Принцип работы и устройство реактивного двигателя

Реактивные двигатели в самолете

Первый реактивный самолет был разработан немцами в 1937 году, а его испытания начались лишь в 1939 году. Однако имеющиеся на то время двигатели потребляли невероятно большое количество топлива и запас хода такого самолета составлял всего лишь 60 км.

В это же время Японии и Великобритании удалось создать собственные самолеты с реактивными двигателями. Но это были лишь опытные экземпляры, так и не поступившие в серийное производство.

Первым серийным реактивным самолетом стал немецкий «Мессершмит», который, однако, не позволил гитлеровской коалиции взять верх в развязанной ими войне.

Мессершмитт Me-262 Швальбе/Штурмфогель

В гражданской же авиации реактивные самолеты появились лишь в 1952 году в Великобритании.

С тех пор и по настоящие дни, реактивные двигатели являются основными двигателями, применяемыми в самолетостроении. Именно благодаря им, современны лайнеры развивают скорость до 800 километров в час.

Реактивные двигатели в космосе

Как вы уже поняли, наиболее мощным двигателем, способным поднять ракету на высоту во много тысяч километров, являлся именно реактивный двигатель.

Конечно, возникает вопрос: как может работать реактивный двигатель в космосе, в безвоздушном пространстве?

В устройстве ракеты предусмотрен резервуар с кислородом, который смешивается с ракетным топливом и образует необходимую тягу полета ракеты, когда космический корабль покидает атмосферу Земли.

Затем приходит в действие закон сохранения импульса: масса ракеты постепенно уменьшается, сгоревшая смесь топлива и кислорода выбрасывается через сопло в одну сторону, а тело ракеты движется в противоположную.

Быстрейший грузовик Scania

Самый быстрый и мощный грузовик Scania — модель R730. Грузовой тягач шведской автомобильной компании впервые был показан в 2005-ом году в немецком Ганновере. После этого модель была дважды номинована на титул «грузовик года», опередив основных конкурентов – Mercedes и Volvo.

По сравнению с предыдущими моделями, R730 потерпел ряд изменений:

• конструкция грузовика создана с учетом эксплуатации в условиях постоянных и повышенных нагрузок;
• укрепленный отсек кабины грузовика выдерживает вибрационные и ударные воздействия при значительном нагрузочном усилии;
• доработанное и улучшенное управление позволяет эксплуатировать грузовик на плохих дорогах и бездорожье.

Scania R730 по сей день не уступает не в быстроте и мощности своим конкурентам и признана мощнейшим серийным грузовиком.

О модельном ряде комбайнов John Deere читайте здесь.

Атомный двигатель

В период холодной войны в мире были попытки создания атомного двигателя, за основу был взят турбореактивный двигатель. Главной задумкой ученых было создание двигателя, основанного не на химической реакции радиоактивных веществ, а на вырабатываемом тепле от ядерного реактора. Он должен был находиться на месте камеры сгорания.

В теории воздух должен был проходить через работающую зону реактора, благодаря этому реактор должен был остужаться, а температура воздуха наоборот возрастать. После чело воздух должен был расширяться и выходить через сопла (выхлоп) на этот момент скорость воздуха должна была превышать скорость полета самолета.

В Советском союзе были попытки проведения испытаний подобного двигателя, также ученные в соединенных штатах Америки, вели разработку данного двигателя, и их работа почти подходила к тестам двигателя на настоящем самолете.

Но по ряду причин разработки этого двигателя было решено закрыть. Так как у двигателя было множество недостатков, а именно:

• Пилоты были подвержены постоянному радиоактивному облучению на протяжении всего полета.
• Вместе с воздухом через сопла выходили и частички радиоактивного элемента в атмосферу.
• В том случае если самолет терпел крушение, был очень большой шанс взрыва радиоактивного реактора, что влекло за собой радиоактивное отравление на довольно большой площади.

Аэродромная тепловая машина «Горыныч»

Представьте, что в российском аэропорту в иллюминатор самолета вы увидели вот такой автомобиль… Что бы вы подумали о предназначении данной ракеты спереди? Не иначе огнемет против зомби.

На самом деле спереди установлен реактивный двигатель, работающий на самолетном топливе — керосине, а цистерна, за водительской кабиной, несет запас топлива для него. Реактивный двигатель дает на выходе мощную струю выхлопных газов, которая помимо высокой кинетической энергии имеет еще и высокую температуру 650-800 градусов Цельсия.

Зачем на аэродроме такой агрегат? Самая очевидная версия, что он используется как ветродуй, для сдувания снега с взлетной полосы, при детальном рассмотрении не выдерживает критики, особенно если критика исходит от главного бухгалтера. Реактивные двигатели — это самые прожорливые двигатели внутреннего сгорания, отправляющие поршневые моторы просто в нокаут по этому показателю. Так что на раздувание снега никто не даст тратить столько денег, когда для этой цели можно направить снегоочиститель с метелкой (далее в этом материале я привожу пример такой машины). Высокая температура струи у данного агрегата позволяет растопить любую наледь с асфальта, не оставив ни единой лужи. После прохода «Горыныча» асфальт становится чистый и сухой. Для направления потока газа в конкретную точку, а также для уменьшения теплопотерь, применяется насадка вроде «пылесоса», как на приведенных фото.

Называют же данный аппарат «Аэродромная тепловая машина на базе автомобиля КРАЗ(или иной)», а народ говорит просто «Горыныч». Актуальным агрегат оказывается в те периоды, когда при плюсовой температуре днем выпадают осадки, которые замерзают из-за отрицательной температуры воздуха ночью, и в результате все летное поле превращается в сплошной каток. В такие периоды с высокой вероятностью образования наледи, «Горыныч» помогает держать летное поле чистым и сухим.

Другие тепловые машины

Название «Горыныч» носит не только тепловая машина с реактивным двигателем спереди, также это официальное название машин УМП-400, на базе шасси Камаз. В расшифровке УМП означает «Универсальный моторный подогреватель», и такие аппараты могут базироваться не только на автомобильной платформе Камаз, но и Краз.

В чем же функция УМП? Собственно название полностью соответствует предназначению. В зимний период холодные моторы вертолетов, самолетов, возможно автомобильной техники (хотя я не располагаю примерами), нуждаются в прогреве, до температур запуска. Но позвольте, в небе же температура вообще доходит до -70 градусов, зачем же греть такой двигатель? Все дело в том, что в небе самолет или вертолет летит с запущенными реактивными двигателями, которые производят много тепла, но первоначальный запуск при таких низких температурах скорей всего невозможен, из-за сгущения масла, смазывающего подшипники.

С помощью двух шлангов из «Горыныча» к двигателю летательного аппарата подводится тепло, произведенное двигателем внутреннего сгорания первого. Тепло передается с помощью воздушной струи, по шлангу горячий воздух подается к двигателю.

Самый быстрый грузовик в мире (10 фото + 1 видео)

04 марта 2015 12:15

Метки: авто  грузовики  реактивный двигатель  самый быстрый  

8417

10

1

Практически на каждом авиашоу в программу включен специальный гость — какая-то машина с реактивным двигателем. Вариаций много — есть грузовик, о котором сегодня и пойдет речь, есть школьный автобус, различные гоночные машины и даже пожарная машина.

Смотреть все фото в галерее

Подобная машина весьма необычна, и собирает много зевак, хотя программа поездки не меняется от авиашоу к авиашоу. После небольшой демонстрации возможностей двигателей пилот устраивает гонку по взлетной полосе с летящим над взлетной полосой самолетом. Итак, гостем авиашоу 2014 года в Хьюстоне был самый быстрый грузовик в мире — ShockWave Flash Fire. Грузовик начали готовить к заезду во время летной программы вертолета V-22 Osprey. Пилот грузовика нуждается в дополнительной помощи при посадке, кроме того, механики сделали последний осмотр машины перед заездом. Всего грузовик делает два заезда, утром и вечером.

Эта машина собрана на базе грузовика Петербилт 379, и оснащена тремя реактивными двигателями Pratt & Whitney J34-48, общей мощностью 36 000 л.с.

Машина занимает первую строчку в книге рекордов Гиннеса, как самый быстрый грузовик, развивший скорость 605.113 км/час.

На грузовике установлены обычные колеса, такие же, как и на всех других грузовиках, бороздящих дороги каждый день. Единственная модификация, которой подвергаются колеса — на них срезается (шлифуется) протектор, для снижения веса покрышки и ее балансировки. Если протектор не срезать, то на высокой скорости колесо расслоится, протектор отвалится, что приведет ко взрыву колеса. Всего с каждой покрышки срезается 38 кг. резины. На таком автомобиле должны стоять колеса тех же типов какие используются в Формуле-1, но покрышек подобных размеров никто не изготавливает, вот и приходится команде самим себе изготавливать шины.

Во время заезда по взлетной полосе этот грузовик сжигает 1 500 кг. топлива. Много это или мало сказать трудно, нужно лишь заметить, что грузовик умудряется сжечь это топливо всего за полтора километра.

Чтобы грузовик не взлетел, все-таки двигатели создают тягу 8 600 кг, а вес машины составляет лишь 3 085 кг, двигатели наклонены к земле на 3 градуса.

Во время гонки с самолетом, грузовик находится в конце взлетной полосы, самолет подлетает сзади на скорости 320 км/час, как только самолет пересекает капот грузовика — пилоту дают зеленый свет. Через 10.8 секунд грузовик обгонит самолет, развив максимальную скорость.

Стоимость грузовика составляет около $500 000.

Машина имеет обычные дисковые тормоза, но пилот пользуется ими лишь на скорости до 60 км/час, когда проходит демонстрация возможностей двигателей перед публикой. После заезда грузовик тормозит двумя парашютами. Ну и да, обычный двигатель н грузовике отсутствует.

Ссылки по теме:

• Помощь приехала
• Подборки — Освобождение 9 атмосфер
• Подборка — Самовольная отстыковка
• Как угнать машину при помощи грузовика
• Подборка — Могучий ветер

Метки: авто  грузовики  реактивный двигатель  самый быстрый  

Понравился пост? Поддержи Фишки, нажми:

17 11 6

6 0

4

Новости партнёров

«Проходимец» не боится грязи

Система залпового огня — это не только град ракет на головы врага, это еще и мобильность. Переход от «полуторки» на шасси штатовского «Студебеккера» во время Великой Отечественной предопределил окончательную победу «Катюши». Ничего не поменялось и в веке ХХI: «дороги войны» — это все та же непролазная грязь или снежная целина, потому шасси решает, что движет нашим «Ураганом».

У советско-российской системы залпового огня пара 180-сильных восьмицилиндровых движков ЗиЛ-375. Этой тяги хватает, чтобы разогнать 15-тонный «Ураган» на трассе до 65 километров в час. Правда, этого не хватит, чтобы «уделать» на прямой американский «Хаймарс». Его скромный —  в 260 лошадок — мотор WD 612 австрийского завода Steyr способен ускорить 11-тонного монстра до рекордных 85 километров в час.

А вот по проходимости наша РСЗО — лидер. Трансмиссия с отдельными коробками передач, редукторами и раздаточными коробками на каждом колесе плюс высокий, почти в полметра, клиренс — гарантия не сесть на ось в вязкой глине. Централизованная система регулирования давления в шинах: чуть припустил колеса — и можно не бояться завязнуть в зыбучем песке или провалиться в снежный торос. Не проблема для «Урагана» и речушка в метр глубиной — такую форсировать можно с ходу.

Показатели проходимости у «звездно-полосатого» конкурента чуть скромнее. Реактивный комплекс М142 HIMARS создан на базе пятитонного колесного шасси с колесной формулой 6х6, доставшийся армии США от австрийского грузовика Steyr 12М18. Его стихия — европейские дороги, в крайнем случае — кочки и ухабы. В заболоченных поймах и на глиноземах он завязнет гарантированно.

defense.gov
М142 HIMARS.

Запас хода у обеих машин практически одинаков — и «Ураган», и «Хаймарс» на одной заправке могут отмахать до 500 км.

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Этот грузовик самый быстрый, дорогой и бесполезный из всех, что нам приходилось видеть. Страшно даже подумать, что будет с грузом, да и полуприцепом, если кому-либо взбредет в голову использовать этот автомобиль в качестве седельного тягача, за который его можно принять на первый взгляд.

Работа на американских хайвеях осталась в прошлой жизни, когда этот монстр был обычным магистральным «Питером» (так дальнобойщики называют Peterbilt). Сегодня у него иное имя и иная профессия, и все это благодаря усилиям одного энтузиаста — Лэса Шокли (Les Shockley).

Его гоночная карьера началась в 1960 году, когда Лэс, будучи шестнадцатилетним подростком, участвовал в заездах в классе серийных машин на калифорнийском дрэгстрипе «Сан-Гэбриел». Дальнейшая его карьера гонщика развивалась стремительно и блестяще — в 19 лет он выступал в классе «super stock» (модифицированные серийные машины) в команде братьев Милнз. Это для мира автоспорта, являющегося в Америке традиционно любительским, — большая редкость, особенно для пилота столь юного возраста.

Отличился Лэс и на ниве строительства гоночных аппаратов класса Funnycar, установив на них с 1968 года серию рекордов. Строил он и «уличные» родстеры, но все это было лишь подготовкой к воплощению мечты всей жизни Лэса Шокли — гоночному автомобилю с реактивным двигателем. Да еще какому…

Фото 4.

На разработку проекта реактивного дрэгстера Shockwave («Ударная волна») у Лэса Шокли ушло пять лет. За это время он успел привлечь к своей работе множество специалистов как из области автомобильного спорта, так и авиастроения, включая Джила Пирса (Gil Peers) — разработчика реактивных двигателей Pratt&Whitney J34-48, которые, кстати, по сей день используются на самолетах T2A Buckeye ВМС США.

Результатом стала серия реактивных дрэгстеров, на которых Шокли несколько лет подряд выигрывал национальные состязания реактивных автомобилей и, в частности, стал первым гонщиком, преодолевшим дистанцию в 1/4 мили (402 м.) менее чем за пять секунд. Однако к самому необычному своему детищу Шокли приступить долго не решался. По его признанию, взяться за этот проект было нелегким решением. У его старшего сына Кента ушло два года только на то, чтобы убедить отца всерьез приняться за дело, и еще два года было потрачено на воплощение проекта в металле.

Всего же проект потребовал около 4000 человеко-часов и полмиллиона долларов

Но результат оправдал все надежды и, что немаловажно — вложенные средства. В качестве платформы для монтажа реактивной силовой установки выбрали американский магистральный седельный тягач Peterbilt 1985 года

Использование реактивной тяги не предполагает привода на колеса, поэтому грузовик лишился трансмиссии. Под внушительным капотом тоже пустота — дизельный двигатель реактивному грузовику не нужен.

Тем не менее дизельное топливо он потреблять не перестал, причем делает это в устрашающих количествах: 400 галлонов (1514 л.) на 1 милю (1,6 км.). Классический для дрэг-рейсинга заезд на четверть мили требует 454 литра дизельного топлива. Кстати, оно расходуется не только на движение, но и на создание двух огромных огненных факелов над вертикальными «выхлопными трубами».

Силовая установка реактивного грузовика — три реактивных двигателя Pratt&Whitney J34-48 суммарной мощностью 36000 л.с. и статической тягой 8618 тонн. Двигатели размещены на месте седельной площадки, их ось направлена на три градуса вверх для создания прижимной силы. Этой же цели служит и массивное антикрыло. На все колеса были установлены дисковые тормоза большого диаметра, однако главным средством торможения являются не они, а два тормозных парашюта — основной и запасной, расположенные в горизонтальных трубах по бокам от двигателей.

Максимальная скорость, которую развил дрэгстер, равнялась примерно 600 км/ч на двухмильной дистанции. Этот рекорд был занесен в «Книгу рекордов Гиннесса» как самая большая скорость, которую когда-либо развивал грузовик. Поняв, что на «гоночной миле» ему найдется мало соперников, Лэс сделал следующий шаг, принесший ему известность и славу.

В организованном им шоу «Shockwave» соревнуется не с себе подобным монстром, а с самолетом! Давая пролетающему почти над самой кабиной легкомоторному самолету небольшую фору, грузовик успевает перегнать его на гоночной дистанции, а в промежутках между заездами уничтожает выхлопными струями реактивных двигателей старенькие легковушки и списанные школьные автобусы на радость зрителям.

Строение и принцип действия ПуВРД

Устройство ПуВРД

Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель – это полый канал, открытый с двух сторон. С одной стороны – на входе – установлен воздухозаборник, за ним – тяговый узел с клапанами, дальше расположена одна или несколько камер сгорания и сопло, через которое выходит реактивный поток. Поскольку работа двигателя циклична, можно выделить основные ее такты:

• такт впуска, во время которого входной клапан открывается, и в камеру сгорания под действием разряжения в ней попадает воздух. В это же время через форсунки впрыскивается топливо, в результате чего образуется топливный заряд;
• полученный топливный заряд воспламеняется от искры свечи зажигания, в процессе горения образуются газы с высоким давлением, под действием которого закрывается впускной клапан;
• при закрытом клапане продукты сгорания выходят через сопло, обеспечивая реактивную тягу. Вместе с тем в камере сгорания при выходе отработанных газов образуется разряжение, входной клапан автоматически открывается и впускает во внутрь новую порцию воздуха.

Входной клапан двигателя может иметь разные конструкции и внешний вид. Как вариант, он может быть выполнен в виде жалюзи – прямоугольных пластин, закрепленных на раме, которые под действием перепада давления открываются и закрываются. Другая конструкция имеет форму цветка с металлическими «лепестками», расположенными по кругу. Первый вариант более эффективный, зато второй более компактный и может использоваться на небольших по размеру конструкциях, например, при авиамоделизме.

Подача топлива осуществляется форсунками, которые имеют обратный клапан. Когда давление в камере сгорания снижается, подается порция топлива, когда же давление увеличивается за счет горения и расширения газов, подача топлива прекращается. В некоторых случаях, например на маломощных моторах от авиамоделей, форсунок может и не быть, а система подачи топлива при этом напоминает карбюраторный двигатель.

Свеча зажигания расположена в камере сгорания. Она создает серию разрядов, и когда концентрация топлива в смеси достигает нужного значения, топливный заряд воспламеняется. Поскольку двигатель имеет небольшие размеры, его стенки, выполненные из стали, в процессе работы быстро нагреваются и могут поджигать топливную смесь не хуже свечи.

Нетрудно понять, что для запуска ПуВРД нужен первоначальный «толчок», при котором первая порция воздуха попадет в камеру сгорания, то есть такие двигатели нуждаются в предварительном разгоне.

Двигатель с воздушной плазмой

Команда исследователей из Института технологических наук Уханьского университета продемонстрировала прототип устройства, использующего микроволновую воздушную плазму для реактивного движения. Они описывают движок в журнале AIP Advances.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Человек зависит от ископаемых видов топлива как основного источника энергии, особенно на транспорте. Однако ископаемые виды топлива являются как неустойчивыми, так и небезопасными, являясь крупнейшим источником выбросов парниковых газов и приводя к неблагоприятным последствиям для дыхания и разрушениям в результате глобального потепления.

Группа исследователей Института технологических наук Уханьского университета продемонстрировала прототип устройства, использующего микроволновую воздушную плазму для приведения в движение реактивных двигателей. Они описывают двигатель в журнале AIP Advances.

«Мотивация нашей работы заключается в том, чтобы помочь решить проблемы глобального потепления, связанные с использованием человеком двигателей внутреннего сгорания на ископаемом топливе для приведения в действие таких машин, как автомобили и самолеты», — говорит автор Джау Танг (Jau Tang), профессор Уханьского университета. «С нашей конструкцией нет необходимости в ископаемом топливе, и, следовательно, нет необходимости в выбросах углекислого газа, которые могли бы привести к парниковому эффекту и глобальному потеплению».

Помимо твёрдых, жидких и газообразных веществ, плазма является четвёртым состоянием вещества, состоящим из совокупности заряжённых ионов. Она естественным образом существует в таких местах, как поверхность Солнца и земная молния, но может также генерироваться. Исследователи создали струю плазмы, сжимая воздух под высоким давлением и используя микроволновую печь для ионизации потока сжатого воздуха.

Этот метод отличается от предыдущих попыток создания плазменных струйных движителей одним ключевым образом. В других плазменно-струйных подруливающих устройствах, таких как космический зонд НАСА Dawn, используется ксенонная плазма, которая не может преодолеть трение в атмосфере Земли и поэтому недостаточно мощна для использования в воздушном транспорте. Вместо этого авторский плазменно-струйный подруливающий аппарат генерирует высокотемпературную плазму высокого давления на месте, используя только впрыскиваемый воздух и электричество.

Прототип плазменно-струйного устройства может поднять 1-килограммовый стальной шар над кварцевой трубкой диаметром 24 мм, где воздух высокого давления преобразуется в плазменную струю путем прохождения через микроволновую ионизационную камеру. Для масштабирования соответствующее давление напора сравнимо с давлением в двигателе реактивного самолета коммерческого назначения.

Путем создания большого числа таких двигателей с мощными СВЧ-источниками, опытный образец конструкции может быть масштабирован до полноразмерной форсунки. В настоящее время авторы работают над повышением эффективности устройства для достижения этой цели.

«Наши результаты показали, что такой реактивный двигатель на основе микроволновой воздушной плазмы может стать потенциально жизнеспособной альтернативой традиционному реактивному двигателю на ископаемом топливе», — сказал Танг. опубликовано econet.ru по материалам sciencenews.org

Россия в ожидании нового лидера

В начале «нулевых» Корпус морской пехоты США запросил в свое распоряжение сразу 40 «Хаймарсов». Пентагон без раздумий дал «добро» — все комплексы обещали предоставить за пятилетку. В июле 2007-го артиллеристы полка американских морпехов, дислоцированного тогда в иракской провинции Аль-Анбар, получили все 40 боевых машин.

Всего сейчас армия США способна развернуть на позициях 417 комплексов М142 HIMARS.

defense.gov
М142 HIMARS.

Наш 9К57 «Ураган» с 1991 года не производится. Но таких РСЗО успели выпустить столько, что хватит надолго. Только в России 900 «Ураганов». В республиках СНГ — еще до 400.

Российский ОПК потенциальным недоброжелателям внезапно приготовил неприятный сюрприз: глубокую модернизацию «Урагана» — 9К512 «Ураган-1М». Вместо архаичного «ЗиЛа» обновленную систему тянет современное шасси с 500-сильным двигателем, у РСЗО теперь новая система управления огнем и полностью обновлено пусковое устройство. Вместо трубчатых направляющих — особая бикалиберная пакетная система. Она может метать заряды до рекордных 120 км — как 220 мм заряды от старого «Урагана», так и 300 мм от тяжелого «Смерча».

РСЗО 9К512 «Ураган-1М» в Российской армии пока только несколько экземпляров — с 2016 года они проходят обкатку в войсках. Так что армейскую лямку будет пока тянуть «дедушка» «Ураган».

Впрочем, реактивного «старичка» списывать со счетов еще очень рано. В Сирии вновь подтверждено: наш 9К57 имеет еще полные пороховницы — в марте 2016-го именно он помогал освобождать древнюю Пальмиру.

Наш вердикт: несмотря на возраст, РСЗО 9К57 «Ураган» не уступает высокотехнологичной американской системе М142 HIMARS.

Классы реактивных двигателей:

Все реактивные двигатели подразделяют на 2 класса:

• Воздушно-реактивные – тепловые двигатели, использующие энергию окисления воздуха, получаемого из атмосферы. В этих двигателях рабочее тело представлено смесью продуктов горения с остальными элементами отобранного воздуха.
• Ракетные – двигатели, которые на борту содержат все необходимые компоненты и способны работать даже в безвоздушном пространстве.

Прямоточный воздушно-реактивный двигатель – самый простой в классе ВРД по конструкции. Требуемое для работы устройства повышение давления образуется путем торможения встречного воздушного потока.

Рабочий процесс ПВРД можно кратко описать следующим образом:

Во входное устройство двигателя поступает воздух со скоростью полета, кинетическая его энергия преобразуется во внутреннюю, давление и температура воздуха повышаются. На входе в камеру сгорания и по всей длине проточной части наблюдается максимальное давление.

• Нагревание сжатого воздуха в камере сгорания происходит путем окисления подаваемого воздуха, при этом внутренняя энергия рабочего тела увеличивается.
• Далее поток сужается в сопле, рабочее тело достигает звуковой скорости, а вновь при расширении – сверхзвуковой. За счет того, что рабочее тело движется со скоростью, превышающей скорость встречного потока, внутри создается реактивная тяга.

В конструктивном плане ПВРД является предельно простым устройством. В составе двигателя есть камера сгорания, внутрь которой горючее поступает из топливных форсунок, а воздух – из диффузора. Камера сгорания заканчивается входом в сопло, которое является суживающейся-расширяющимся.

Развитие технологии смесевого твердого топлива повлекло за собой использование этого горючего в ПВРД. В камере сгорания располагается топливная шашка с центральным продольным каналом. Проходя по каналу, рабочее тело постепенно окисляет поверхность топлива и нагревается само. Применение твердого горючего еще более упрощает состоящую конструкцию двигателя: топливная система становится ненужной.

Смесевое топливо по своему составу в ПВРД отличается от применяемого в РДТТ. Если в ракетном двигателе большую часть состава топлива занимает окислитель, то в ПВРД он используется в небольших пропорциях для активирования процесса горения.

Наполнитель смесевого топлива ПВРД преимущественно состоит из мелкодисперсного порошка бериллия, магния или алюминия. Их теплота окисления существенно превосходит теплоту сгорания углеводородного горючего. В качестве примера твердотопливного ПВРД можно привести маршевый двигатель крылатой противокорабельной ракеты «П-270 Москит».

Тяга ПВРД зависит от скорости полета и определяется исходя из влияния нескольких факторов:

• Чем больше показатель скорости полета, тем большим будет расход воздуха, проходящего через тракт двигателя, соответственно, большее количество кислорода будет проникать в камеру сгорания, что увеличивает расход топлива, тепловую и механическую мощность мотора.
• Чем больше расход воздуха сквозь тракт двигателя, тем выше будет создаваемая мотором тяга. Однако существует некий предел, расход воздуха сквозь тракт мотора не может увеличиваться неограниченно.
• При возрастании скорости полета увеличивается уровень давления в камере сгорания. Вследствие этого увеличивается термический КПД двигателя.
• Чем больше разница между скоростью полета аппарата и скоростью прохождения реактивной струи, тем больше тяга двигателя.

Зависимость тяги прямоточного воздушно-реактивного двигателя от скорости полета можно представить следующим образом: до того момента, пока скорость полета намного ниже скорости прохождения реактивной струи, тяга будет увеличиваться вместе с ростом скорости полета. Когда скорость полета приближается к скорости реактивной струи, тяга начинает падать, миновав определенный максимум, при котором наблюдается оптимальная скорость полета.

В зависимости от скорости полета выделяют такие категории ПВРД:

• дозвуковые;
• сверхзвуковые;
• гиперзвуковые.

Каждая из групп имеет свои отличительные особенности конструкции.

Сверхзвуковые ПВРД

Сверхзвуковые ПВРД рассчитаны на осуществление полетов в диапазоне скоростей 1 < M < 5.

Торможение газового сверхзвукового потока всегда выполняется разрывно, при этом образуется ударная волна, которая называется скачком уплотнения. На дистанции ударной волны процесс сжатия газа не является изоэнтропийным. Следовательно, наблюдаются потери механической энергии, уровень увеличения давления в нем меньший, нежели в изоэнтропийном процессе. Чем мощнее будет скачок уплотнения, тем больше изменится скорость потока на фронте, соответственно, больше потери давления, иногда достигающие 50%.

Для того чтобы минимизировать потери давления, организуется сжатие не в одном, а нескольких скачках уплотнения с меньшей интенсивностью. После каждого из таких скачков наблюдается снижение скорости потока, которая остается сверхзвуковой. Это достигается, если фронт скачков расположен под углом к направлению скорости потока. Параметры потока в интервалах между скачками остаются постоянными.

В последнем скачке скорость достигает дозвукового показателя, дальнейшие процессы торможения и сжатия воздуха происходят непрерывно в канале диффузора.

Если входное устройство мотора расположено в области невозмущенного потока (например, впереди летательного аппарата на носовом окончании или на достаточном отдалении от фюзеляжа на крыльевой консоли), оно выполняется асимметричным и комплектуется центральным телом – острым длинным «конусом», выходящим из обечайки. Центральное тело предназначено для создания во встречном воздушном потоке косых скачков уплотнения, которые обеспечивают сжатие и торможение воздуха до момента его поступления в специальный канал входного устройства. Представленные входные устройства получили название устройств конического течения, воздух внутри них циркулирует, образуя коническую форму.

Центральное коническое тело может быть оснащено механическим приводом, который позволяет ему двигаться вдоль оси двигателя и оптимизировать торможение потока воздуха на разных скоростях полета. Данные входные устройства называются регулируемыми.

При фиксации двигателя под крылом или снизу фюзеляжа, то есть в области аэродинамического влияния элементов конструкции самолета, используют входные устройства плоской формы двухмерного течения. Они не оснащаются центральным телом и имеют поперечное прямоугольное сечение. Их еще называют устройствами смешанного или внутреннего сжатия, поскольку внешнее сжатие здесь имеет место только при скачках уплотнения, образующихся у передней кромки крыла или носового окончания летательного аппарата. Входные регулируемые устройства прямоугольного сечения способны менять положение клиньев внутри канала.

В сверхзвуковом скоростном диапазоне ПВРД более эффективен, нежели в дозвуковом. К примеру, на скорости полета М=3 степень увеличения давления составляет 36,7, что приближается к показателю турбореактивных двигателей, а расчетный идеальный КПД достигает 64,3 %. На практике эти показатели меньшие, но на скоростях в диапазоне М=3-5 СПВРД по эффективности превосходят все существующие типы ВРД.

При температуре невозмущенного воздушного потока 273°K и скорости самолета М=5 температура рабочего заторможенного тела равна 1638°К, при скорости М=6 — 2238°К, а в реальном полете с учетом скачков уплотнения и действия силы трения становится еще выше.

Дальнейшее нагревание рабочего тела является проблематичным из-за термической неустойчивости конструкционных материалов, входящих в состав двигателя.  Поэтому предельной для СПВРД считается скорость, равная М=5.