A sugár alatti mozgást értjük, amelyben annak egyik része bizonyos sebességgel elválik a testtől. A létrejövő erő magától hat. Más szóval, még a legkisebb kapcsolata is hiányzik a külső testekkel.
Repülőgép meghajtás a természetben
A déli nyári vakáció során szinte mindannyian a tengerben úszva találkoztunk medúzával. De kevesen gondoltak arra a tényre, hogy ezek az állatok ugyanúgy mozognak, mint egy sugárhajtómű. Egy ilyen egység működési elve bizonyos típusú tengeri planktonok és szitakötőlárvák mozgatásakor megfigyelhető. Ráadásul ezeknek a gerinctelenek a hatékonysága gyakran magasabb, mint a technikai eszközöké.
Ki más tudja bemutatni, hogyan működik egy sugárhajtómű? Tintahal, polip és tintahal. Hasonló mozgást végez sok más tengeri puhatestű is. Vegyük például a tintahalat. Vizet vesz a kopoltyúüregébe, és erőteljesen kidobja egy tölcséren keresztül, amelyet hátra vagy oldalra irányít. Ahola puhatestű képes a megfelelő irányba mozogni.
A disznózsír mozgatásakor is megfigyelhető a sugárhajtómű működési elve. Ez a tengeri állat széles üregbe szívja be a vizet. Ezt követően a test izmai összehúzódnak, a folyadékot a hátul lévő lyukon keresztül kinyomják. A keletkező sugár reakciója lehetővé teszi a faggyú előrehaladását.
Tengeri rakéták
De a tintahalak érték el a legnagyobb tökéletességet a sugárhajtású navigációban. Úgy tűnik, még magának a rakétának az alakja is ebből a tengeri élővilágból származik. Ha kis sebességgel mozog, a tintahal időnként meggörbíti rombusz alakú úszóját. De egy gyors dobáshoz saját "sugárhajtóművét" kell használnia. Minden izomzatának és testének működési elvét érdemes részletesebben átgondolni.
A tintahalnak sajátos köpenye van. Ez az izomszövet, amely minden oldalról körülveszi a testét. Mozgás közben az állat nagy mennyiségű vizet szív be ebbe a köpenybe, és élesen kilövell egy sugarat egy speciális keskeny fúvókán keresztül. Az ilyen műveletek lehetővé teszik a tintahalak számára, hogy rándulással hátrafelé mozogjanak akár hetven kilométer per órás sebességgel. Mozgás közben az állat mind a tíz csápját egy kötegbe gyűjti, ami áramvonalas formát kölcsönöz a testnek. A fúvóka speciális szeleppel rendelkezik. Az állat izomösszehúzódás segítségével forgatja. Ez lehetővé teszi a tengeri élet irányának megváltoztatását. A kormánykerék szerepét a tintahal mozgása során a csápjai is betöltik. Balra vagy jobbra, lefelé irányítja őketvagy felfelé, könnyedén elkerülheti a különféle akadályokkal való ütközést.
Van egy tintahalfaj (stenoteuthys), amely a legjobb pilóta címet viseli a kagylók között. Ismertesse a sugárhajtómű működési elvét – és megérti, miért ugrik ki ez az állat a halakat kergetve néha a vízből, még az óceánon áthajózó hajók fedélzetére is felkerülve. Hogyan történik? A pilóta tintahal a víz elemében lévén maximális tolóerőt fejleszt ki számára. Ez lehetővé teszi számára, hogy akár ötven méteres távolságból átrepüljön a hullámok felett.
Ha egy sugárhajtóművet tekintünk, melyik állat működési elvét lehet többet megemlíteni? Ezek első pillantásra zsákos polipok. Úszóik nem olyan gyorsak, mint a tintahalak, de veszély esetén a legjobb sprinterek is megirigyelhetik gyorsaságukat. A polipok vándorlását tanulmányozó biológusok azt találták, hogy úgy mozognak, mint egy sugárhajtómű.
Az állat a tölcsérből minden egyes vízsugárral két vagy akár két és fél méteres rángatást hajt végre. Ugyanakkor a polip sajátos módon – hátrafelé – úszik.
Más példák a sugárhajtásra
Léteznek rakéták a növények világában. A sugárhajtómű elve figyelhető meg, amikor az „őrült uborka” még nagyon enyhe érintésre is nagy sebességgel lepattan a szárról, miközben a magvakkal együtt kilöki a ragacsos folyadékot. Ugyanakkor maga a magzat jelentős távolságra (akár 12 m-re) repül az ellenkező irányba.
A sugárhajtómű elve is megfigyelhető,miközben a hajón. Ha nehéz köveket dobnak belőle a vízbe egy bizonyos irányba, akkor a mozgás az ellenkező irányba indul el. A rakétasugárhajtómű működési elve ugyanaz. Csak ott gázokat használnak kövek helyett. Olyan reaktív erőt hoznak létre, amely mozgást biztosít a levegőben és a ritka térben egyaránt.
Fantasztikus utazások
Az emberiség régóta álmodik arról, hogy az űrbe repül. Erről tanúskodnak tudományos-fantasztikus írók munkái, akik különféle eszközöket kínáltak e cél eléréséhez. Például Hercule Savignin francia író történetének hőse, Cyrano de Bergerac egy vaskocsin érte el a Holdat, amely fölött folyamatosan erős mágnest dobtak fel. Ugyanerre a bolygóra jutott el a híres Münchausen is. Egy óriási babszár segített neki az utazásban.
A sugárhajtóművet Kínában már a Kr.e. első évezredben használták. Ugyanakkor a lőporral megtöltött bambuszcsövek egyfajta rakétaként szolgáltak szórakozásból. Egyébként bolygónk első autójának Newton által készített projektje is sugárhajtóműves volt.
Az RD létrehozásának története
Csak a XIX. Az emberiség világűrről szóló álma kezdett konkrét vonásokat nyerni. Végül is ebben a században készítette el az orosz forradalmár, N. I. Kibalchich a világ első sugárhajtóműves repülőgép-projektjét. Az összes papírt egy Narodnaja Volja állította össze a börtönben, ahol az Sándor elleni merénylet után kötött ki. De sajnos 1881.04.03Kibalchichot kivégezték, és ötlete nem talált gyakorlati megvalósításra.
A XX. sz. elején. a rakéták űrrepüléshez való felhasználásának ötletét K. E. Ciolkovszkij orosz tudós terjesztette elő. 1903-ban jelent meg először munkája, amely egy változó tömegű test mozgásának leírását tartalmazza matematikai egyenlet formájában. Később a tudós kidolgozta a folyékony üzemanyaggal hajtott sugárhajtómű sémáját.
Ciolkovszkij is feltalált egy többlépcsős rakétát, és felvetette az ötletet, hogy valódi űrvárosokat hozzanak létre a Föld-közeli pályán. Ciolkovszkij meggyőzően bebizonyította, hogy az űrrepülés egyetlen eszköze a rakéta. Vagyis egy sugárhajtóművel felszerelt, üzemanyaggal és oxidálószerrel feltöltött berendezés. Csak egy ilyen rakéta képes legyőzni a gravitációt és túlrepülni a Föld légkörén.
Űrkutatás
Ciolkovszkijnak a "Scientific Review" című folyóiratban megjelent cikke megalapozta a tudós álmodozó hírnevét. Senki sem vette komolyan az érveit.
Ciolkovszkij ötletét szovjet tudósok valósították meg. Szergej Pavlovics Koroljev vezetésével felbocsátották az első mesterséges földi műholdat. 1957. október 4-én ezt a készüléket egy sugárhajtóműves rakéta juttatta pályára. Az RD munkája a kémiai energia átalakításán alapult, amelyet az üzemanyag a gázsugárba továbbít, és mozgási energiává alakul át. Ebben az esetben a rakéta az ellenkező irányba mozog.irány.
A sugárhajtómű, amelynek elvét már évek óta használják, nemcsak az űrhajózásban, hanem a repülésben is alkalmazható. De leginkább rakéták kilövésére használják. Végül is csak az RD képes mozgatni az eszközt olyan térben, ahol nincs közeg.
Folyadéksugárhajtómű
Azok, akik lőttek lőfegyverrel, vagy egyszerűen csak oldalról nézték ezt a folyamatot, tudják, hogy van egy erő, amely minden bizonnyal vissza fogja tolni a csövet. Sőt, nagyobb összegű díj mellett a megtérülés minden bizonnyal nő. A sugárhajtómű ugyanígy működik. Működési elve hasonló ahhoz, ahogy a hordót forró gázsugár hatására visszatolják.
A rakétát illetően a keverék meggyújtásának folyamata fokozatos és folyamatos. Ez a legegyszerűbb szilárd tüzelésű motor. Minden rakétamodellező jól ismeri.
Folyékony hajtóanyagú sugárhajtóműben (LPRE) üzemanyagból és oxidálószerből álló keveréket használnak munkafolyadék vagy tolósugár létrehozására. Az utolsó általában a salétromsav vagy folyékony oxigén. Az LRE üzemanyaga kerozin.
A sugárhajtómű működési elve, amely az első mintákban volt, a mai napig megmaradt. Csak most folyékony hidrogént használ. Ha ez az anyag oxidálódik, a fajlagos impulzus 30%-kal nő az első folyékony hajtóanyagú rakétamotorokhoz képest. Érdemes elmondani, hogy a hidrogén használatának ötlete az voltmaga Ciolkovszkij javasolta. A rendkívül robbanásveszélyes anyaggal való munka nehézségei azonban akkoriban egyszerűen leküzdhetetlenek voltak.
Mi a sugárhajtómű működési elve? Az üzemanyag és az oxidálószer külön tartályokból jut be a munkakamrába. Ezután az összetevőket keverékké alakítják. Ég, és több tíz atmoszféra nyomása alatt hatalmas mennyiségű hő szabadul fel.
Az alkatrészek különböző módokon lépnek be a sugárhajtómű munkakamrájába. Ide közvetlenül az oxidálószert vezetjük be. De az üzemanyag hosszabb utat tesz meg a kamra falai és a fúvóka között. Itt felmelegítik, és már magas hőmérsékleten számos fúvókán keresztül az égési zónába dobják. Továbbá a fúvóka által alkotott sugár kitör, és tolónyomatékot biztosít a repülőgép számára. Így lehet megmondani, hogy milyen működési elve van egy sugárhajtóműnek (röviden). Ez a leírás nem említ sok olyan összetevőt, amelyek nélkül az LRE működése lehetetlen lenne. Ide tartoznak a befecskendezéshez szükséges nyomás létrehozásához szükséges kompresszorok, szelepek, tápturbinák stb.
Modern használat
Annak ellenére, hogy a sugárhajtóművek működéséhez nagy mennyiségű üzemanyagra van szükség, a rakétahajtóművek ma is szolgálják az embereket. A hordozórakéták fő hajtómotorjaként, valamint különféle űrjárművek és orbitális állomások tolatómotorjaként használják őket. A repülésben más típusú gurulóutakat használnak, amelyek teljesítménye kissé eltérő, illdesign.
Légiközlekedés fejlesztése
A 20. század elejétől a második világháború kitöréséig az emberek csak légcsavaros repülőgépekkel repültek. Ezeket az eszközöket belső égésű motorokkal szerelték fel. A haladás azonban nem állt meg. Fejlesztésével erősebb és gyorsabb repülőgépek létrehozására volt szükség. Itt azonban a repülőgép-tervezők egy megoldhatatlannak tűnő problémával szembesülnek. A helyzet az, hogy még a motorteljesítmény enyhe növekedésével is jelentősen megnőtt a repülőgép tömege. A kialakult helyzetből azonban az angol Frank Will megtalálta a kiutat. Létrehozott egy alapvetően új motort, a jet-et. Ez a találmány nagy lendületet adott a repülés fejlődésének.
A repülőgép sugárhajtóművének működési elve hasonló a tűzoltótömlő működéséhez. A tömlő kúpos végű. Egy keskeny nyíláson keresztül kifolyva a víz jelentősen megnöveli a sebességét. Az ilyenkor létrejövő ellennyomás olyan erős, hogy a tűzoltó alig tudja a kezében tartani a tömlőt. A víznek ez a viselkedése megmagyarázhatja a repülőgép sugárhajtóművei működési elvét is.
Irányos gurulóutak
Ez a típusú sugárhajtómű a legegyszerűbb. Elképzelhető nyitott végű cső formájában, amely mozgó síkra van felszerelve. Keresztmetszete előtt kitágul. Ennek a kialakításnak köszönhetően a beáramló levegő csökkenti a sebességét, és megnő a nyomása. Az ilyen cső legszélesebb pontjaaz égéstér. Itt fecskendezik be, majd elégetik az üzemanyagot. Ez a folyamat hozzájárul a képződött gázok felmelegedéséhez és erős tágulásához. Ez hozza létre a sugárhajtómű tolóerejét. Ugyanazok a gázok állítják elő, amikor a cső keskeny végéből erővel kitörnek. Ez a tolóerő készteti a gépet repülni.
Használati problémák
A Sramjet motoroknak van néhány hátránya. Csak a mozgásban lévő repülőgépen képesek dolgozni. Nyugalomban lévő légi jármű nem aktiválható közvetlen áramlású gurulóutakkal. Egy ilyen repülőgép levegőbe emeléséhez bármilyen más indítómotorra van szükség.
Problémamegoldás
A közvetlen áramlású gurulóút hiányosságaitól mentes turbósugárhajtású repülőgépek sugárhajtóművének működési elve lehetővé tette a repülőgép-tervezők számára a legfejlettebb repülőgépek megalkotását. Hogyan működik ez a találmány?
A turbóhajtómű fő eleme a gázturbina. Segítségével egy légkompresszor aktiválódik, amelyen keresztül a sűrített levegő egy speciális kamrába kerül. A tüzelőanyag (általában kerozin) elégetése során keletkező termékek a turbina lapátjaira hullanak, amely meghajtja azt. Továbbá a levegő-gáz áramlás átjut a fúvókába, ahol nagy sebességre gyorsul, és hatalmas tolóerőt hoz létre.
Teljesítménynövelés
Reaktív tolóerő lehetrövid időn belül jelentősen megnő. Ehhez utóégetést alkalmaznak. Ez egy további mennyiségű tüzelőanyag befecskendezése a turbinából kilépő gázáramba. A turbinában fel nem használt oxigén hozzájárul a kerozin égéséhez, ami növeli a motor tolóerejét. Nagy sebességnél az érték növekedése eléri a 70%-ot, alacsony sebességnél pedig a 25-30%-ot.
