Po čiurkšle suprantamas judėjimas, kai viena jo dalis tam tikru greičiu atsiskiria nuo kūno. Susidaranti jėga veikia pati. Kitaip tariant, jai trūksta net menkiausio kontakto su išoriniais kūnais.
Reaktyvinis variklis gamtoje
Per vasaros atostogas pietuose beveik kiekvienas iš mūsų, maudydamasis jūroje, susitiko su medūzomis. Tačiau mažai žmonių pagalvojo apie tai, kad šie gyvūnai juda taip pat, kaip ir reaktyvinis variklis. Tokio vieneto veikimo principą gamtoje galima pastebėti perkeliant kai kurių rūšių jūrinį planktoną ir laumžirgių lervas. Be to, šių bestuburių efektyvumas dažnai yra didesnis nei techninių priemonių.
Kas dar gali parodyti, kaip veikia reaktyvinis variklis? Kalmarai, aštuonkojai ir sepijos. Panašų judesį atlieka ir daugelis kitų jūrinių moliuskų. Paimkite, pavyzdžiui, sepijas. Ji paima vandenį į savo žiaunų ertmę ir energingai išmeta per piltuvą, kurį nukreipia atgal arba į šoną. Kuriamemoliuskas gali judėti teisinga kryptimi.
Reaktyvinio variklio veikimo principo galima laikytis ir judant lašinius. Šis jūrų gyvūnas ima vandenį į plačią ertmę. Po to jo kūno raumenys susitraukia, išstumdami skystį pro nugaroje esančią angą. Susidariusios srovės reakcija leidžia lajui judėti į priekį.
Jūros raketos
Tačiau kalmarai pasiekė didžiausią tobulumą reaktyvinėje navigacijoje. Atrodo, kad net pati raketos forma nukopijuota iš šios jūros gyvybės. Judėdamas mažu greičiu, kalmaras periodiškai sulenkia savo rombo formos peleką. Tačiau greitam metimui jis turi panaudoti savo „reaktyvinį variklį“. Verta išsamiau apsvarstyti visų jo raumenų ir kūno veikimo principą.
Kalmarai turi savotišką mantiją. Tai raumenų audinys, kuris supa jo kūną iš visų pusių. Judėdamas gyvūnas į šią mantiją įsiurbia didelį kiekį vandens, staigiai išstumdamas čiurkšlę per specialų siaurą antgalį. Tokie veiksmai leidžia kalmarams trūkčioti atgal iki septyniasdešimties kilometrų per valandą greičiu. Judėjimo metu gyvūnas surenka visus savo dešimt čiuptuvų į ryšulį, kuris suteikia kūnui supaprastintą formą. Antgalis turi specialų vožtuvą. Gyvūnas jį paverčia raumenų susitraukimo pagalba. Tai leidžia jūros gyvybei pakeisti kryptį. Vairo vaidmenį kalmarų judesių metu taip pat atlieka jo čiuptuvai. Jis nukreipia juos į kairę arba dešinę, žemynarba aukštyn, lengvai išvengiant susidūrimų su įvairiomis kliūtimis.
Yra kalmarų rūšis (stenoteuthys), kuriai priklauso geriausio lakūno tarp vėžiagyvių titulas. Apibūdinkite reaktyvinio variklio veikimo principą – ir suprasite, kodėl, vaikydamasis žuvis, šis gyvūnas kartais iššoka iš vandens, net užlipęs ant per vandenyną plaukiančių laivų denius. Kaip tai atsitinka? Pilotinis kalmaras, būdamas vandens stichijoje, jam išvysto maksimalią reaktyvinę trauką. Tai leidžia jam skristi virš bangų iki penkiasdešimties metrų atstumu.
Jei laikytume reaktyvinį variklį, kurio gyvūno veikimo principą galima paminėti plačiau? Tai, iš pirmo žvilgsnio, maišyti aštuonkojai. Jų plaukikai ne tokie greiti kaip kalmarai, tačiau iškilus pavojui greičio gali pavydėti net patys geriausi sprinteriai. Biologai, tyrinėję aštuonkojų migraciją, nustatė, kad jie juda taip, kaip veikia reaktyvinis variklis.
Gyvūnas, kiekviena iš piltuvo išleista vandens srove, trūkčioja du ar net du su puse metro. Tuo pat metu aštuonkojis plaukia savotiškai – atgal.
Kiti reaktyvinio varymo pavyzdžiai
Augalų pasaulyje yra raketų. Reaktyvinio variklio principą galima pastebėti, kai net ir labai lengvu prisilietimu „pamišęs agurkas“dideliu greičiu atšoka nuo kotelio, tuo pačiu atmesdamas lipnų skystį su sėklomis. Tuo pačiu metu pats vaisius skrenda nemažą atstumą (iki 12 m) priešinga kryptimi.
Taip pat galima laikytis reaktyvinio variklio veikimo principo,būdamas v altyje. Jei iš jo į vandenį tam tikra kryptimi bus metami sunkūs akmenys, tai prasidės judėjimas priešinga kryptimi. Raketinio reaktyvinio variklio veikimo principas yra toks pat. Tik ten vietoj akmenų naudojamos dujos. Jie sukuria reaktyviąją jėgą, kuri užtikrina judėjimą tiek ore, tiek išretėjusioje erdvėje.
Fantastinės kelionės
Žmonija jau seniai svajojo skristi į kosmosą. Tai liudija mokslinės fantastikos rašytojų darbai, siūlę įvairias priemones šiam tikslui pasiekti. Pavyzdžiui, prancūzų rašytojo Hercule'o Savignino istorijos herojus Cyrano de Bergerac mėnulį pasiekė geležiniu vežimėliu, virš kurio nuolatos buvo išmestas stiprus magnetas. Tą pačią planetą pasiekė ir garsusis Miunhauzenas. Milžiniškas pupelės stiebas padėjo jam keliauti.
Reaktyvinis variklis buvo naudojamas Kinijoje jau pirmajame tūkstantmetyje prieš Kristų. Tuo pat metu bambukiniai vamzdeliai, kurie buvo pripildyti parako, tarnavo kaip savotiškos raketos pramogoms. Beje, Niutono sukurtas pirmojo automobilio mūsų planetoje projektas taip pat buvo su reaktyviniu varikliu.
RD sukūrimo istorija
Tik XIX a. Žmonijos svajonė apie kosmosą pradėjo įgyti konkrečių bruožų. Juk būtent šiame amžiuje rusų revoliucionierius N. I. Kibalchichas sukūrė pirmąjį pasaulyje lėktuvo su reaktyviniu varikliu projektą. Visus dokumentus surašė Narodnaja Volja kalėjime, kur jis atsidūrė po pasikėsinimo į Aleksandrą. Bet, deja, 1881-04-03 dKibalchichas buvo įvykdytas, o jo idėja nebuvo praktiškai įgyvendinta.
XX a. pradžioje. idėją panaudoti raketas skrydžiams į kosmosą iškėlė rusų mokslininkas K. E. Ciolkovskis. Pirmą kartą jo darbas, kuriame matematinės lygties pavidalu aprašomas kintamos masės kūno judėjimas, buvo paskelbtas 1903 m. Vėliau mokslininkas sukūrė pačią reaktyvinio variklio, varomo skystu kuru, schemą.
Be to, Ciolkovskis išrado daugiapakopę raketą ir iškėlė idėją sukurti tikrus kosminius miestus artimoje Žemės orbitoje. Ciolkovskis įtikinamai įrodė, kad vienintelė priemonė skrydžiams į kosmosą yra raketa. Tai yra, aparatas su reaktyviniu varikliu, pripildytas degalų ir oksidatoriaus. Tik tokia raketa gali įveikti gravitaciją ir skristi už Žemės atmosferos ribų.
Kosmoso tyrinėjimai
Periodiniame leidinyje „Mokslinė apžvalga“publikuotas Ciolkovskio straipsnis įtvirtino mokslininko, kaip svajotojo, reputaciją. Niekas rimtai nežiūrėjo į jo argumentus.
Ciolkovskio idėją įgyvendino sovietų mokslininkai. Vadovaujami Sergejaus Pavlovičiaus Korolevo, jie paleido pirmąjį dirbtinį Žemės palydovą. 1957 m. spalio 4 d. šis aparatas buvo pristatytas į orbitą raketa su reaktyviniu varikliu. RD darbas buvo pagrįstas cheminės energijos, kuri degalais perduodama į dujų srautą, pavertimu kinetine energija. Šiuo atveju raketa juda priešinga kryptimi.kryptis.
Reaktyvinis variklis, kurio principas naudojamas daugelį metų, pritaikomas ne tik astronautikoje, bet ir aviacijoje. Bet dažniausiai jis naudojamas raketoms paleisti. Juk tik RD gali perkelti įrenginį erdvėje, kurioje nėra terpės.
Skystas reaktyvinis variklis
Tie, kurie iššovė šaunamąjį ginklą ar tiesiog stebėjo šį procesą iš šalies, žino, kad yra jėga, kuri tikrai atstums vamzdį atgal. Be to, su didesne mokesčio suma grąža tikrai padidės. Reaktyvinis variklis veikia taip pat. Jo veikimo principas panašus į tai, kaip statinė stumiama atgal veikiant karštų dujų srovei.
Kalbant apie raketą, procesas, kurio metu mišinys užsidega, yra laipsniškas ir nenutrūkstamas. Tai paprasčiausias kieto kuro variklis. Jis gerai žinomas visiems raketų modeliuotojams.
Skystojo kuro reaktyviniame variklyje (LPRE) darbiniam skysčiui arba stūmimo srovei sukurti naudojamas mišinys, sudarytas iš degalų ir oksidatoriaus. Paskutinis, kaip taisyklė, yra azoto rūgštis arba skystas deguonis. LRE kuras yra žibalas.
Reaktyvinio variklio veikimo principas, kuris buvo pirmuosiuose pavyzdžiuose, buvo išsaugotas iki šių dienų. Tik dabar jis naudoja skystą vandenilį. Kai ši medžiaga oksiduojama, specifinis impulsas padidėja 30%, palyginti su pirmaisiais skystojo kuro raketų varikliais. Verta pasakyti, kad idėja naudoti vandenilį buvopasiūlė pats Ciolkovskis. Tačiau sunkumai dirbant su šia itin sprogia medžiaga tuo metu buvo tiesiog neįveikiami.
Koks yra reaktyvinio variklio veikimo principas? Kuras ir oksidatorius patenka į darbo kamerą iš atskirų bakų. Tada komponentai paverčiami mišiniu. Jis dega, išskirdamas didžiulį šilumos kiekį, esant dešimčių atmosferų slėgiui.
Komponentai į reaktyvinio variklio darbo kamerą patenka įvairiais būdais. Oksidatorius čia įvedamas tiesiogiai. Bet degalai keliauja ilgesniu keliu tarp kameros sienelių ir purkštuko. Čia jis pašildomas ir, jau esant aukštai temperatūrai, per daugybę purkštukų išmetamas į degimo zoną. Be to, purkštuko suformuota srovė išsiveržia ir suteikia orlaiviui stūmimo momentą. Taip galite pasakyti, koks reaktyvinis variklis turi veikimo principą (trumpai). Šiame aprašyme nepaminėta daug komponentų, be kurių LRE veikimas būtų neįmanomas. Tarp jų yra kompresoriai, reikalingi įpurškimui reikalingam slėgiui sukurti, vožtuvai, tiekimo turbinos ir kt.
Šiuolaikinis naudojimas
Nepaisant to, kad reaktyviniam varikliui dirbti reikia daug degalų, raketų varikliai ir šiandien tarnauja žmonėms. Jie naudojami kaip pagrindiniai varomieji varikliai nešančiosiose raketose, taip pat įvairių erdvėlaivių ir orbitinių stočių manevriniai varikliai. Aviacijoje naudojami kitokio tipo riedėjimo takai, kurių eksploatacinės charakteristikos šiek tiek skiriasi irdizainas.
Aviacijos plėtra
Nuo XX amžiaus pradžios iki Antrojo pasaulinio karo pradžios žmonės skraidė tik propeleriniais lėktuvais. Šiuose įrenginiuose buvo įrengti vidaus degimo varikliai. Tačiau pažanga nestovi vietoje. Sukūrus jį, atsirado poreikis sukurti galingesnius ir greitesnius orlaivius. Tačiau čia lėktuvų konstruktoriai susiduria su iš pažiūros neišsprendžiama problema. Faktas yra tas, kad net šiek tiek padidėjus variklio galiai, orlaivio masė žymiai padidėjo. Tačiau išeitį iš susidariusios situacijos rado anglas Frankas Willas. Jis sukūrė iš esmės naują variklį, vadinamą reaktyviniu. Šis išradimas davė galingą impulsą aviacijos plėtrai.
Orlaivio reaktyvinio variklio veikimo principas panašus į gaisrinės žarnos veikimo principus. Jo žarna turi kūginį galą. Ištekėdamas pro siaurą angą, vanduo žymiai padidina jo greitį. Tokiu atveju sukuriama priešslėgio jėga yra tokia stipri, kad ugniagesys sunkiai gali išlaikyti žarną rankose. Toks vandens elgesys taip pat gali paaiškinti orlaivio reaktyvinio variklio veikimo principą.
Kirtynių riedėjimo keliai
Šio tipo reaktyvinis variklis yra paprasčiausias. Galite įsivaizduoti kaip vamzdį su atvirais galais, kuris sumontuotas judančioje plokštumoje. Priešais jo skerspjūvis plečiasi. Dėl šios konstrukcijos įeinančio oro greitis sumažėja, o slėgis didėja. Plačiausias tokio vamzdžio taškasyra degimo kamera. Čia įpurškiamas kuras, o po to sudeginamas. Toks procesas prisideda prie susidariusių dujų kaitinimo ir stipraus jų išsiplėtimo. Taip sukuriama reaktyvinio variklio trauka. Jį gamina visos tos pačios dujos, kai jos su jėga išsiveržia iš siauro vamzdžio galo. Būtent ši trauka priverčia lėktuvą skristi.
Naudojimo problemos
Sramjet varikliai turi tam tikrų trūkumų. Jie gali dirbti tik judančiame orlaivyje. Ramybės orlaivio negalima suaktyvinti tiesioginio srauto riedėjimo keliais. Norint pakelti tokį orlaivį į orą, reikia bet kokio kito užvedimo variklio.
Problemų sprendimas
Turboreaktyvinio tipo orlaivio reaktyvinio variklio veikimo principas, neturintis tiesioginio srauto riedėjimo tako trūkumų, leido orlaivių konstruktoriams sukurti pažangiausią orlaivį. Kaip veikia šis išradimas?
Pagrindinis turboreaktyvinio variklio elementas yra dujų turbina. Su jo pagalba įjungiamas oro kompresorius, per kurį suslėgtas oras nukreipiamas į specialią kamerą. Produktai, gauti deginant kurą (dažniausiai žibalą), patenka ant turbinos menčių, kurios ją varo. Be to, oro ir dujų srautas patenka į purkštuką, kur jis įsibėgėja iki didelio greičio ir sukuria didžiulę reaktyvinio srauto traukos jėgą.
Galios padidėjimas
Reaktyvioji traukos jėga galižymiai padidės per trumpą laiką. Tam naudojamas papildomas deginimas. Tai papildomo kuro kiekio įpurškimas į dujų srautą, išeinantį iš turbinos. Nepanaudotas deguonis turbinoje prisideda prie žibalo degimo, o tai padidina variklio trauką. Važiuojant dideliu greičiu jo vertės padidėjimas siekia 70%, o važiuojant mažu greičiu - 25-30%.
