Рэактыўны рухавік: прынцып працы (коратка). Прынцып працы рэактыўнага рухавіка самалёта

Пад рэактыўным разумеюць рух, пры якім ад цела з пэўнай хуткасцю аддзяляецца адна з яго частак. Якая ўзнікае ў выніку такога працэсу сіла дзейнічае сама па сабе. Іншымі словамі, у яе адсутнічае нават найменшы кантакт з вонкавымі целамі.

Рэактыўнае рух у прыродзе

У час летняга адпачынку на поўдні практычна кожны з нас, купаючыся ў моры, сустракаўся з медузы. Але мала хто задумваўся пра тое, што гэтыя жывёлы перамяшчаюцца гэтак жа, як рэактыўны рухавік. Прынцып працы ў прыродзе падобнага агрэгата можна назіраць пры перамяшчэнні некаторых відаў марскіх планктон і лічынак стракоз. Прычым ККД гэтых бесхрыбтовых часцяком вышэй, чым у тэхнічных сродкаў.

Хто яшчэ можа наглядна прадэманстраваць, які мае рэактыўны рухавік прынцып працы? Кальмар, васьміног і каракаціцы. Падобны рух здзяйсняюць і многія іншыя марскія малюскі. Возьмем, напрыклад, каракаціцы. Яна ўбірае ваду ў сваю жаберную паражніну і энергічна выкідвае яе праз варонку, якую накіроўвае назад або ўбок. Пры гэтым малюск здольны здзяйсняць руху ў патрэбны бок.

Прынцып працы рэактыўнага рухавіка можна назіраць і пры перамяшчэнні сальца. Гэта марская жывёла прымае ваду ў шырокую паражніну. Пасля гэтага мышцы яго цела скарачаюцца, выштурхваючы вадкасць праз адтуліну, якое знаходзіцца ззаду. Рэакцыя атрыманай пры гэтым бруі дазваляе сальца здзяйсняць рух наперад.

марскія ракеты

Але самога большага дасканаласці ў рэактыўнай навігацыі дасягнулі ўсё ж такі кальмары. Нават сама форма ракеты, здаецца, скапіяваная менавіта з гэтага марскога насельніка. Пры перамяшчэнні з нізкай хуткасцю кальмар перыядычна выгінае свой ромбападобны плаўнік. А вось для хуткага кідка яму даводзіцца выкарыстоўваць уласны "рэактыўны рухавік". Прынцып працы ўсіх яго цягліц і цела пры гэтым варта разгледзець падрабязней.

У кальмаров ёсць своеасаблівая мантыя. Гэта цягліцавая тканіна, якая акружае яго цела з усіх бакоў. Падчас руху жывёла засмоктвае ў гэтую мантыю вялікі аб'ём вады, рэзка выкідваючы брую праз адмысловае вузкае сопла. Такія дзеянні дазваляюць Кальмараў рухацца штуршкамі назад з хуткасцю да сямідзесяці кіламетраў у гадзіну. Падчас перамяшчэння жывёла збірае ў пучок ўсе свае дзесяць шчупальцаў, што надае целе абцякальную форму. У сопле маецца адмысловы клапан. Жывёла паварочвае яго пры дапамозе скарачэння цягліц. Гэта дазваляе марскому жыхару мяняць кірунак руху. Ролю руля падчас перасоўванняў кальмара гуляюць і яго шчупальцы. Іх ён накіроўвае налева або направа, уніз ці ўверх, лёгка ухіляючыся ад сутыкненняў з рознымі перашкодамі.

Існуе выгляд кальмараў (стенотевтис), якому належыць званне лепшага пілота сярод малюскаў. Апішыце прынцып працы рэактыўнага рухавіка - і вы зразумееце, чаму, пераследуючы рыб, гэта жывёла парой выскоквае з вады, трапляючы нават на палубы судоў, якія ідуць па акіяне. Як жа гэта адбываецца? Кальмар-пілот, знаходзячыся ў воднай стыхіі, развівае максімальную для яго рэактыўную цягу. Гэта і дазваляе яму праляцець над хвалямі на адлегласць да пяцідзесяці метраў.

Калі разглядаць рэактыўны рухавік, прынцып працы якой жывёліны можна згадаць яшчэ? Гэта, на першы погляд, мехаватыя васьміногі. Плыўцы з іх не такія хуткія, як кальмары, але ў выпадку небяспекі іх хуткасці могуць пазайздросціць нават лепшыя спрынтэры. Біёлагі, якія вывучалі міграцыі васьміногаў, усталявалі, што перамяшчаюцца яны накшталт таго, які мае рэактыўны рухавік прынцып працы.

Жывёла з кожнай бруёй вады, выкінутай з варонкі, робіць рывок на два ці нават на два з паловай метры. Пры гэтым плыве васьміног своеасабліва - задам наперад.

Іншыя прыклады рэактыўнага руху

Існуюць свае ракеты і ў свеце раслін. Прынцып рэактыўнага рухавіка можна назіраць тады, калі нават пры вельмі лёгкім дакрананні «шалёны агурок» з высокай хуткасцю адскоквае ад пладаножкі, адначасова адабраў клейкую вадкасць з насеннем. Пры гэтым сам плод адлятае на значную адлегласць (да 12 м) у процілеглым кірунку.

Прынцып працы рэактыўнага рухавіка можна назіраць таксама, знаходзячыся ў лодцы. Калі з яе ў ваду ў вызначаным кірунку кідаць цяжкія камяні, то пачнецца рух у процілеглы бок. Такі ж мае і ракетны рэактыўны рухавік прынцып працы. Толькі там замест камянёў выкарыстоўваюцца газы. Яны ствараюць рэактыўную сілу, якая забяспечвае рух і ў паветры, і ў разраджаным прасторы.

фантастычныя падарожжа

Аб палётах у космас чалавецтва марыла даўно. Пра гэта сведчаць творы пісьменнікаў-фантастаў, якія для дасягнення гэтай мэты прапаноўвалі самыя разнастайныя сродкі. Напрыклад, герой аповеду французскага пісьменніка Эркюля Савіных Сірано дэ Бержерака дасягнуў Месяца на жалезнай павозцы, над якой пастаянна падкідвае моцны магніт. Да гэтай жа планеты дабраўся і знакаміты Мюнхгаўзен. Здзейсніць падарожжа яму дапамог гіганцкі сцябло боба.

Рэактыўнае рух выкарыстоўвалася ў Кітаі яшчэ ў першым тысячагоддзі да нашай эры. Своеасаблівымі ракетамі для забавы пры гэтым служылі бамбукавыя трубкі, якія начыняюць порахам. Дарэчы, праект першага на нашай планеце аўтамабіля, створаны Ньютанам, быў таксама з рэактыўным рухавіком.

Гісторыя стварэння РД

Толькі ў 19-м ст. мара чалавецтва аб космасе стала набываць канкрэтныя рысы. Бо менавіта ў гэтым стагоддзі рускім рэвалюцыянерам Н. І. Кібальчыч быў створаны першы ў свеце праект лятальнага апарата з рэактыўным рухавіком. Усе паперы былі складзеныя нарадавольцам ў турме, куды ён трапіў пасля замаху на Аляксандра. Але, на жаль, 1881/04/03 г. Кібальчыч быў пакараны, і яго ідэя не знайшла практычнага ўвасаблення.

У пачатку 20-га ст. думка аб выкарыстанні ракет для палётаў у космас высунуў рускі навуковец К. Э. Цыялкоўскі. Упершыню яго праца, якая змяшчае апісанне руху цела зменнай масы ў выглядзе матэматычнага раўнання, была апублікавана ў 1903 г. У далейшым вучоны распрацаваў саму схему рэактыўнага рухавіка, які прыводзіць у рух пры дапамозе вадкага паліва.

Таксама Цыялкоўскім была вынайдзенай шматступенная ракета і выказана ідэя аб стварэнні на калязямной арбіце сапраўдных касмічных гарадоў. Цыялкоўскі пераканаўча даказаў, што адзіным сродкам для касмічных палётаў з'яўляецца ракета. Гэта значыць апарат, абсталяваны рэактыўным рухавіком, запраўляюць гаручым і акісляльнікам. Толькі такая ракета здольная пераадолець сілу цяжару і здзяйсняць палёты за межамі атмасферы Зямлі.

Засваенне космасу

Артыкул Цыялкоўскага, апублікаваная ў перыядычным выданні "Навуковы агляд", зацвердзіла за навукоўцам рэпутацыю летуценніка. Яго довадаў ніхто не прыняў усур'ёз.

Ідэю Цыялкоўскага рэалізавалі савецкія навукоўцы. Узначаленыя Сяргеем Паўлавічам Каралёвым, яны ажыццявілі запуск першага штучнага спадарожніка Зямлі. 4 кастрычніка 1957 г. гэты апарат даставіла на арбіту ракета з рэактыўным рухавіком. Праца РД была заснавана на пераўтварэнні хімічнай энергіі, якая перадаецца палівам газавай бруі, ператвараючыся ў энергію кінэтычную. Пры гэтым ракета здзяйсняе рух у зваротным кірунку.

Рэактыўны рухавік, прынцып працы якога выкарыстоўваецца ўжо шмат гадоў, знаходзіць сваё прымяненне не толькі ў касманаўтыцы, але і ў авіяцыі. Але больш за ўсё яго выкарыстоўваюць для запуску ракет. Бо толькі РД здольны перамяшчаць апарат у прасторы, у якім адсутнічае любая среда.

Вадкасны рэактыўны рухавік

Той, хто страляў з агнястрэльнай зброі або проста назіраў гэты працэс з боку, ведае, што закон прыцягнення, якая абавязкова адштурхне ствол таму. Прычым пры большай колькасці зарада аддача абавязкова павялічваецца. Гэтак жа працуе і рэактыўны рухавік. Прынцып працы яго падобны з тым, як адбываецца адштурхванне ствала назад пад дзеяннем бруі распаленых газаў.

Што тычыцца ракеты, то ў ёй працэс, падчас якога адбываецца ўзгаранне сумесі, з'яўляецца паступовым і бесперапынным. Гэта самы просты, цвёрдапаліўны рухавік. Ён добра знаёмы ўсім ракетамадэлісты.

У вадкасным рэактыўным рухавіку (ЖРД) для стварэння працоўнага цела або Толкай бруі ўжываецца сумесь, якая складаецца з паліва і акісляльніка. Апошнім, як правіла, выступае азотная кіслата або вадкі кісларод. Палівам у ЖРД служыць газа.

Прынцып працы рэактыўнага рухавіка, які быў у першых узорах, захаваны і да цяперашняга часу. Толькі цяпер у ім выкарыстоўваецца вадкі вадарод. Пры акісленні гэтага рэчыва удзельная імпульс павялічваецца ў параўнанні з першымі ЖРД адразу на 30%. Варта сказаць пра тое, што ідэя прымянення вадароду была прапанаваная самім Цыялкоўскім. Аднак існуючыя на той момант цяжкасці працы з гэтым надзвычай выбуханебяспечным рэчывам былі проста непераадольныя.

Які прынцып працы рэактыўнага рухавіка? Паліва і акісляльнік трапляюць у рабочую камеру з асобных бакаў. Далей адбываецца ператварэнне кампанентаў у сумесь. Яна згарае, вылучаючы пры гэтым каласальная колькасць цяпла пад ціскам у дзясяткі атмасфер.

Кампаненты ў рабочую камеру рэактыўнага рухавіка трапляюць па-рознаму. Акісляльнік ўводзіцца сюды напрамую. А вось паліва праходзіць больш доўгі шлях паміж сценкамі камеры і сопла. Тут яно разаграваецца і, ужо маючы высокую тэмпературу, укідваецца ў зону гарэння праз шматлікія фарсункі. Далей бруя, сфарміраваная соплам, вырываецца вонкі і забяспечвае лятальным апараце штурхае момант. Вось так можна расказаць, які мае рэактыўны рухавік прынцып працы (коратка). У дадзеным апісанні не згадваюцца многія кампаненты, без якіх праца ЖРД была б немагчымай. Сярод іх кампрэсары, неабходныя для стварэння патрэбнага для ўпырску ціску, клапана, тым, што кормяць турбіны і т. Д.

сучаснае выкарыстанне

Нягледзячы на тое што праца рэактыўнага рухавіка патрабуе вялікай колькасці паліва, ЖРД працягваюць служыць людзям і сёння. Іх ужываюць у якасці асноўных маршевых рухавікоў у ракетаносьбіце, а таксама манеўровых для розных касмічных апаратаў і арбітальных станцый. У авіяцыі жа выкарыстоўваюцца іншыя віды РД, якія маюць некалькі іншыя працоўныя характарыстыкі і канструкцыю.

развіццё авіяцыі

З пачатку 20-га стагоддзя, аж да таго перыяду, калі ўсчалася Другая сусветная вайна, людзі лёталі толькі на вінтаматорную самалётах. Гэтыя апараты былі абсталяваныя рухавікамі ўнутранага згарання. Аднак прагрэс не стаяў на месцы. З яго развіццём з'явілася патрэба ў стварэнні больш магутных і хуткіх самалётаў. Аднак тут авіяцыйныя канструктары сутыкнуліся з, здавалася б, невырашальнай праблемай. Справа ў тым, што нават пры нязначным павелічэнні магутнасці рухавіка значна ўзрастала маса самалёта. Аднак выхад з стварыў становішча быў знойдзены англічанінам Френк Уілам. Ён стварыў прынцыпова новы рухавік, названы рэактыўным. Гэта вынаходніцтва дало магутны штуршок для развіцця авіяцыі.

Прынцып працы рэактыўнага рухавіка самалёта падобны з дзеяннямі пажарнага бранзбойта. Яго шланг мае завужаны канец. Выцякаючы праз вузкае адтуліну, вада значна павялічвае сваю хуткасць. Якая ствараецца пры гэтым сіла зваротнага ціску настолькі моцная, што пажарны з цяжкасцю ўтрымлівае ў руках шланг. Такімі паводзінамі вады можна растлумачыць і тое, які прынцып працы рэактыўнага рухавіка самалёта.

прямоточные РД

Гэты тып рэактыўнага рухавіка з'яўляецца самым простым. Прадставіць яго можна ў выглядзе трубы з адкрытымі канцамі, якая ўсталяваная на які рухаецца самалёце. У пярэдняй часткі яе папярочны перасек пашыраецца. Дзякуючы такой канструкцыі які ўваходзіць паветра зніжае сваю хуткасць, а яго ціск павялічваецца. Самае шырокае месца такой трубы з'яўляецца камерай згарання. Тут адбываецца ўпырскванне паліва і яго далейшае згаранне. Такі працэс садзейнічае награвання ўтварыліся газаў і іх моцнаму пашырэнню. Пры гэтым узнікае цяга рэактыўнага рухавіка. Яе вырабляюць усё тыя ж газы, калі з сілай вырываюцца вонкі з вузкага канца трубы. Менавіта гэтая цяга і прымушае самалёт ляцець.

праблемы выкарыстання

Прямоточные рэактыўныя рухавікі маюць некаторыя недахопы. Яны здольныя працаваць толькі на тым самалёце, які знаходзіцца ў руху. Лятальны апарат, які знаходзіцца ў стане спакою, прямоточные РД прывесці ў дзеянне не могуць. Для таго каб падняць у паветра такое самалёт патрэбен любы іншы стартавы рухавік.

Рашэнне праблемы

Прынцып працы рэактыўнага рухавіка самалёта турбарэактыўнага тыпу, які пазбаўлены недахопаў праматочнай РД, дазволіў авіяцыйным канструктарам стварыць самы дасканалы лятальны апарат. Як дзейнічае гэтае вынаходніцтва?

Асноўны элемент, які знаходзіцца ў турбарэактыўных рухавікоў, - газавая турбіна. З яе дапамогай прыводзіцца ў дзеянне паветраны кампрэсар, праходзячы праз які, сціснутае паветра накіроўваецца ў спецыяльную камеру. Атрыманыя ў выніку згарання паліва (звычайна гэта газа) прадукты трапляюць на лопасці турбіны, чым прыводзяць яе ў дзеянне. Далей паветрана-газавы струмень пераходзіць у сопла, дзе разганяецца да вялікіх хуткасцяў і стварылі вялізны рэактыўную сілу цягі.

павелічэнне магутнасці

Рэактыўная сіла цягі можа значна ўзрасці за кароткі прамежак часу. Для гэтага выкарыстоўваецца дожигание. Яно ўяўляе сабой ўпырскванне дадатковага колькасці паліва ў паток газу, вырывалі з турбіны. Нявыкарыстаны ў турбіне кісларод спрыяе згаранню газы, што і павялічвае цягу рухавіка. На вялікіх хуткасцях прырост яе значэння дасягае 70%, а на малых - 25-30%.