Водометный двигатель: Ошибка 404. Страница не найдена — Объявления на сайте Авито

Рис. 1: Поперечное сечение турбореактивного двигателя и (ниже) график типичных условий эксплуатации его рабочего тела.

Тепло, выделяемое при сжигании типичного реактивного топлива в воздухе, составляет примерно 43 370 килоджоулей на килограмм (18 650 британских тепловых единиц на фунт) топлива. Если бы этот процесс был на 100 процентов эффективен, он бы производил газовую энергию на каждую единицу расхода топлива, равную 7.45 лошадиных сил / (фунтов в час) или 12 киловатт / (кг в час). Фактически, некоторые практические термодинамические ограничения, которые являются функцией максимальной температуры газа, достигаемой в цикле, ограничивают эффективность процесса примерно до 40 процентов от этого идеального значения. Пиковое давление, достигаемое в цикле, также влияет на эффективность производства энергии. Это означает, что нижний предел удельного расхода топлива (SFC) для двигателя, производящего газовую мощность, составляет 0,336 (фунта в час) / лошадиная сила, или 0.207 (кг в час) / киловатт. На практике SFC даже выше этого нижнего предела из-за неэффективности, потерь и утечек в отдельных компонентах первичного двигателя.

Поскольку вес и объем имеют большое значение в общей конструкции самолета и поскольку силовая установка составляет значительную долю от общего веса и объема любого самолета, эти параметры должны быть минимизированы в конструкции двигателя.Воздушный поток, который проходит через двигатель, является представительной мерой площади поперечного сечения двигателя и, следовательно, его веса и объема. Следовательно, важным показателем качества первичного двигателя является его удельная мощность — количество энергии, которое он вырабатывает на единицу воздушного потока. Эта величина очень сильно зависит от максимальной температуры газа в активной зоне на выходе из камеры сгорания. Современные двигатели вырабатывают от 150 до 250 лошадиных сил / (фунт в секунду) или от 247 до 411 киловатт / (кг в секунду).

Движитель

Мощность газового двигателя, создаваемая первичным двигателем в виде горячего газа под высоким давлением, используется для приведения в действие движителя, позволяя ему создавать тягу для приведения в движение или подъема самолета. Принцип создания такой тяги основан на втором законе движения Ньютона. Этот закон обобщает наблюдение, что сила ( F ), необходимая для ускорения дискретной массы ( м, ), пропорциональна произведению этой массы и ускорения ( a ).Фактически, где масса принимается как вес ( w ) объекта, деленный на ускорение свободного падения ( g, ) в том месте, где объект был взвешен. В случае реактивного двигателя обычно имеют дело с ускорением постоянного потока воздуха, а не с дискретной массой. Здесь эквивалентное утверждение второго закона движения состоит в том, что сила ( F ), необходимая для увеличения скорости потока жидкости, пропорциональна произведению скорости массового потока ( M ) потока и изменение скорости потока, где скорость на входе ( V ₀ ) относительно двигателя принимается за скорость полета, а скорость выброса ( V _j ) — за выхлоп или струю скорость относительно двигателя. W — это скорость массового расхода рабочего тела (т. Е. Воздуха или продуктов сгорания), деленная на ускорение свободного падения в месте измерения массового расхода. Относительно небольшой эффект массового расхода топлива на создание разницы между массовым расходом входящего и выхлопного потоков намеренно не принимается во внимание.

Таким образом, можно сделать вывод, что компоненты движителя должны оказывать силу F на поток воздуха, протекающий через движитель, если это устройство ускоряет воздушный поток от скорости полета V ₀ до скорости выброса V _Дж .Реакция на эту силу F в конечном итоге передается от опор движителя к летательному аппарату как движущая сила.

Существует два общих подхода к преобразованию мощности на газе в тягу. В одном из них вторая турбина (то есть турбина низкого давления или мощная турбина) может быть введена в проточный тракт двигателя для извлечения дополнительной механической мощности из доступной газовой мощности. Затем эту механическую мощность можно использовать для приведения в действие внешнего движителя, такого как винт самолета или винт вертолета.В этом случае тяга развивается в движителе, поскольку он возбуждает и ускоряет воздушный поток, проходящий через движитель, то есть воздушный поток, отдельный от потока, проходящего через первичный движитель.

Во втором подходе высокоэнергетический поток, подаваемый первичным двигателем, может подаваться непосредственно в реактивное сопло, которое ускоряет газовый поток до очень высокой скорости на выходе из двигателя, что характерно для турбореактивного двигателя. В этом случае тяга развивается в компонентах первичного двигателя, поскольку они приводят в действие газовый поток.

В других типах двигателей, таких как турбовентиляторный, тяга создается обоими подходами: большая часть тяги создается вентилятором, который приводится в действие турбиной низкого давления и который возбуждает и ускоряет байпасный поток ( см. Ниже ). Оставшаяся часть общей тяги получается за счет основного потока, который выходит через реактивное сопло.

Подобно тому, как первичный двигатель является несовершенным устройством для преобразования теплоты сгорания топлива в мощность газа, так и движитель является несовершенным устройством для преобразования мощности двигателя на газе в тягу.Обычно в высокотемпературном высокоскоростном реактивном потоке, выходящем из движителя, остается много энергии, которая не полностью используется для движения. Эффективность движителя, тяговая эффективность η _p , представляет собой долю доступной энергии, которая эффективно используется для приведения в движение летательного аппарата, по сравнению с полной энергией реактивного потока. Для простого, но представительного случая, когда поток нагнетаемого воздуха равен входящему потоку газа, было обнаружено, что

Хотя скорость струи V _j должна быть больше, чем скорость воздушного судна V ₀ для создания полезная тяга, большая скорость реактивной струи, значительно превышающая скорость полета, может быть очень пагубной для тяги.Максимальный тяговый КПД достигается, когда скорость струи почти равна (но, при необходимости, немного выше) скорости полета. Этот фундаментальный факт привел к появлению большого количества реактивных двигателей, каждый из которых предназначен для создания определенного диапазона скоростей реактивной струи, который соответствует диапазону скоростей полета самолета, на котором он должен работать.

Чистая оценка эффективности реактивного двигателя — это измерение расхода топлива на единицу создаваемой тяги (например,g. в фунтах или килограммах в час израсходованного топлива на фунты или килограммы создаваемой тяги). Простого обобщения значения удельного расхода топлива тягового двигателя не существует. Это не только сильная функция эффективности первичного двигателя (и, следовательно, его степени давления и температуры пикового цикла), но также и тягового коэффициента полезного действия движителя (и, следовательно, типа двигателя). Это также сильно зависит от скорости полета самолета и температуры окружающей среды (которая, в свою очередь, сильно зависит от высоты, времени года и широты).

Двигатели

Что такое аэронавтика? | Динамика полета | Самолеты | Двигатели | История полета | Какие такое UEET?
Словарь | Веселье и игры | Образовательные ссылки | Урок ланы | Индекс сайта | Дом

Как работает реактивный двигатель?

Реактивные двигатели перемещают самолет вперед с большой силой, создаваемой огромная тяга и заставляет самолет лететь очень быстро.

Все реактивные двигатели, которые также называют газовые турбины, работают по тому же принципу. Двигатель всасывает воздух спереди с помощью вентилятора. Компрессор повышает давление воздуха. Компрессор сделан с множеством лезвий, прикрепленных к валу. Лезвия вращаются на высокой скорости и сжимают или сжимают воздух. Сжатый затем воздух распыляется с топливом, и электрическая искра зажигает смесь. В горящие газы расширяются и выбрасываются через сопло в задней части двигателя.Когда струи газа летят назад, двигатель и самолет движутся вперед. Когда горячий воздух попадает в сопло, он проходит через другую группу лопастей. называется турбина. Турбина прикреплена к тому же валу, что и компрессор. Вращение турбины вызывает вращение компрессора.

На изображении ниже показано, как воздух проходит через двигатель. Воздух проходит ядро двигателя, а также вокруг ядра.Это вызывает некоторую часть воздуха чтобы было очень жарко, а некоторым было прохладнее. Затем более холодный воздух смешивается с горячим воздух на выходе из двигателя.

Это изображение того, как воздух проходит через двигатель

Что такое тяга?

Тяга это передовая сила, которая толкает двигатель и, следовательно, самолет вперед. Сэр Исаак Ньютон обнаружил, что «каждому действию соответствует и противоположная реакция. «Двигатель использует этот принцип. Двигатель принимает в большом объеме воздуха. Воздух нагревается, сжимается и замедляется. Воздух проходит через множество вращающихся лопастей. Смешивая этот воздух со струей топлива, температура воздуха может достигать трех тысяч градусов. В сила воздуха используется для вращения турбины. Наконец, когда воздух уходит, он выталкивает назад из двигателя.Это заставляет самолет двигаться вперед.

Детали реактивного двигателя

Поклонник — Вентилятор — это первый компонент в ТРДД. Большой вращающийся вентилятор всасывает большое количество воздуха. Большинство лезвий Вентиляторы изготовлены из титана. Затем он ускоряет этот воздух и разбивает его на две части. Одна часть продолжается через «ядро» или центр двигателя, где на него действуют другие компоненты двигателя.

Вторая часть «обходит» ядро ​​двигателя. Проходит через воздуховод который окружает ядро ​​до задней части двигателя, где он производит большую часть сила, которая толкает самолет вперед. Этот более прохладный воздух помогает успокоить двигатель, а также добавление тяги к двигателю.

Компрессор — Компрессор первый компонент в ядре двигателя. Компрессор состоит из вентиляторов с множеством лопастей. и прикреплен к валу.Компрессор сжимает попадающий в него воздух в постепенно уменьшаются площади, что приводит к увеличению давления воздуха. Этот приводит к увеличению энергетического потенциала воздуха. Сдавленный воздух попадает в камеру сгорания.

Камера сгорания — В камере сгорания воздух перемешивается с топливом, а затем воспламеняется. Имеется до 20 форсунок для распыления топлива. воздушный поток. Смесь воздуха и топлива загорается.Это обеспечивает высокую температура, высокоэнергетический воздушный поток. Топливо горит вместе с кислородом в сжатом состоянии. воздух, производящий горячие расширяющиеся газы. Внутри камеры сгорания часто делают из керамических материалов для создания термостойкой камеры. Жара может достигать 2700 °.

Турбина — Приближается высокоэнергетический воздушный поток из камеры сгорания попадает в турбину, в результате чего лопатки турбины вращаются. Турбины соединены валом для вращения лопаток в компрессоре и чтобы крутить впускной вентилятор спереди.Это вращение забирает некоторую энергию из поток высокой энергии, который используется для привода вентилятора и компрессора. Газы вырабатываемые в камере сгорания движутся через турбину и раскручивают ее лопатки. Турбины реактивного самолета вращаются тысячи раз. Они закреплены на валах между которыми установлено несколько комплектов шарикоподшипников.

Сопло — Форсунка — вытяжной канал двигатель. Это часть двигателя, которая на самом деле создает тягу для самолет.Поток воздуха с пониженным энергопотреблением, который проходил через турбину, в дополнение к более холодный воздух, проходящий мимо сердечника двигателя, создает силу при выходе из сопло, которое толкает двигатель и, следовательно, самолет вперед. Комбинация горячего и холодного воздуха удаляется и производит выхлоп, который вызывает прямую тягу. Соплу может предшествовать смеситель , который сочетает в себе высокотемпературный воздух, поступающий из сердечника двигателя, с более низкая температура воздуха, обводимого вентилятором.Миксер помогает сделать двигатель тише.

Сэр Исаак Ньютон в 18 веке был первым предположил, что взрыв, направленный назад, может привести в движение машину вперед с большой скоростью. Эта теория была основана на его третьем законе движение. Когда горячий воздух проходит через сопло назад, самолет движется вперед.

Анри Жиффар построил дирижабль, который приводился в движение первым авиадвигателем — паровым двигателем мощностью три лошадиные силы. Это было очень тяжелый, слишком тяжелый, чтобы летать.

В 1874 году Феликс де Темпл, , построил моноплан. который пролетел всего лишь короткий прыжок с холма с помощью угольного парового двигателя.

Отто Даймлер , в конце 1800-х изобрел первый бензиновый двигатель.

В 1894 году американец Хирам Максим пытался привести свой трехместный биплан в движение двумя угольными паровыми двигателями.Это только пролетел несколько секунд.

Первые паровые машины приводились в действие нагретым углем и, как правило, слишком тяжелый для полета.

Американец Сэмюэл Лэнгли сделал модель самолетов которые приводились в действие паровыми двигателями. В 1896 году он успешно пилотировал беспилотный самолет с паровым двигателем, получивший название Aerodrome . Он пролетел около 1 мили, прежде чем выдохся. Затем он попытался построить полную размерный самолет Aerodrome A, с газовым двигателем.В 1903 г. разбился сразу после спуска с плавучего дома.

В 1903 году Братья Райт летал, Flyer , с бензиновым двигателем мощностью 12 лошадиных сил двигатель.

С 1903 года, года первого полета братьев Райт, до конца 1930-х гг. газовый поршневой двигатель внутреннего сгорания с воздушным винтом был единственное средство, используемое для приведения в движение самолетов.

Это был Фрэнк Уиттл , британский пилот, который разработал и запатентовал первый турбореактивный двигатель в 1930 году.Двигатель Уиттла впервые успешно полетел в мае 1941 года. Этот двигатель имел многоступенчатый компрессор и систему внутреннего сгорания. камера, одноступенчатая турбина и сопло.

В то время, когда Уиттл работал в Англии, Ганс фон Охайн работал над подобным дизайном в Германии. Первый самолет, который успешно использовать газотурбинный двигатель был немецкий Heinkel He 178, август 1939 года. Это был первый в мире турбореактивный двигатель. полет.

General Electric построила первый американский реактивный двигатель для ВВС США Реактивный самолет . Опытный самолет XP-59A впервые поднялся в воздух в октябре 1942 года.

Типы реактивных двигателей

Основная идея турбореактивный двигатель это просто.Воздух забирается из отверстия в передней части двигателя сжимается до 3-12 раз от исходного давления в компрессоре. Топливо добавляется в воздух и сжигается в камере сгорания, чтобы поднять температуру жидкой смеси примерно от 1100 ° F до 1300 ° F. Образующийся горячий воздух проходит через турбину, которая приводит в действие компрессор. Если турбина и компрессор эффективны, давление на выходе из турбины будет почти вдвое выше атмосферного давления, и это избыточное давление отправляется к соплу для создания высокоскоростного потока газа, создающего тягу.Существенного увеличения тяги можно добиться, используя форсаж. Это вторая камера сгорания, расположенная после турбины и перед сопло. Форсажная камера увеличивает температуру газа перед соплом. Результатом этого повышения температуры является повышение температуры примерно на 40 процентов. по тяге на взлете и гораздо больший процент на высоких скоростях, когда самолет в воздухе.

Турбореактивный двигатель является реактивным.В реакционном двигателе расширяющиеся газы сильно надавите на переднюю часть двигателя. Турбореактивный двигатель всасывает воздух и сжимает или сжимает его. Газы проходят через турбину и заставляют ее вращаться. Эти газы отскочить назад и выстрелить из задней части выхлопной трубы, толкая самолет вперед.

Изображение турбореактивного двигателя

А турбовинтовой двигатель представляет собой реактивный двигатель, прикрепленный к пропеллеру.Турбина на спина поворачивается горячими газами, и это вращает вал, который приводит в движение пропеллер. Некоторые небольшие авиалайнеры и транспортные самолеты оснащены турбовинтовыми двигателями.

Турбореактивный двигатель, как и турбореактивный, состоит из компрессора, камеры и турбины, давление воздуха и газа используется для запуска турбины, которая затем создает мощность для привода компрессора. По сравнению с турбореактивным двигателем, турбовинтовой двигатель имеет лучшую тяговую эффективность на скоростях полета ниже примерно 500 миль в час.Современные турбовинтовые двигатели оснащены гребными винтами, которые иметь меньший диаметр, но большее количество лопастей для эффективной работы на гораздо более высоких скоростях полета. Чтобы приспособиться к более высоким скоростям полета, лопасти имеют форму ятагана со стреловидными передними кромками на концах лопастей. Двигатели с такими гребными винтами называются пропеллеры .

Изображение турбовинтового двигателя

А турбовентиляторный двигатель имеет большой вентилятор спереди, который всасывает воздух.Большая часть воздуха обтекает двигатель снаружи, что делает его тише. и дает больше тяги на низких скоростях. Большинство современных авиалайнеров оснащены двигателями турбовентиляторными двигателями. В турбореактивном двигателе весь воздух, поступающий во впускное отверстие, проходит через газогенератор, состоящий из компрессора, камеры сгорания и турбина. В турбовентиляторном двигателе только часть поступающего воздуха попадает в камера сгорания. Остальное проходит через вентилятор или компрессор низкого давления, и выбрасывается непосредственно в виде «холодной» струи или смешивается с выхлопом газогенератора. для получения «горячей» струи.Целью такой системы байпаса является увеличение тяга без увеличения расхода топлива. Это достигается за счет увеличения общий массовый расход воздуха и снижение скорости при той же общей подаче энергии.

Изображение турбовентиляторного двигателя

Это еще одна разновидность газотурбинного двигателя, работающая как турбовинтовой. система.Он не управляет пропеллером. Вместо этого он обеспечивает питание вертолета. ротор. Турбовальный двигатель спроектирован таким образом, чтобы скорость вертолета ротор не зависит от скорости вращения газогенератора. Это позволяет скорость ротора должна оставаться постоянной, даже если скорость генератора варьируется, чтобы регулировать количество производимой мощности.

Изображение турбовального двигателя

ПВРД — это Самый простой реактивный двигатель и не имеет движущихся частей.Скорость реактивного «тарана» или нагнетает воздух в двигатель. По сути, это турбореактивный двигатель, в котором вращающийся оборудование было опущено. Его применение ограничено тем, что его степень сжатия полностью зависит от скорости движения. ПВРД не развивает статического электричества. тяга и тяга вообще очень маленькая ниже скорости звука. Как следствие, ПВРД требует некоторой формы вспомогательного взлета, например другого самолета. Он использовался в основном в ракетных комплексах.Космические аппараты используют это тип струи.

Изображение ПВРД

Вернуться к началу

Что такое аэронавтика? | Динамика полета | Самолеты | Двигатели | История полета | Что такое UEET?
Словарь | Веселье и игры | Образовательные ссылки | Урок Планы | Индекс сайта | Дом

Видео показывает, как тайваньский мужчина катается на реактивном велосипеде | Новости Тайваня

ТАЙБЭЙ (Тайваньские новости) — Тайваньский мужчина осуществил свою детскую мечту, мчась по дороге с реактивным двигателем, привязанным к задней части своего велосипеда.

37-летний житель Тайнаня по фамилии Ван (王) купил реактивный двигатель, разработанный для радиоуправляемых (RC) самолетов, и попросил профессора университета разработать раму для крепления двигателя к его велосипеду, сообщает UDN. Во время пробного запуска несколько дней назад это хитроумное устройство понеслось по дороге и разогналось до скорости 133 километра в час всего за 30 секунд.

Видео с тестовым запуском быстро распространилось по Интернету.Газета процитировала Ванга, сказавшего: «Я был шокирован» и что даже он не ожидал, что байк будет двигаться так быстро.

Однако его эксперимент вскоре привлек внимание полиции Тайнаня. Полиция вынесла Вану предупреждение за возможное нарушение статей 12, 72 и 119 Правил безопасности дорожного движения (道路 交通安全 規則).

Сообщается, что модификации Вана доставляют полиции головную боль, потому что в правилах дорожного движения, связанных с модификацией велосипедов, мало деталей.Пробный заезд Ванга проводился не на главной дороге, и, похоже, он проводился при минимальном движении.

Ван со своим творением. (Читательское фото)

Хотя Ван сотрудничал с полицией, они обеспокоены тем, что другие могут попытаться подражать ему, что поставит под угрозу безопасность дорожного движения. Поэтому полиция дала Вану семь дней на то, чтобы решить их проблемы и убедиться, что его автомобиль соответствует действующим законам и постановлениям.

Ван сказал, что с детства он всегда хотел иметь радиоуправляемый самолет. Когда он стал взрослым и у него были финансовые средства, он решил добавить изюминку, прикрепив к велосипеду реактивный двигатель RC.

Он исследовал похожие автомобили в Интернете и выбрал велосипед с рамой из углеродного волокна и колесами, способным выдерживать высокие скорости. Самые большие расходы Вана на проект, реализация которого заняла три недели, составили 180 000 тайваньских долларов на реактивный двигатель и 150 000 тайваньских долларов на высококлассный шоссейный велосипед ROXYCLE.

Он прикрепил к мотоциклу бутылку с водой, в которой могло быть 700 кубических сантиметров топлива, но поскольку двигатель потребляет около 1100 миллилитров топлива в минуту, он мог работать только 30 секунд. Тем не менее, он смог достичь максимальной скорости 133 км / ч.

Его друг помог снять видео с тестового запуска и разместил его в Facebook, где оно быстро стало вирусным. Ван сказал, что только когда полиция постучала в его дверь, он понял, что то, что он сделал, могло быть незаконным.

Поскольку его больше всего беспокоило то, что мотоцикл может конфисковать, он немедленно снял двигатель.

История и изобретение реактивного двигателя

Хотя изобретение реактивного двигателя восходит к эолипилу, созданному около 150 г. до н.э., доктор Ханс фон Охайн и сэр Франк Уиттл признаны соавторами реактивного двигателя в том виде, в каком мы его знаем сегодня, хотя каждый работали отдельно и ничего не знали о работе других.

Реактивное движение определяется просто как любое движение вперед, вызванное выбросом назад высокоскоростной струи газа или жидкости. В случае авиаперелетов и двигателей под реактивным движением подразумевается, что сама машина приводится в движение реактивным топливом.

В то время как фон Охайн считается разработчиком первого действующего турбореактивного двигателя, Уиттл первым зарегистрировал патент на свою схему прототипа в 1930 году. Фон Охайн получил патент на свой прототип в 1936 году, и его реактивный самолет был первым, кто летал. в 1939 г.Впервые Whittle’s взлетел в 1941 году.

Хотя фон Охайн и Уиттл могут быть признанными отцами современных реактивных двигателей, многие деды были до них, руководя ими, прокладывая путь для современных реактивных двигателей.

Первые концепции реактивного движения

Эолипил 150 г. до н.э. был создан как диковинка и никогда не использовался для каких-либо практических механических целей. Фактически, только в XIII веке китайскими художниками была изобретена ракета-фейерверк, когда впервые было реализовано практическое использование реактивного движения.

В 1633 году османский Лагари Хасан Челеби использовал конусообразную ракету с реактивным двигателем, чтобы взлететь в воздух, и набор крыльев, чтобы спланировать ее обратно для успешной посадки. Однако, поскольку ракеты неэффективны на низких скоростях для авиации общего назначения, такое использование реактивного движения было по сути разовым трюком. В любом случае его усилия были вознаграждены должностью в Османской армии.

В период с 1600-х годов до Второй мировой войны многие ученые экспериментировали с гибридными двигателями для приведения в движение самолетов.Многие использовали одну из форм поршневых двигателей, в том числе рядные, роторные и статические радиальные двигатели с воздушным и жидкостным охлаждением, в качестве источника энергии для самолетов.

Turbojet Concept сэра Фрэнка Уиттла

Сэр Фрэнк Уиттл был английским авиационным инженером и пилотом, который поступил в Королевские военно-воздушные силы в качестве ученика, а затем стал летчиком-испытателем в 1931 году.

Уиттлу было всего 22 года, когда он впервые задумал использовать газотурбинный двигатель для питания самолета. Молодой офицер безуспешно пытался получить официальную поддержку для изучения и развития своих идей, но в конечном итоге был вынужден продолжить свои исследования по собственной инициативе.

Свой первый патент на турбореактивный двигатель он получил в январе 1930 года.

Вооружившись этим патентом, Уиттл снова попытался получить финансирование для разработки прототипа; на этот раз успешно. Он начал строительство своего первого двигателя в 1935 году — одноступенчатого центробежного компрессора, соединенного с одноступенчатой ​​турбиной. То, что должно было быть всего лишь лабораторным испытательным стендом, было успешно испытано на стенде в апреле 1937 года, эффективно продемонстрировав осуществимость концепции турбореактивного двигателя.

Power Jets Ltd.Фирма, с которой работал Уиттл, 7 июля 1939 года получила контракт на двигатель Уиттла, известный как W1. В феврале 1940 года компания Gloster Aircraft Company была выбрана для разработки Pioneer, маломоторного самолета с двигателем W1. был предназначен для власти; исторический первый полет «Пионера» состоялся 15 мая 1941 года.

Современный турбореактивный двигатель, используемый сегодня во многих британских и американских самолетах, основан на прототипе, изобретенном Уиттлом.

Доктор.Концепция непрерывного цикла горения

Ханс фон Охайн был немецким авиаконструктором, получившим докторскую степень по физике в Геттингенском университете в Германии, позже став младшим ассистентом Хуго фон Поля, директора Физического института университета.

В то время фон Охайн исследовал новый тип авиационного двигателя, для которого не требовался винт. Ему было всего 22 года, когда в 1933 году он впервые задумал двигатель внутреннего сгорания с непрерывным циклом. В 1934 году фон Охайн запатентовал конструкцию реактивного двигательного двигателя, очень похожую по концепции на концепцию сэра Уиттла, но отличающуюся внутренним устройством.

По взаимной рекомендации Хьюго фон Поля, фон Охайн присоединился к немецкому авиастроителю Эрнсту Хейнкелю, в то время искавшему помощь в разработке новых двигателей для самолетов, в 1936 году. Он продолжил разработку своей концепции реактивного движения, успешно испытав стендовые испытания одного из своих двигателей в Сентябрь 1937 г.

Хейнкель спроектировал и сконструировал небольшой самолет, известный как Heinkel He178, в качестве испытательного стенда для этой новой силовой установки, которая впервые поднялась в воздух 27 августа 1939 года.

Фон Охайн продолжил разработку второго улучшенного реактивного двигателя, известного как He S.8A, который впервые поднялся в воздух 2 апреля 1941 года.

Реактивные двигатели

Базовый обзор

На изображении выше показано, как реактивный двигатель будет расположен в современном военный самолет. В базовом реактивном двигателе воздух поступает в передний воздухозаборник и сжат (посмотрим, как позже). Затем воздух нагнетается в камеры сгорания, в которые впрыскивается топливо, и воздушная смесь и топливо воспламеняется.Образующиеся газы быстро расширяются и истощаются через заднюю часть камер сгорания. Эти газы обладают одинаковой силой во всех направлениях, обеспечивая тягу вперед, когда они уходят назад. В качестве газы выходят из двигателя, они проходят через веерный набор лопаток (турбина), которая вращает вал, называемый валом турбины. Этот вал, в повернуть, вращает компрессор, обеспечивая приток свежего воздуха через впуск. Ниже представлена ​​анимация изолированного реактивного двигателя, который иллюстрирует процесс притока, сжатия, сгорания, истечения воздуха. и только что описанное вращение вала.

процесс можно описать следующей схемой, взятой с сайта Rolls Royce, популярного производителя реактивных двигателей.

Этот процесс является сутью того, как работают реактивные двигатели, но как именно что-то вроде сжатия (сдавливания) происходит? Чтобы узнать больше о каждом о четырех этапах создания тяги реактивным двигателем см. ниже.

SUCK

Двигатель всасывает большой объем воздуха через вентилятор и компрессор этапы.Типичный коммерческий реактивный двигатель потребляет 1,2 тонны воздуха в секунду. во время взлета — другими словами, он может выпустить воздух на корте для сквоша в меньше секунды. Механизм при котором реактивный двигатель всасывает воздух, в значительной степени является частью сжатия сцена. Во многих двигателях компрессор отвечает как за всасывание воздуха, так и за его сжатие. Некоторые двигатели имеют дополнительный вентилятор, который не является частью компрессора для втягивания дополнительного воздуха в систему. Вентилятор — это крайний левый компонент двигатель, показанный выше.

SQUEEZE

Помимо всасывания воздуха в двигатель, компрессор также создает давление в воздух и подает его в камеру сгорания. Компрессор показан на изображении выше слева от огонь в камере сгорания и справа от вентилятора. Компрессионные вентиляторы приводятся в действие турбина валом (турбина, в свою очередь, приводится в движение воздухом, оставив двигатель). Компрессоры могут достигать чрезмерных степеней сжатия 40: 1, что означает, что давление воздуха в конце компрессор более чем в 40 раз превышает объем воздуха, поступающего в компрессор.На полную мощность лопасти типового коммерческий струйный компрессор вращается со скоростью 1000 миль в час (1600 км / ч) и принимает 2600 фунтов (1200 кг) воздуха в секунду.

Сейчас мы обсудим, как компрессор на самом деле сжимает воздух.

Как видно на изображении выше, зеленые вееры, составляющие компрессор постепенно становится все меньше и меньше, как и полость, проходящая через который воздух должен путешествовать. Воздух должен продолжать движение вправо, к камерам сгорания двигатель, так как вентиляторы вращаются и выталкивают воздух в этом направлении.Результат — заданное количество воздуха. переходя от большего пространства к меньшему, и, таким образом, увеличивая давление.

BANG

В камере сгорания топливо смешивается с воздухом, чтобы произвести взрыв, который отвечает за расширение, которое заставляет воздух попадать в турбину. В типичном коммерческом реактивном двигателе топливо горит при сгорании. камера при температуре до 2000 градусов Цельсия. Температура, при которой металлы в эта часть двигателя начинает плавиться — 1300 градусов по Цельсию, поэтому продвинутая необходимо использовать методы охлаждения.

Горение камера имеет сложную задачу сжигания большого количества топлива, подается через форсунки топливного распылителя с большим объемом воздуха, подаваемый компрессором, и выделяя образующееся тепло таким образом что воздух расширяется и ускоряется, давая плавный поток равномерно нагретый газ. Эта задача должна быть выполнена с минимальными потерями. по давлению и с максимальным тепловыделением в ограниченном пространстве доступный.

Количество топлива добавление в воздух будет зависеть от требуемого повышения температуры.Тем не мение, максимальная температура ограничена определенным диапазоном, определяемым материалы, из которых изготовлены лопатки и сопла турбин. В воздухе есть уже были нагреты до температуры от 200 до 550 C в результате работы, проделанной в компрессор, требующий повышения температуры примерно от 650 до 1150 C от процесса сгорания. Поскольку температура газа определяет тягу двигателя, камера сгорания должна быть способна поддержание стабильного и эффективного сгорания в широком диапазоне двигателей условия эксплуатации.

Воздух, принесенный вентилятор, который не проходит через ядро ​​двигателя и, следовательно, не используется для сжигания, что составляет около 60 процентов от общего количества поток воздуха, постепенно вводится в жаровую трубу, чтобы снизить температура внутри камеры сгорания и охладите стенки жаровой трубы.

УДАР

Принудительная реакция расширенного газа — смеси топлива и воздуха. через турбину, приводит в движение вентилятор и компрессор и выдувает из выхлопное сопло, обеспечивающее тягу.

Таким образом, турбина должна обеспечивать мощность для привода компрессор и аксессуары. Это делает это путем извлечения энергии из горячих газов, выделяемых из системы сгорания и расширения их до более низкого давления и температуры. Непрерывный поток газа, к которому открытая турбина может попасть в турбину при температуре от 850 до 1700 ° C, что снова намного выше точки плавления текущего материаловедение.

Для производства крутящего момента, турбина может состоять из нескольких ступеней, каждая из которых использует один ряд подвижных лопастей и один ряд неподвижных направляющих лопаток для направления воздух по желанию на лезвия.Количество ступеней зависит от соотношение между мощностью, требуемой от газового потока, вращательной скорость, с которой она должна производиться, и допустимый диаметр турбины.

Желание для обеспечения высокого КПД двигателя требуется высокая температура на входе в турбину, но это вызывает проблемы, поскольку лопатки турбины должны выполнять и выдерживают длительные периоды эксплуатации при температурах выше их плавления точка. Эти лезвия, хотя и раскаленные докрасна, должны быть достаточно прочными, чтобы нести центробежные нагрузки из-за вращения с высокой скоростью.

Для работы в этих условиях холодный воздух вытесняется из множества мелких отверстия в лезвии. Этот воздух остается близко к лезвию, предотвращая его плавится, но не сильно ухудшает общий представление. Никелевые сплавы используются для изготовления лопаток турбин и направляющие лопатки сопла, поскольку эти материалы демонстрируют хорошие свойства при высокие температуры

История первого американского реактивного двигателя: «Тихие мальчики» хотели выиграть войну, но закончили сокращением мира

Сюжет

Шел 1941 год.В Европе бушевала Вторая мировая война, и нацистские бомбардировщики над Лондоном были обычным явлением, как дождь. Это было также, когда группа инженеров GE в Линне, штат Массачусетс, получила секретный подарок от Его Величества короля Георга VI. Внутри нескольких ящиков были сложены части первого реактивного двигателя, успешно построенного и запущенного союзниками. Работа инженеров заключалась в том, чтобы улучшить самодельную машину, довести ее до массового производства и помочь Англии выиграть войну.

Над проектом работало более тысячи человек, но мало кто знал, что они строят.Одним из них был Джозеф Сорота, который вошел в ближайшее окружение в качестве сотрудника №5. «Наши коллеги называли нас« Hush-Hush Boys », — сказал Сорота GE Reports во время визита в свой дом престарелых во Флориде в 2016 году, 10 месяцев. прежде, чем он скончался в возрасте 96 лет. «Мы не могли ни с кем поговорить о нашей работе. Нам сказали, что нас могут расстрелять ».

Сорота, вероятно, был последним живым членом избранной группы.

Вверху и выше: Джозеф Сорота, вероятно, был последним живым членом Hush-Hush Boys, группы инженеров GE, которые помогли запустить Америку в эру реактивных двигателей.Ему было 96 лет, когда он умер в 2017 году. Изображение предоставлено: GE Reports

The Last Of The Hush-Hush Boys

Родители Сороты приехали в США из Ровно, который сейчас находится в Украине. «Моей маме было 12 лет, когда ее брат в Америке купил ей билет на борт« Титаника », — сказал он. «Но в Англии была плохая погода, и она опоздала на корабль на два часа».

Как и многие еврейские иммигранты, Соротас поселились в бостонском районе Дорчестер.Джозеф проявил умение ко всему механическому с раннего возраста, ремонтируя машины и бытовую технику для семьи и соседей. «Когда ему было 7 лет, он отремонтировал часы с кукушкой у врача, чтобы оплатить медицинские счета», — сказал его сын Алан Сорота.

Сорота хотел изучать инженерное дело в Массачусетском технологическом институте, но когда он и его мать поехали туда на трамвае, они поняли, что не могут позволить себе оплату труда.Он устроился на вечерние инженерные курсы Северо-Восточного университета.

Сорота еще был студентом в 1941 году, когда он пришел на завод GE в Линне, в 10 милях к северу от Бостона. Вскоре он стал участником промышленной войны.

Стук в дверь

После нескольких месяцев работы Сороту вызвали в главный офис. «Был человек, которого я никогда не встречал, который спросил меня, чем я занимаюсь по дороге домой, есть ли у меня девушка, пил ли я в баре», — сказал он.«Когда он представился человеком из ФБР, я чуть не умер. Я не сделал ничего плохого, но я подумал, что он, может быть, был здесь, чтобы арестовать меня. Это была война ».

Этот человек сказал Сороте следовать за другим незнакомцем к небольшому зданию с высокой кирпичной дымовой трубой позади промышленной площадки Линн-Ривер, которая будет служить мастерской и испытательной камерой для двигателя. «Мне сказали, что я собираюсь работать именно здесь, — сказал Сорота.

The U.Военное министерство США и армейский авиационный корпус поручили GE реконструировать и коммерциализировать британский реактивный двигатель, известный как двигатель Уиттла в честь его конструктора, офицера Королевских ВВС Фрэнка Уиттла.

Правительство выбрало GE для проекта из-за ее знаний о высокотемпературных металлах, необходимых для выдерживания тепла внутри двигателя, а также из-за ее опыта в создании турбин для электростанций и турбонагнетателей для высотных бомбардировщиков.

Отбойный молоток и метрическая система

Проект был настолько секретным, что членам команды приходилось самостоятельно собирать отбойные молотки, сносить стены и модифицировать свою мастерскую.Проблемы быстро возникли после того, как распаковали двигатель из коробки. «У нас не было нужных инструментов, — сказал Сорота. «Наши ключи не подходили к болтам и гайкам, потому что они были в метрической системе. Нам пришлось их еще немного приоткрыть, чтобы попасть внутрь ».

GE было всего шесть месяцев на переделку двигателя, и команда работала безостановочно, руководствуясь чертежами Уиттла и несколькими британскими инженерами. В смену Сороты было 15 человек. Его работа заключалась в том, чтобы помочь спроектировать камеры, которые направляют воздух внутрь двигателя.«Сотрудник ФБР предупредил меня, что если я раскрою какие-либо секреты, наказанием будет смерть», — сказал Сорота.

Первый пожар

В марте 1942 года, всего через пять месяцев после начала работы над проектом, Hush-Hush Boys развернули свой прототип в бетонном бункере, прикрепленном к мастерской и прозванном «Форт-Нокс» для испытаний. Камера выходила в старую кирпичную дымовую трубу, чтобы отводить выхлоп и замаскировать испытания. Но двигатель заглох.«Мы могли запустить его только на короткое время», — сказал Сорота.

Они вернулись к своим чертежам, переработали компрессор и начали увеличивать тягу. Форт-Нокс, как и дымовая труба, все еще стоит. Сегодня в память об этом подвиге установлена ​​небольшая бронзовая доска.

Конец света, каким мы его знали

Летом 1942 года, через 10 месяцев после начала работы, инженеры загрузили первую пару рабочих реактивных двигателей, каждый из которых вырабатывает 1300 фунтов тяги, на железнодорожный вагон и отправили их на военный аэродром Мурок в пустыне Мохаве в Калифорнии.Авиаконструктор Ларри Белл параллельно с командой GE работал над созданием первого в Америке реактивного самолета XP-59. 2 октября 1942 года самолет поднялся на высоту 6000 футов, что стало небольшим первым шагом для технологии, которая в конечном итоге привела к сокращению мира. Двигатель, получивший название I-A, сейчас находится в коллекции Смитсоновского института в Вашингтоне, округ Колумбия,

Ось прогресса

В первых двигателях GE использовалась радиальная — также называемая центробежной — турбина для сжатия потока воздуха внутри двигателя и создания тяги.По конструкции он был похож на более старые технологии, которые GE использовала для турбонагнетателей, которые давали американским дальнобойным бомбардировщикам и другим самолетам дополнительную мощность. Вернувшись в Линн, Сорота начал работать над двигателем с осевой турбиной, которая проталкивала воздух через двигатель вдоль его оси. «Когда мы разобрали компрессор, двигатель Уиттла был похож на компрессор пылесоса», — сказал Сорота. «У него было двустороннее рабочее колесо, что было очень неэффективно. Наши инженеры разработали то, что сейчас известно как осевой компрессор.«Этот компрессор сегодня используется практически во всех современных реактивных двигателях и газовых турбинах.

Добро пожаловать в эпоху реактивных двигателей

Осевой компрессор начал работать внутри двигателя J47, который стал первым реактивным двигателем, сертифицированным для коммерческой авиации. GE произвела 35 000 J47, что сделало его самым производимым реактивным двигателем в истории. Но Сороты не было, чтобы это увидеть. Его отец умер, и он покинул компанию, чтобы взять на себя управление несколькими многоквартирными домами в районе Бостона, принадлежащими его семье.«Я не хотел идти, но у меня было четверо братьев и сестер», — сказал он. «Я был самым старшим и должен был заниматься бизнесом».

GE продолжала работать над реактивными двигателями, установленными на многих новейших военных и пассажирских самолетах. Компания производит самый мощный в мире реактивный двигатель GE9X. Эти двигатели более чем в 100 раз мощнее оригинала Сороты. Сорта сказал: «Я никогда не догадывался, что перевернет всю авиастроительную промышленность, как это произошло.”

В 1950-х годах GE сняла документальный фильм о создании первого американского реактивного двигателя. Взгляните:

Школа инженерии Массачусетского технологического института | »Как работает реактивный двигатель?

Как работает реактивный двигатель?

Намного эффективнее, чем раньше. Читайте дальше…

Реактивные двигатели создают прямую тягу, всасывая большое количество воздуха и выбрасывая его в виде высокоскоростной струи газа.Их конструкция позволяет летательным аппаратам летать быстрее и дальше по сравнению с винтовыми самолетами. Их разработка и усовершенствование в течение последних 65 лет сделали коммерческие авиаперелеты более практичными и прибыльными, открыв мир для деловых путешественников и отдыхающих.

«Типичный реактивный двигатель — это газовая турбина», — говорит Джефф Дефо, научный сотрудник газотурбинной лаборатории Массачусетского технологического института. «Проще говоря, он состоит из компрессора, у которого есть лопасти, похожие на крылья, которые очень быстро вращаются.Это втягивает воздух и сжимает его, превращая его в газ под высоким давлением. Затем в газ впрыскивается топливо и зажигается. Это делает газ одновременно и высоким давлением, и высокотемпературным ».

Этот поток пламенного газа под высоким давлением и высокой температурой проходит теперь через турбину — по сути, через другой набор лопастей — которая отбирает энергию из газа, снижая давление и температуру. «Турбина втягивает газ через двигатель и выходит обратно через сопло, которое заметно увеличивает скорость за счет давления — давление уменьшается, а скорость увеличивается», — говорит Дефо.«Это сила выброса газа, которая обеспечивает тягу для движения самолета вперед».

Помимо компрессии / воспламенения топлива / мощности турбины реактивного двигателя, оболочка вокруг него также делает его более эффективным, чем открытый пропеллерный двигатель. «Без оболочки винт« видит »приближающийся к нему воздух с любой скоростью, — говорит Дефо. «Это ограничивает скорость вращения воздушного винта до того, как величина результирующей тяги уменьшится, ограничивая скорость полета самолета.Поскольку оболочка реактивного двигателя обеспечивает движение воздуха, поступающего в двигатель, с почти одинаковой скоростью независимо от скорости полета, самолет может летать быстрее ».

В наши дни реактивные двигатели даже более продвинуты, чем базовая конструкция турбины, описанная выше. Теперь у них есть огромные вентиляторы спереди, и вместо того, чтобы стрелять напрямую из задней части, он проходит через вторую турбину, которая приводит в действие вентилятор спереди. В то время как старые реактивные двигатели забирали меньше воздуха и сильно его ускоряли, новые реактивные двигатели забирают больше воздуха и немного ускоряют его.В результате двигатель потребляет гораздо меньше энергии. «До 1970-х годов для полетов через Тихий океан требовались остановки для дозаправки», — отмечает Дефо.

В лаборатории газовых турбин Дефо и его коллеги работают над тем, чтобы сделать реактивные двигатели тише и еще более эффективными, исследуя изменения конструкции, такие как снятие двигателей с крыльев и их размещение рядом с фюзеляжем, где молекулы воздуха замедляются.