Onder die straal word beweging verstaan, waarin een van sy dele teen 'n sekere spoed van die liggaam geskei word. Die gevolglike krag tree op sy eie in. Met ander woorde, sy kort selfs die geringste kontak met eksterne liggame.
Jet-aandrywing in die natuur
Tydens 'n somervakansie in die suide het byna elkeen van ons wat in die see geswem het, jellievisse ontmoet. Maar min mense het daaraan gedink dat hierdie diere op dieselfde manier as 'n straalmotor beweeg. Die beginsel van werking in die aard van so 'n eenheid kan waargeneem word wanneer sommige soorte mariene plankton en naaldekokerlarwes verskuif word. Boonop is die doeltreffendheid van hierdie ongewerwelde diere dikwels hoër as dié van tegniese middele.
Wie anders kan demonstreer hoe 'n straalmotor werk? Inkvis, seekat en inktvis. 'n Soortgelyke beweging word deur baie ander mariene weekdiere gemaak. Neem byvoorbeeld inktvis. Sy neem water in haar kieuholte en gooi dit kragtig uit deur 'n tregter, wat sy terug of sywaarts rig. Waarindie weekdier kan in die regte rigting beweeg.
Die werkingsbeginsel van 'n straalmotor kan ook waargeneem word wanneer die varkvet beweeg. Hierdie seedier neem water in 'n wye holte in. Daarna trek die spiere van sy liggaam saam en druk die vloeistof deur die gaatjie in die rug uit. Die reaksie van die gevolglike straal laat die talg vorentoe beweeg.
Seemissiele
Maar inkvisse het die grootste perfeksie in straalnavigasie bereik. Selfs die vorm van die vuurpyl self blyk uit hierdie spesifieke seelewe gekopieer te wees. Wanneer hy teen lae spoed beweeg, buig die inkvis periodiek sy diamantvormige vin. Maar vir’n vinnige gooi moet hy sy eie “straalmotor” gebruik. Die beginsel van werking van al sy spiere en liggaam is die moeite werd om in meer besonderhede te oorweeg.
Inkvis het 'n eienaardige mantel. Dit is die spierweefsel wat sy liggaam van alle kante omring. Tydens beweging suig die dier 'n groot volume water in hierdie mantel in, wat 'n straal skerp deur 'n spesiale smal mondstuk uitstoot. Sulke aksies laat inkvisse toe om in rukke agteruit te beweeg teen snelhede tot sewentig kilometer per uur. Tydens beweging versamel die dier al sy tien tentakels in 'n bondel, wat die liggaam 'n vaartbelynde vorm gee. Die mondstuk het 'n spesiale klep. Die dier draai dit met behulp van spiersametrekking. Dit laat die seelewe toe om van rigting te verander. Die rol van die stuurwiel tydens die bewegings van die inkvis word ook deur sy tentakels gespeel. Hy rig hulle na links of regs, afof op, ontwyk maklik botsings met verskeie hindernisse.
Daar is 'n spesie inkvis (stenoteuthys), wat die titel van die beste vlieënier onder skulpvis dra. Beskryf die werkingsbeginsel van 'n straalmotor - en jy sal verstaan hoekom hierdie dier, terwyl hy visse jaag, soms uit die water spring, selfs op die dekke van skepe wat oor die see vaar. Hoe gebeur dit? Loodsinkvis, wat in die waterelement is, ontwikkel maksimum straalstoot vir hom. Dit laat hom toe om op 'n afstand van tot vyftig meter oor die golwe te vlieg.
As ons 'n straalmotor in ag neem, kan die werkingsbeginsel van watter dier meer genoem word? Dit is met die eerste oogopslag sakkerige seekatte. Hul swemmers is nie so vinnig soos inkvisse nie, maar in geval van gevaar kan selfs die beste naellopers hul spoed beny. Bioloë wat seekatmigrasies bestudeer het, het gevind dat hulle beweeg soos 'n straalmotor werk.
Die dier met elke straal water wat uit die tregter gegooi word, maak 'n ruk van twee of selfs twee en 'n half meter. Terselfdertyd swem die seekat op 'n eienaardige manier - agteruit.
Ander voorbeelde van straalaandrywing
Daar is vuurpyle in die wêreld van plante. Die beginsel van 'n straalmotor kan waargeneem word wanneer, selfs met 'n baie ligte aanraking, die "mal komkommer" teen 'n hoë spoed van die steel weerkaats, terwyl dit terselfdertyd die taai vloeistof met sade verwerp. Terselfdertyd vlieg die fetus self 'n aansienlike afstand (tot 12 m) in die teenoorgestelde rigting.
Die beginsel van die straalmotor kan ook waargeneem word,terwyl hy op die boot is. As swaar klippe daaruit in 'n sekere rigting in die water gegooi word, sal beweging in die teenoorgestelde rigting begin. Die beginsel van werking van 'n vuurpylstraalenjin is dieselfde. Net daar word gasse in plaas van klippe gebruik. Hulle skep 'n reaktiewe krag wat beweging in beide die lug en in die verlate ruimte verskaf.
Fantastiese reise
Die mensdom droom al lank daarvan om die ruimte in te vlieg. Dit word bewys deur die werke van wetenskapfiksieskrywers, wat 'n verskeidenheid maniere aangebied het om hierdie doel te bereik. Byvoorbeeld, die held van die verhaal van die Franse skrywer Hercule Savignin, Cyrano de Bergerac, het die maan bereik op 'n ysterkar, waaroor voortdurend 'n sterk magneet opgegooi is. Die bekende Munchausen het ook dieselfde planeet bereik. 'n Reuse boontjiestingel het hom gehelp om die reis te maak.
Jet-aandrywing is reeds in die eerste millennium vC in China gebruik. Terselfdertyd het bamboesbuise, wat met buskruit gevul was, as 'n soort vuurpyle vir die pret gedien. Terloops, die projek van die eerste motor op ons planeet, geskep deur Newton, was ook met 'n straalmotor.
Geskiedenis van die skepping van RD
Slegs in die 19de eeu. Die mensdom se droom van die buitenste ruimte het konkrete kenmerke begin kry. Dit was immers in hierdie eeu dat die Russiese revolusionêre N. I. Kibalchich die wêreld se eerste projek van 'n vliegtuig met 'n straalmotor geskep het. Al die papiere is opgestel deur 'n Narodnaya Volya in die tronk, waar hy beland het ná die sluipmoordaanval op Alexander. Maar, ongelukkig, op 1881-03-04Kibalchich is tereggestel, en sy idee het nie praktiese implementering gevind nie.
Aan die begin van die 20ste eeu. die idee om vuurpyle vir vlugte na die ruimte te gebruik, is deur die Russiese wetenskaplike K. E. Tsiolkovsky voorgehou. Vir die eerste keer is sy werk, wat 'n beskrywing bevat van die beweging van 'n liggaam met veranderlike massa in die vorm van 'n wiskundige vergelyking, gepubliseer in 1903. Later het die wetenskaplike die einste skema ontwikkel van 'n straalmotor wat deur vloeibare brandstof aangedryf word.
Tsiolkovsky het ook 'n multi-stadium vuurpyl uitgevind en die idee gebring om werklike ruimtestede in 'n wentelbaan naby die Aarde te skep. Tsiolkovsky het oortuigend bewys dat die enigste manier vir ruimtevlug 'n vuurpyl is. Dit wil sê, 'n apparaat toegerus met 'n straalmotor, aangevul met brandstof en 'n oksideermiddel. Slegs so 'n vuurpyl is in staat om swaartekrag te oorkom en verby die Aarde se atmosfeer te vlieg.
Ruimteverkenning
'n Artikel deur Tsiolkovsky, gepubliseer in die tydskrif "Scientific Review", het die wetenskaplike se reputasie as 'n dromer bevestig. Niemand het sy argumente ernstig opgeneem nie.
Tsiolkovsky se idee is deur Sowjet-wetenskaplikes geïmplementeer. Onder leiding van Sergei Pavlovich Korolev het hulle die eerste kunsmatige Aarde-satelliet gelanseer. Op 4 Oktober 1957 is hierdie apparaat in 'n wentelbaan afgelewer deur 'n vuurpyl met 'n straalmotor. Die werk van die RD was gebaseer op die omskakeling van chemiese energie, wat deur die brandstof na die gasstraal oorgedra word, wat in kinetiese energie verander. In hierdie geval beweeg die vuurpyl in die teenoorgestelde rigting.rigting.
Die straalmotor, waarvan die beginsel al baie jare gebruik word, vind sy toepassing nie net in ruimtevaartkunde nie, maar ook in lugvaart. Maar bowenal word dit gebruik om vuurpyle te lanseer. Slegs die RD is immers in staat om die toestel te skuif in 'n spasie waarin daar geen medium is nie.
Liquid Jet Engine
Diegene wat 'n vuurwapen afgevuur het of bloot hierdie proses van die kant af dopgehou het, weet dat daar 'n mag is wat beslis die loop sal terugstoot. Boonop, met 'n groter bedrag aan heffing, sal die opbrengs beslis toeneem. Die straalmotor werk op dieselfde manier. Die werking daarvan is soortgelyk aan hoe die loop teruggedruk word onder die werking van 'n straal warm gasse.
Wat die vuurpyl betref, is die proses waartydens die mengsel aan die brand gesteek word geleidelik en deurlopend. Dit is die eenvoudigste enjin met vaste brandstof. Hy is welbekend aan alle vuurpylmodelleerders.
In 'n vloeibare dryfmiddel-straalenjin (LPRE) word 'n mengsel wat bestaan uit brandstof en oksideermiddel gebruik om 'n werkende vloeistof of 'n stootstraal te skep. Die laaste, as 'n reël, is salpetersuur of vloeibare suurstof. Die brandstof in die LRE is keroseen.
Die beginsel van werking van die straalmotor, wat in die eerste monsters was, het tot vandag toe behoue gebly. Nou eers gebruik dit vloeibare waterstof. Wanneer hierdie stof geoksideer word, neem die spesifieke impuls toe met 30% in vergelyking met die eerste vloeibare dryfmiddel-vuurpylenjins. Dit is die moeite werd om te sê dat die idee van die gebruik van waterstof wasdeur Tsiolkovsky self voorgestel. Die probleme om op daardie stadium met hierdie uiters plofbare stof te werk was egter eenvoudig onoorkomelik.
Wat is die werkbeginsel van 'n straalmotor? Brandstof en oksideermiddel betree die werkkamer vanaf aparte tenks. Vervolgens word die komponente in 'n mengsel omgeskakel. Dit brand en stel 'n enorme hoeveelheid hitte vry onder druk van tientalle atmosfeer.
Komponente gaan die werkkamer van 'n straalmotor op verskillende maniere binne. Die oksideermiddel word direk hier ingebring. Maar die brandstof beweeg 'n langer pad tussen die mure van die kamer en die mondstuk. Hier word dit verhit en, wat reeds 'n hoë temperatuur het, word dit deur talle spuitpunte in die verbrandingsone gegooi. Verder breek die straal wat deur die spuitstuk gevorm word uit en voorsien die vliegtuig van 'n stootmoment. Dit is hoe jy kan sien wat 'n straalmotor het die beginsel van werking (kortliks). Hierdie beskrywing noem nie baie komponente nie, waarsonder die werking van die LRE onmoontlik sou wees. Onder hulle is die kompressors wat nodig is om die druk te skep wat benodig word vir inspuiting, kleppe, toevoerturbines, ens.
Moderne gebruik
Ten spyte van die feit dat die werking van 'n straalmotor 'n groot hoeveelheid brandstof verg, bly vuurpylemotors vandag steeds mense dien. Hulle word gebruik as die hoofaandrywingsenjins in lanseervoertuie, sowel as rangeerenjins vir verskeie ruimtetuie en wentelbaanstasies. In lugvaart word ander tipes taxibane gebruik, wat effens verskillende prestasie-eienskappe het enontwerp.
Ontwikkeling van lugvaart
Van die vroeë 20ste eeu tot die uitbreek van die Tweede Wêreldoorlog het mense net in skroefaangedrewe vliegtuie gevlieg. Hierdie toestelle was toegerus met binnebrandenjins. Vooruitgang het egter nie stilgestaan nie. Met die ontwikkeling daarvan was daar 'n behoefte om kragtiger en vinniger vliegtuie te skep. Hier word vliegtuigontwerpers egter gekonfronteer met 'n oënskynlik onoplosbare probleem. Die feit is dat selfs met 'n effense toename in enjinkrag, die massa van die vliegtuig aansienlik toegeneem het. Die uitweg uit die geskepte situasie is egter deur die Engelsman Frank Will gevind. Hy het 'n fundamenteel nuwe enjin geskep, genaamd jet. Hierdie uitvinding het 'n kragtige stukrag aan die ontwikkeling van lugvaart gegee.
Die beginsel van werking van 'n vliegtuigstraalenjin is soortgelyk aan die werking van 'n brandslang. Sy slang het 'n tapse einde. Water wat deur 'n nou opening uitvloei, verhoog sy spoed aansienlik. Die terugdrukkrag wat in hierdie geval geskep word, is so sterk dat die brandweerman skaars die slang in sy hande kan hou. Hierdie gedrag van water kan ook die beginsel van werking van 'n vliegtuigstraalenjin verklaar.
Rigtingstaxibane
Hierdie tipe straalmotor is die eenvoudigste. Jy kan dit voorstel in die vorm van 'n pyp met oop punte, wat op 'n bewegende vliegtuig geïnstalleer is. Voor sy dwarssnit brei uit. As gevolg van hierdie ontwerp verminder die inkomende lug sy spoed, en sy druk neem toe. Die breedste punt van so 'n pypis die verbrandingskamer. Dit is waar die brandstof ingespuit en dan verbrand word. So 'n proses dra by tot die verhitting van die gevormde gasse en hul sterk uitsetting. Dit skep die stukrag van 'n straalmotor. Dit word deur almal dieselfde gasse geproduseer wanneer hulle met krag uit die nou punt van die pyp uitbars. Dit is hierdie stoot wat die vliegtuig laat vlieg.
Probleme met gebruik
Sramjet-enjins het 'n paar nadele. Hulle kan slegs werk op die vliegtuig wat in beweging is.’n Vliegtuig wat in rus is, kan nie deur direktevloei-taryweë geaktiveer word nie. Om so 'n vliegtuig in die lug op te lig, is enige ander aansitenjin nodig.
probleemoplossing
Die beginsel van werking van 'n straalenjin van 'n turbojet-tipe vliegtuig, wat sonder die tekortkominge van 'n direktevloei-taxibaan is, het vliegtuigontwerpers toegelaat om die mees gevorderde vliegtuie te skep. Hoe werk hierdie uitvinding?
Die hoofelement in 'n turbojet-enjin is 'n gasturbine. Met sy hulp word 'n lugkompressor geaktiveer, waardeur die saamgeperste lug na 'n spesiale kamer gerig word. Die produkte wat verkry word as gevolg van die verbranding van brandstof (gewoonlik keroseen) val op die lemme van die turbine, wat dit aandryf. Verder gaan die luggasvloei in die spuitstuk in, waar dit tot hoë spoed versnel en 'n groot straalstootkrag skep.
Kragtoename
Reaktiewe stootkrag kanaansienlik toeneem in 'n kort tydperk. Hiervoor word naverbranding gebruik. Dit is die inspuiting van 'n bykomende hoeveelheid brandstof in die gasstroom wat uit die turbine ontsnap. Ongebruikte suurstof in die turbine dra by tot die verbranding van keroseen, wat die enjinstoot verhoog. By hoë snelhede bereik die toename in die waarde daarvan 70%, en by lae snelhede - 25-30%.
