Реактивные двигатели

Слайд 1

Слайд 2

Определение. Реактивный двигатель - двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги путём преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела. В результате истечения рабочего тела из сопла двигателя образуется реактивная сила в виде реакции (отдачи) струи, перемещающая в пространстве двигатель и конструктивно связанный с ним аппарат в сторону, противоположную истечению струи.

Слайд 3

Энергия. В кинетическую (скоростную) энергию реактивной струи в реактивных двигателях могут преобразовываться различные виды энергии (химическая, ядерная, электрическая, солнечная). Реактивный двигатель (двигатель прямой реакции) сочетает в себе собственно двигатель с движителем, т. е. обеспечивает собственное движение без участия промежуточных механизмов.

Слайд 4

Создание реактивной тяги. Для создания реактивной тяги, используемой реактивным двигателем, необходимы: источник исходной (первичной) энергии, которая превращается в кинетическую энергию реактивной струи; рабочее тело, которое в виде реактивной струи выбрасывается из реактивного двигателя; сам реактивный двигатель - преобразователь энергии. Исходная энергия запасается на борту летательного или др. аппарата, оснащенного Р. д. (химическое горючее, ядерное топливо), или (в принципе) может поступать извне (энергия Солнца).

Слайд 5

Для получения рабочего тела в Р. д. может использоваться вещество, отбираемое из окружающей среды (например, воздух или вода); вещество, находящееся в баках аппарата или непосредственно в камере Р. д.; смесь веществ, поступающих из окружающей среды и запасаемых на борту аппарата.

Слайд 6

Современные реактивные двигатели. В современных реактивных двигателях в качестве первичной чаще всего используется химическая энергия. В этом случае рабочее тело представляет собой раскалённые газы - продукты сгорания химического топлива. При работе реактивного двигателя, химическая энергия сгорающих веществ преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания, а тепловая энергия горячих газов превращается в механическую энергию поступательного движения реактивной струи и, следовательно, аппарата, на котором установлен двигатель.

Слайд 7

Автомобиль с реактивным двигателем.

Слайд 8

Основной частью любого Р. д. является камера сгорания, в которой генерируется рабочее тело. Конечная часть камеры, служащая для ускорения рабочего тела и получения реактивной струи, называется реактивным соплом.

Слайд 10

Классификация. Реактивные двигатели подразделяют на 2 основных класса : воздушно-реактивные двигатели (ВРД); ракетные двигатели (РД). Существуют также комбинированные ракетные двигатели, представляющие собой как бы сочетание обоих основных типов

Слайд 11

Воздушно-реактивные двигатели. Все ВРД - тепловые двигатели, рабочее тело которых образуется при реакции окисления горючего вещества кислородом воздуха. Поступающий из атмосферы воздух составляет основную массу рабочего тела ВРД. Т. о., аппарат с ВРД несёт на борту источник энергии (горючее), а большую часть рабочего тела черпает из окружающей среды. В отличие от ВРД все компоненты рабочего тела РД находятся на борту аппарата, оснащенного РД. Отсутствие движителя, взаимодействующего с окружающей средой, и наличие всех компонентов рабочего тела на борту аппарата делают РД единственно пригодным для работы в космосе.

Слайд 12

Первые открытия. Принцип реактивного движения известен очень давно. Родоначальником реактивного двигателя можно считать шар Герона. Твёрдотопливные ракетные двигатели - пороховые ракеты появились в Китае в 10 в. н. э. На протяжении сотен лет такие ракеты применялись сначала на Востоке, а затем в Европе как фейерверочные, сигнальные, боевые.

Слайд 13

В 1903 К. Э. Циолковский в работе "Исследование мировых пространств реактивными приборами" впервые в мире выдвинул основные положения теории жидкостных ракетных двигателей и предложил основные элементы устройства РД на жидком топливе. Первые советские жидкостные ракетные двигатели - ОРМ, ОРМ-1, ОРМ-2 были спроектированы В. П. Глушко и под его руководством созданы в 1930-31 в Газодинамической лаборатории (ГДЛ).

Слайд 14

В 1926г. Р. Годдард произвёл запуск ракеты на жидком топливе. Впервые электротермический РД был создан и испытан Глушко в ГДЛ в 1929-33гг. В 1939г. в СССР состоялись испытания ракет с прямоточными воздушно-реактивными двигателями конструкции И. А. Меркулова. Первая схема турбореактивного двигателя была предложена русским инженером Н. Герасимовым в 1909г.

Слайд 15

В 1939г. на Кировском заводе в Ленинграде началась постройка турбореактивных двигателей конструкции А. М. Люльки. Испытаниям созданного двигателя помешала Великая Отечественная война 1941-45гг. В 1941г. впервые был установлен на самолёт и испытан турбореактивный двигатель.

Слайд 16

Лазерные реактивные двигатели. Лазерные реактивные двигатели (ЛРД) являются новым типом двигателей, которые могут быть использованы для разработки таких аппаратов, как сверхвысотные беспилотные самолеты, ракетоносители, космические аппараты (КА). ЛРД могут использоваться для перевода КА с околоземной орбиты на геостационарную, коррекции орбит КА и их ориентации.

Слайд 17

Идея использования лазерной реактивной тяги для осуществления полета летательных аппаратов начала разрабатываться в начале 70-х годов. Главным отличием и одним из преимуществ лазерной тяги по сравнению с традиционными способами создания реактивной тяги является то, что она формируется за счет энергии удаленного источника. Это приводит к значительному уменьшению общей массы аппарата и увеличению доли полезной нагрузки в общей массе аппарата. Макет аэрокосмического лазерного реактивного двигателя для полетных экспериментов

Слайд 18

Лазерная тяга характеризуется высоким удельным импульcом по сравнению с традиционными ракетными двигателями при достаточно высоких значениях тяги. В ФГУП НИИКИ ОЭП разрабатывается аэрокосмический лазерный реактивный двигатель (АКЛРД). Проведены успешные эксперименты по демонстрационному полету аппарата с макетом аэрокосмического лазерного реактивного двигателя. Макет АЛКРД на стартовой площадке при воздействии одиночного импульса СО2 лазера

Слайд 19

Демонстрационные эксперименты с макетом c общей массой 150 г, движущейся по наклонной трассе, показали следующие характеристики : максимальная тяга - 1,5 Н максимальная скорость аппарата - 5 м/с максимальное ускорение аппарата - 5 м/с2 максимальный удельный импульс отдачи - 25 дин/Вт при средней мощности лазерного излучения 5 кВт Фотография светового следа за аппаратом с макетом АКЛРД, полученная с большой экспозицией

Слайд 20

Настоящее время проводятся исследования: по разработке оптических концентраторов лазерного излучения и реактивных сопел; физико-химических процессов взаимодействия лазерного излучения с различными веществами СНО-химического состава; газодинамических процессов формирования тяги в лазерно-химических реактивных двигателях.