scurt). Această descriere nu menționează multe componente, fără de care funcționarea LRE ar fi imposibilă. Printre acestea se numără compresoarele necesare pentru a crea presiunea necesară pentru injecție, supape, turbine de alimentare etc.
Utilizare modernă
În ciuda faptului că funcționarea unui motor cu reacție necesită o cantitate mare de combustibil, motoarele cu rachete continuă să servească oamenilor și astăzi. Ele sunt utilizate ca motoare principale de propulsie în vehiculele de lansare, precum și ca motoare de manevră pentru diverse nave spațiale și stații orbitale. În aviație se folosesc și alte tipuri de căi de rulare, care au caracteristici de performanță ușor diferite șidesign.
Dezvoltarea aviației
De la începutul secolului al XX-lea și până la izbucnirea celui de-al Doilea Război Mondial, oamenii au zburat doar cu avioane cu elice. Aceste dispozitive erau echipate cu motoare cu ardere internă. Cu toate acestea, progresul nu a rămas pe loc. Odată cu dezvoltarea sa, a fost nevoie de a crea avioane mai puternice și mai rapide. Cu toate acestea, aici designerii de aeronave se confruntă cu o problemă aparent insolubilă. Faptul este că, chiar și cu o ușoară creștere a puterii motorului, masa aeronavei a crescut semnificativ. Totuși, calea de ieșire din situația creată a fost găsită de englezul Frank Will. El a creat un motor fundamental nou, numit jet. Această invenție a dat un impuls puternic dezvoltării aviației.
Principiul de funcționare al unui motor cu reacție de avion este similar cu acțiunile unui furtun de incendiu. Furtunul său are un capăt conic. Curgând printr-o deschidere îngustă, apa își crește semnificativ viteza. Forța contrapresiunii creată în acest caz este atât de puternică încât pompierul cu greu poate ține furtunul în mâini. Acest comportament al apei poate explica, de asemenea, principiul de funcționare al unui motor cu reacție de avion.
Căi de rulare direcționale
Acest tip de motor cu reacție este cel mai simplu. Vă puteți imagina sub forma unei țevi cu capete deschise, care este instalată pe un plan în mișcare. În fața secțiunii sale transversale se extinde. Datorită acestui design, aerul care intra își reduce viteza, iar presiunea acestuia crește. Cel mai lat punct al unei astfel de țevieste camera de ardere. Aici se injectează combustibilul și apoi se arde. Un astfel de proces contribuie la încălzirea gazelor formate și la extinderea puternică a acestora. Acest lucru creează forța unui motor cu reacție. Este produs de aceleași gaze atunci când izbucnesc cu forță de la capătul îngust al țevii. Această tracțiune este cea care face ca avionul să zboare.
Probleme de utilizare
Motoarele Sramjet au unele dezavantaje. Ei sunt capabili să lucreze numai pe aeronava care este în mișcare. O aeronavă în repaus nu poate fi activată de căile de rulare cu flux direct. Pentru a ridica o astfel de aeronavă în aer, este nevoie de orice alt motor de pornire.
Rezolvarea problemelor
Principiul de funcționare a unui motor cu reacție al unei aeronave de tip turboreactor, care este lipsit de deficiențele unei căi de rulare cu flux direct, a permis proiectanților de aeronave să creeze cele mai avansate aeronave. Cum funcționează această invenție?
Elementul principal dintr-un motor turboreactor este o turbină cu gaz. Cu ajutorul lui, se activează un compresor de aer, trecând prin care aerul comprimat este direcționat către o cameră specială. Produsele obținute în urma arderii combustibilului (de obicei kerosenul) cad pe paletele turbinei, care o antrenează. În plus, fluxul de aer-gaz trece în duză, unde accelerează la viteze mari și creează o forță uriașă de împingere a jetului.
Creșterea puterii
Forța reactivă de împingere poatecrește semnificativ într-o perioadă scurtă de timp. Pentru aceasta se folosește post-ardere. Este injectarea unei cantități suplimentare de combustibil în fluxul de gaz care iese din turbină. Oxigenul neutilizat din turbină contribuie la arderea kerosenului, care mărește tracțiunea motorului. La viteze mari, creșterea valorii sale ajunge la 70%, iar la viteze mici - 25-30%.
