Joa all mõistetakse liikumist, mille puhul üks selle osadest eraldatakse teatud kiirusega kehast. Tekkiv jõud toimib iseenesest. Teisisõnu, tal puudub vähimgi kontakt väliste kehadega.
Reaktiivmootor looduses
Suvepuhkuse ajal lõunas kohtas peaaegu igaüks meist meres ujudes meduusid. Kuid vähesed inimesed mõtlesid sellele, et need loomad liiguvad samamoodi nagu reaktiivmootor. Sellise üksuse tööpõhimõtet saab jälgida teatud tüüpi mereplanktoni ja kiilivastsete teisaldamisel. Pealegi on nende selgrootute efektiivsus sageli kõrgem kui tehnilistel vahenditel.
Kes veel suudab näidata, kuidas reaktiivmootor töötab? Kalmaar, kaheksajalg ja seepia. Sarnast liigutust teevad ka paljud teised mere molluskid. Võtame näiteks seepia. Ta võtab vett oma lõpuseõõnde ja viskab selle jõuliselt välja läbi lehtri, mille ta suunab taha või kõrvale. Kusmollusk suudab liikuda õiges suunas.
Reaktiivmootori tööpõhimõtet saab jälgida ka searasva liigutamisel. See mereloom võtab vett laia õõnsusse. Pärast seda tõmbuvad tema keha lihased kokku, surudes vedeliku läbi seljas oleva augu välja. Saadud joa reaktsioon võimaldab rasval edasi liikuda.
Mereraketid
Aga kalmaarid on saavutanud reaktiivlennukite navigeerimisel suurima täiuslikkuse. Isegi raketi kuju näib olevat kopeeritud sellest konkreetsest mereelustikust. Madala kiirusega liikudes painutab kalmaar perioodiliselt oma rombikujulist uime. Kuid kiireks viskeks peab ta kasutama oma "reaktiivmootorit". Kõikide tema lihaste ja keha tööpõhimõtet tasub lähem alt kaaluda.
Kalmaaridel on omapärane mantel. See on lihaskude, mis ümbritseb tema keha igast küljest. Liikumise ajal imeb loom sellesse vahevöösse suure koguse vett, väljutades järsult joa läbi spetsiaalse kitsa düüsi. Sellised toimingud võimaldavad kalmaaridel liikuda tõmblustega tagurpidi kiirusega kuni seitsekümmend kilomeetrit tunnis. Liikumise ajal koondab loom kõik oma kümme kombitsat kimpu, mis annab kehale voolujoonelise kuju. Düüsil on spetsiaalne klapp. Loom pöörab seda lihaste kokkutõmbumise abil. See võimaldab mereelustel suunda muuta. Rooli rolli kalmaari liigutuste ajal mängivad ka selle kombitsad. Ta suunab need vasakule või paremale, allavõi üles, vältides kergesti kokkupõrkeid erinevate takistustega.
On üks kalmaariliik (stenoteuthys), kes omab karpide seas parima lootsi tiitlit. Kirjeldage reaktiivmootori tööpõhimõtet - ja saate aru, miks see loom kalu taga ajades mõnikord veest välja hüppab, sattudes isegi üle ookeani sõitvate laevade tekile. Kuidas see juhtub? Pilootkalmaar, olles veeelemendis, arendab tema jaoks maksimaalset joa tõukejõudu. See võimaldab tal lennata üle lainete kuni viiekümne meetri kaugusel.
Kui mõelda reaktiivmootorile, siis millise looma tööpõhimõtet saab rohkem mainida? Need on esmapilgul kottis kaheksajalad. Nende ujujad pole nii kiired kui kalmaar, kuid ohu korral võivad nende kiirust kadestada ka parimad sprinterid. Kaheksajalgade rännet uurinud bioloogid on leidnud, et nad liiguvad nagu reaktiivmootor.
Iga lehtrist välja paisatud veejoaga loom teeb kahe või isegi kahe ja poole meetrise tõmbluse. Samal ajal ujub kaheksajalg omapäraselt - tagurpidi.
Teisi näiteid reaktiivjõust
Taimemaailmas on rakette. Reaktiivmootori põhimõtet saab jälgida, kui isegi väga kerge puudutusega “hull kurk” suurel kiirusel varre küljest lahti põrkab, tõrjudes samal ajal seemnetega kleepuvat vedelikku. Samal ajal lendab loode ise märkimisväärse vahemaa (kuni 12 m) vastassuunas.
Järgida võib ka reaktiivmootori põhimõtet,paadis olles. Kui sellest raskeid kive kindlas suunas vette visata, siis algab liikumine vastupidises suunas. Raketireaktiivmootori tööpõhimõte on sama. Ainult seal kasutatakse kivide asemel gaase. Need loovad reaktsioonijõu, mis tagab liikumise nii õhus kui ka haruldases ruumis.
Fantastilised reisid
Inimkond on juba ammu unistanud kosmosesse lendamisest. Sellest annavad tunnistust ulmekirjanike teosed, kes pakkusid selle eesmärgi saavutamiseks mitmesuguseid vahendeid. Näiteks prantsuse kirjaniku Hercule Savignini loo kangelane Cyrano de Bergerac jõudis Kuule raudkärul, mille kohale paiskus pidev alt tugev magnet. Samale planeedile jõudis ka kuulus Münchausen. Hiiglaslik oavars aitas tal reisi teha.
Reaktiivmootorit kasutati Hiinas juba esimesel aastatuhandel eKr. Samas olid omamoodi rakettidena naljaks bambustorud, mis olid täidetud püssirohuga. Muide, Newtoni loodud meie planeedi esimese auto projekt oli samuti reaktiivmootoriga.
RD loomise ajalugu
Ainult 19. saj. Inimkonna unistus ilmaruumist hakkas omandama konkreetseid jooni. Lõppude lõpuks lõi Vene revolutsionäär N. I. Kibalchich just sel sajandil maailma esimese reaktiivmootoriga lennukiprojekti. Kõik paberid koostas Narodnaja Volja vanglas, kuhu ta sattus pärast Aleksandri mõrvakatset. Kuid kahjuks 04.03.1881Kibalchich hukati ja tema idee ei leidnud praktilist teostust.
XX sajandi alguses. idee kasutada kosmosesse lendudeks rakette esitas vene teadlane K. E. Tsiolkovski. Tema töö, mis sisaldas muutuva massiga keha liikumise kirjeldust matemaatilise võrrandi kujul, avaldati esmakordselt 1903. aastal. Hiljem töötas teadlane välja vedelkütusel töötava reaktiivmootori skeemi.
Samuti leiutas Tsiolkovski mitmeastmelise raketi ja esitas idee luua Maa-lähedasel orbiidil tõelised kosmoselinnad. Tsiolkovski tõestas veenv alt, et ainuke vahend kosmoselendudeks on rakett. See tähendab, et aparaat on varustatud reaktiivmootoriga, mis on tankitud kütuse ja oksüdeerijaga. Ainult selline rakett on võimeline ületama gravitatsiooni ja lendama Maa atmosfäärist kaugemale.
Kosmoseuuringud
Perioodilises väljaandes "Scientific Review" avaldatud Tsiolkovski artikkel kinnitas teadlase unistaja maine. Keegi ei võtnud tema argumente tõsiselt.
Tsiolkovski idee viisid ellu nõukogude teadlased. Sergei Pavlovitš Korolevi juhtimisel saatsid nad orbiidile esimese kunstliku Maa satelliidi. 4. oktoobril 1957 toimetati see aparaat reaktiivmootoriga raketi abil orbiidile. RD töö põhines keemilise energia muundamisel, mis kantakse kütuse toimel gaasijoale, muutudes kineetiliseks energiaks. Sel juhul liigub rakett vastupidises suunas.suund.
Reaktiivmootor, mille põhimõtet on kasutatud juba aastaid, leiab rakendust mitte ainult astronautikas, vaid ka lennunduses. Kuid ennekõike kasutatakse seda rakettide väljalaskmiseks. Lõppude lõpuks suudab ainult RD seadet liigutada ruumis, kus meedium puudub.
Liquid Jet Mootor
Need, kes on tulirelvast lasknud või lihts alt seda protsessi kõrv alt jälginud, teavad, et on jõud, mis relvatoru kindlasti tagasi lükkab. Veelgi enam, suurema tasusumma korral tootlus kindlasti suureneb. Reaktiivmootor töötab samamoodi. Selle tööpõhimõte on sarnane sellega, kuidas tünn kuuma gaasijoa toimel tagasi lükatakse.
Mis puudutab raketti, siis protsess, mille käigus segu süüdatakse, on järk-järguline ja pidev. See on kõige lihtsam tahkekütuse mootor. Teda teavad hästi kõik raketi modelleerijad.
Vedelkütuse reaktiivmootoris (LPRE) kasutatakse töövedeliku või tõukejoa tekitamiseks kütusest ja oksüdeerijast koosnevat segu. Viimane on reeglina lämmastikhape või vedel hapnik. LRE kütus on petrooleum.
Esimestes proovides olnud reaktiivmootori tööpõhimõte on säilinud tänapäevani. Alles nüüd kasutab see vedelat vesinikku. Kui see aine oksüdeeritakse, suureneb eriimpulss 30% võrreldes esimeste vedelkütuse rakettmootoritega. Tasub öelda, et vesiniku kasutamise idee olipakkus välja Tsiolkovski ise. Selle ülim alt plahvatusohtliku ainega töötamise raskused olid aga lihts alt ületamatud.
Mis on reaktiivmootori tööpõhimõte? Kütus ja oksüdeerija sisenevad töökambrisse eraldi paakidest. Järgmisena muudetakse komponendid seguks. See põleb, eraldades kümnete atmosfääride rõhu all tohutul hulgal soojust.
Komponendid sisenevad reaktiivmootori töökambrisse erineval viisil. Oksüdeeriv aine sisestatakse siia otse. Kuid kütus läbib pikema tee kambri seinte ja düüsi vahel. Siin seda kuumutatakse ja juba kõrge temperatuuri korral visatakse see läbi arvukate düüside põlemistsooni. Edasi puruneb düüsi moodustatud joa välja ja annab lennukile tõukemomendi. Nii saate (lühid alt) aru, milline on reaktiivmootori tööpõhimõte. Selles kirjelduses ei mainita paljusid komponente, ilma milleta oleks LRE töö võimatu. Nende hulgas on sissepritse jaoks vajaliku rõhu loomiseks vajalikud kompressorid, ventiilid, toiteturbiinid jne.
Moodne kasutus
Hoolimata tõsiasjast, et reaktiivmootori töö nõuab suures koguses kütust, teenindavad rakettmootorid inimesi ka tänapäeval. Neid kasutatakse kanderakettide peamiste tõukemootoritena, aga ka erinevate kosmoselaevade ja orbitaaljaamade manöövrimootoritena. Lennunduses kasutatakse teist tüüpi ruleerimisteed, millel on veidi erinevad jõudlusnäitajad jadisain.
Lennunduse arendamine
Alates 20. sajandi algusest kuni II maailmasõja puhkemiseni lendasid inimesed ainult propellermootoriga lennukitega. Need seadmed olid varustatud sisepõlemismootoritega. Edusammud ei jäänud aga paigale. Selle arendamisega tekkis vajadus luua võimsamaid ja kiiremaid lennukeid. Siin seisavad lennukikonstruktorid aga silmitsi näiliselt lahendamatu probleemiga. Fakt on see, et isegi mootori võimsuse kerge suurenemisega suurenes lennuki mass märkimisväärselt. Väljapääsu tekkinud olukorrast leidis aga inglane Frank Will. Ta lõi täiesti uue mootori, nimega jet. See leiutis andis lennunduse arengule võimsa tõuke.
Lennuki reaktiivmootori tööpõhimõte on sarnane tuletõrjevooliku toimimisele. Selle voolikul on kitsenev ots. Kitsast avausest välja voolates suurendab vesi oluliselt selle kiirust. Sel juhul tekkiv vastusurvejõud on nii tugev, et tuletõrjuja ei suuda voolikut käes hoida. Selline vee käitumine võib selgitada ka lennuki reaktiivmootori tööpõhimõtet.
Suunatud ruleerimisteed
Seda tüüpi reaktiivmootorid on kõige lihtsamad. Võite seda ette kujutada avatud otstega toru kujul, mis on paigaldatud liikuvale tasapinnale. Selle ristlõige ees laieneb. Selle konstruktsiooni tõttu vähendab sissetulev õhk kiirust ja rõhk tõuseb. Sellise toru kõige laiem kohton põlemiskamber. See on koht, kus kütus pihustatakse ja seejärel põletatakse. Selline protsess aitab kaasa moodustunud gaaside kuumutamisele ja nende tugevale paisumisele. See loob reaktiivmootori tõukejõu. Seda toodavad kõik samad gaasid, kui need toru kitsast otsast jõuga välja purskavad. Just see tõukejõud paneb lennuki lendama.
Kasutusprobleemid
Sramjeti mootoritel on mõned puudused. Nad on võimelised töötama ainult liikuval lennukil. Puhkeseisundis olevat õhusõidukit ei saa otsevoolu ruleerimisteede abil aktiveerida. Sellise lennuki õhku tõstmiseks on vaja muud käivitusmootorit.
Probleemi lahendamine
Turboreaktiivlennuki reaktiivmootori tööpõhimõte, millel puuduvad otsevooluga ruleerimistee puudused, võimaldas lennukidisaineritel luua kõige arenenumad lennukid. Kuidas see leiutis töötab?
Turboreaktiivmootori põhielement on gaasiturbiin. Selle abiga aktiveeritakse õhukompressor, mille kaudu suruõhk suunatakse spetsiaalsesse kambrisse. Kütuse (tavaliselt petrooleumi) põlemisel saadud tooted langevad turbiini labadele, mis seda käitavad. Lisaks liigub õhk-gaasivoog düüsi, kus see kiirendab suure kiiruseni ja tekitab tohutu joa tõukejõu.
Toite suurendamine
Reaktiivne tõukejõud võiblühikese aja jooksul oluliselt suureneda. Selleks kasutatakse järelpõletamist. See on täiendava kütusekoguse süstimine turbiinist väljuvasse gaasivoogu. Kasutamata hapnik turbiinis aitab kaasa petrooleumi põlemisele, mis suurendab mootori tõukejõudu. Suurel kiirusel ulatub selle väärtuse kasv 70% -ni ja madalatel kiirustel - 25-30%.
