Реактивный двигатель Подготовила : Полищук Арина 8 класс

Реактивный двигатель, был изобретен Гансом фон Охайном выдающимся немецким инженером - конструктором и Фрэнком Уиттлом. Первый патент на работающий газотурбинный двигатель был получен в 1930 году Фрэнк Уиттлом. Однако первую рабочую модель собрал именно Охайн. 2 августа 1939 года в небо поднялся первый реактивный самолет He 178 ( Хейнкель 178), снаряженный двигателем HeS 3, разработанный Охайном.

O Устройство реактивного двигателя достаточно просто и крайне сложно. Просто по принципу действия : забортный воздух ( в ракетных двигателях жидкий кислород ) засасывается в турбину, там смешивается с топливом и сгорая, в конце турбины образует т. н. рабочее тело ( реактивная струя ), которое и двигает машину.

Так все просто, но на деле это целая область науки, ибо в таких двигателях рабочая температура достигает тысяч градусов по Цельсию. Одна из самых главных проблем турбореактивного двигателестроения создание не плавящихся деталей, из плавящихся металлов. Но для того, что бы понять проблемы конструкторов и изобретателей нужно сначала более детально изучить принципиальное устройство двигателя.

В начале турбины всегда стоит вентилятор, который засасывает воздух из внешней среды в турбины. Вентилятор обладает большой площадью и огромным количеством лопастей специальной формы, сделанных из титана. Основных задач две первичный забор воздуха и охлаждение всего двигателя в целом, путем прокачивания воздуха между внешней оболочкой двигателя и внутренними деталями. Это охлаждает камеры смешивания и сгорания и не дает им разрушится. Сразу за вентилятором стоит мощный компрессор, который нагнетает воздух под большим давлением в камеру сгорания.

Камера сгорания выполняет еще и роль карбюратора, смешивая топливо с воздухом. После образования топливо воздушной смеси она поджигается. В процессе возгорания происходит значительный разогрев смеси и окружающих деталей, а также объемное расширение. Фактически реактивный двигатель использует для движения управляемый взрыв.

Камера сгорания реактивного двигателя одна из самых горячих его частей её необходимо постоянно интенсивное охлаждение. Но и этого недостаточно. Температура в ней достигает 2700 градусов, поэтому её часто делают из керамики. После камеры сгорания горящая топливо - воздушная смесь направляется непосредственно в турбину.

Турбина состоит из сотен лопаток, на которые давит реактивный поток, приводя турбину во вращение. Турбина в свою очередь вращает вал, на котором сидят вентилятор и компрессор. Таким образом система замыкается и требует лишь подвода топлива и воздуха для своего функционирования. После турбины поток направляется в сопло. Сопло реактивного двигателя последняя, но далеко не по значению часть реактивного двигателя. Оно формирует непосредственно реактивную струю. В сопло направляется холодный воздух, нагнетаемый вентилятором для охлаждения внутренних деталей двигателя. Этот поток ограничивает манжету сопла от сверх горячего реактивного потока и ее дает ей расплавится.

O В связи с тем, в каком транспорте используется реактивный двигатель, их существует несколько видов, например, классический реактивный двигатель используется на истребителях в разных модификациях. Турбовинтовой двигатель отличается тем, что в данном типе двигателя мощность турбины через понижающий редуктор направляется в направлении классического винта. Такие двигатели позволяют большим самолетам осуществлять полеты на приемлемых скоростях, не расходуя при этом большого количества топлива.

O Турбовентиляторный реактивный двигатель считается одним из самых экономичных авиационных реактивных двигателей, главное отличие состоит в том, что на входе устанавливается вентилятор большего диаметра, который подает воздух не только в турбину, но и создает достаточно мощный поток вне самого двигателя, в связи с этим мощность реактивного двигателя является очень высокой, именно поэтому двигатель данного типа используется на лайнерах и больших самолетах.

O Еще одним реактивным двигателем самолета является воздушно - реактивный, который способен осуществлять работу без подвижных деталей. Отличительной чертой такого двигателя является то, что воздух попадает в камеру сгорания естественным образом, за счет торможения потока об обтекатель входного отверстия, после чего все происходит по стандартной схеме – воздух смешивается с топливом для реактивных двигателей и в конечном этапе выходит в виде реактивной струи из сопла. Такие двигатели на данный момент практически не используются, а ранее использовались на поездах, самолетах, БЛА и в боевых ракетах, а также его могут использовать на велосипедах и скутерах. Реактивным двигателям – необходимый атрибут современной цивилизации. С их помощью вырабатывается 80% электроэнергии.

O В тоже время повсеместное использование реактивных двигателей связано с отрицательным воздействием на окружающую среду. Сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа, способного поглощать тепловое инфракрасное ( ИК ) излучение поверхности Земли. Рост концентрации углекислого газа в атмосфере, увеличивая поглощение ИК – излучения, приводит к повышению её температуры ( парниковый эффект ). Ежегодно температура атмосферы Земли повышается на 0,05 º С. Этот эффект может создать угрозу таяния ледников и катастрофического повышения уровня Мирового океана. Продукты сгорания топлива существенно загрязняют окружающую среду. Углеводород, вступая в реакцию с озоном, находящимся в атмосфере, образуют химические соединения, неблагоприятно воздействующие на жизнедеятельность растений, животных и человека. Потребление кислорода при горении топлива уменьшает его содержание в атмосфере.

O Для охраны окружающей среды широко использует очистные сооружения, препятствующие выбросу в атмосферу вредных веществ, резко ограничивают использование соединений тяжелых металлов, добавляемых в топливо, разрабатывают. Двигатели, использующие водород в качестве горючего ( выхлопные газы состоят из безвредных паров воды ), создают электромобили и автомобили, использующим солнечную энергию. Это может показаться парадок ­ сом, но концепция силовой установки, способной поднять машину в воздух и двигать ее вперед с помощью реактив ­ ной силы горячего газа, много старше собственно самолета. Первооткрыва ­ телем идеи реактивного движения надо считать Герона, жившего за 150 лет до нашей эры. Он построил метал ­ лический шар с двумя выступающими трубками, выхлопные отверстия кото ­ рых были направлены в противопо ­ ложные стороны. После наполнения водой шар подогревался. Через неко ­ торое время вода закипала, и шар на ­ чинал вращаться под реактивным дей ­ ствием струи пара, выходящего через трубки. Самый первый проект, кото ­ рый можно считать про - прототипом газовой турбины, датируется 1791 г.

O. Его автором был Джон Барбер. В 1863 г. во Франции появился проект аппа ­ рата, названного своим автором, Жа ­ ном Делувриером (Delouvrier; в неко ­ торых источниках - Charles de Louvrie), членом Академии наук в Париже, « аэронефом » (aeronave). Передвигать ­ ся он должен был с помощью реактив ­ ного « мотора », а активным агентом служил водяной пар. Следующий изобретатель реактивной турбины проис ­ ходил из Швеции - Патрик де Лаваль. На его идеи впоследствии опирались французы, братья Арменго (Armengaud), которые около 1900 г. построили в Париже подобную турби ­ ну. Первым конструктором, который смог контролировать процесс сгора ­ ния в камере своей турбины, а следо ­ вательно - и ее тягу, был немец - Ганс Хольцварт

Его устройство имело не ­ сколько клапанов, позволяющих регу ­ лировать давление внутри камеры сго ­ рания. Практически все современные самолеты являются реактивными, из этого возникает вопрос, а почему популярность данного устройства настолько высока. Для начала следует изучить историю возникновения реактивного двигателя, и каким образом он стал впервые применяться.