Под реактивно движение се разбира, при което една от частите му се отделя от тялото с определена скорост. Получената сила действа сама. С други думи, липсва дори и най-малкият контакт с външни тела.
Реактивно задвижване в природата
По време на лятна ваканция на юг, почти всеки от нас, плувайки в морето, се срещна с медузи. Но малко хора са мислили за факта, че тези животни се движат по същия начин като реактивен двигател. Принципът на действие в природата на такава единица може да се наблюдава при преместване на някои видове морски планктон и ларви на водно конче. Освен това ефективността на тези безгръбначни често е по-висока от тази на техническите средства.
Кой друг може да демонстрира как работи реактивен двигател? Калмари, октопод и сепия. Подобно движение правят много други морски мекотели. Да вземем например сепията. Тя поема вода в хрилената си кухина и енергично я изхвърля през фуния, която насочва назад или настрани. При коетомекотелото може да се движи в правилната посока.
Принципът на работа на реактивния двигател може да се спазва и при преместване на свинската мас. Това морско животно поема вода в широка кухина. След това мускулите на тялото му се свиват, изтласквайки течността през дупката в гърба. Реакцията на получената струя позволява на лой да се придвижи напред.
Морски ракети
Но калмарите са постигнали най-голямото съвършенство в джет навигацията. Дори формата на самата ракета изглежда е копирана от този конкретен морски живот. Когато се движи с ниска скорост, калмарът периодично огъва диамантената си перка. Но за бързо хвърляне той трябва да използва собствен „реактивен двигател“. Принципът на действие на всичките му мускули и тяло си струва да се разгледа по-подробно.
Камарите имат особена мантия. Това е мускулната тъкан, която обгражда тялото му от всички страни. По време на движение животното изсмуква голям обем вода в тази мантия, като рязко изхвърля струя през специална тясна дюза. Такива действия позволяват на калмарите да се движат на тласъци назад със скорост до седемдесет километра в час. По време на движение животното събира всичките си десет пипала в сноп, което придава на тялото опростена форма. Дюзата има специален клапан. Животното го завърта с помощта на мускулна контракция. Това позволява на морския живот да промени посоката си. Ролята на волана по време на движенията на калмара играят и неговите пипала. Той ги насочва наляво или надясно, надолуили нагоре, лесно избягвайки сблъсъци с различни препятствия.
Има вид калмари (stenoteuthys), който носи титлата за най-добър пилот сред миди. Опишете принципа на работа на реактивния двигател - и ще разберете защо, преследвайки риба, това животно понякога изскача от водата, дори се качва на палубите на кораби, плаващи през океана. Как се случва? Пилотният калмар, намирайки се във водната стихия, развива максимална реактивна тяга за него. Това му позволява да лети над вълните на разстояние до петдесет метра.
Ако разгледаме реактивен двигател, принципът на действие на кое животно може да бъде споменат повече? Това са на пръв поглед торбести октоподи. Плувците им не са толкова бързи като калмарите, но в случай на опасност и най-добрите спринтьори могат да завидят на скоростта им. Биолозите, които са изследвали миграцията на октоподите, са открили, че те се движат като реактивен двигател.
Животното с всяка струя вода, изхвърлена от фунията, прави тласък от два или дори два метра и половина. В същото време октоподът плува по особен начин - назад.
Други примери за реактивно задвижване
В света на растенията има ракети. Принципът на реактивния двигател може да се наблюдава, когато дори с много леко докосване „лудата краставица“отскача от дръжката с висока скорост, като едновременно с това отхвърля лепкавата течност със семена. В същото време самият плод лети на значително разстояние (до 12 m) в обратната посока.
Може да се спазва и принципът на реактивния двигател,докато сте на лодката. Ако от него се хвърлят тежки камъни във водата в определена посока, тогава движението ще започне в обратната посока. Принципът на работа на ракетния реактивен двигател е същият. Само там вместо камъни се използват газове. Те създават реактивна сила, която осигурява движение както във въздуха, така и в разредено пространство.
Фантастични пътувания
Човечеството отдавна мечтае да полети в космоса. Това се доказва от произведенията на писатели-фантасти, които предлагаха разнообразни средства за постигане на тази цел. Например, героят на историята на френския писател Херкюле Савинин, Сирано де Бержерак, стигна до луната на желязна количка, над която непрекъснато се хвърляше силен магнит. Прочутият Мюнхаузен също стигна до същата планета. Огромен боб му помогна да направи пътуването.
Реактивното задвижване е използвано в Китай още през първото хилядолетие пр.н.е. В същото време бамбукови тръби, които бяха пълни с барут, служеха като вид ракети за забавление. Между другото, проектът на първия автомобил на нашата планета, създаден от Нютон, също беше с реактивен двигател.
История на създаването на RD
Само през 19 в. Мечтата на човечеството за космическото пространство започна да придобива конкретни черти. В крайна сметка именно през този век руският революционер Н. И. Кибалчич създава първия в света проект на самолет с реактивен двигател. Всички документи са съставени от народна воля в затвора, където той се озовава след покушението срещу Александър. Но, за съжаление, на 03.04.1881гКибалчич беше изпълнен и идеята му не намери практическо изпълнение.
В началото на 20 в. Идеята за използване на ракети за полети в космоса е предложена от руския учен К. Е. Циолковски. За първи път неговият труд, съдържащ описание на движението на тяло с променлива маса под формата на математическо уравнение, е публикуван през 1903 г. По-късно ученият разработва самата схема на реактивен двигател, задвижван от течно гориво.
Също така Циолковски изобрети многостепенна ракета и предложи идеята за създаване на истински космически градове в околоземна орбита. Циолковски убедително доказа, че единственото средство за космически полет е ракетата. Тоест апарат, оборудван с реактивен двигател, зареден с гориво и окислител. Само такава ракета е способна да преодолее гравитацията и да лети отвъд земната атмосфера.
Изследване на космоса
Една статия на Циолковски, публикувана в периодичното издание "Научен преглед", утвърди репутацията на учения като мечтател. Никой не приема аргументите му сериозно.
Идеята на Циолковски е осъществена от съветски учени. Водени от Сергей Павлович Королев, те изстреляха първия изкуствен спътник на Земята. На 4 октомври 1957 г. този апарат е доставен в орбита с ракета с реактивен двигател. Работата на RD се основаваше на преобразуване на химическа енергия, която се прехвърля от горивото към газовата струя, превръщайки се в кинетична енергия. В този случай ракетата се движи в обратна посока.посока.
Реактивният двигател, чийто принцип се използва от много години, намира своето приложение не само в космонавтиката, но и в авиацията. Но най-вече се използва за изстрелване на ракети. В крайна сметка само RD може да премести устройството в пространство, в което няма среда.
Течно-реактивен двигател
Онези, които са стреляли с огнестрелно оръжие или просто са наблюдавали този процес отстрани, знаят, че има сила, която със сигурност ще избута цевта назад. Освен това при по-голям размер на таксата възвръщаемостта със сигурност ще се увеличи. Реактивният двигател работи по същия начин. Принципът му на действие е подобен на това как цевта се избутва назад под действието на струя горещи газове.
Що се отнася до ракетата, процесът, по време на който се запалва сместа, е постепенен и непрекъснат. Това е най-простият двигател на твърдо гориво. Той е добре познат на всички ракетни моделисти.
В реактивен двигател с течно гориво (LPRE), смес, състояща се от гориво и окислител, се използва за създаване на работен флуид или изтласкваща струя. Последният, като правило, е азотна киселина или течен кислород. Горивото в LRE е керосин.
Принципът на работа на реактивния двигател, който е бил в първите образци, е запазен и до днес. Само сега използва течен водород. Когато това вещество се окисли, специфичният импулс се увеличава с 30% в сравнение с първите ракетни двигатели с течно гориво. Струва си да се каже, че идеята за използване на водород бешепредложено от самия Циолковски. Трудностите при работата с това изключително експлозивно вещество по това време обаче бяха просто непреодолими.
Какъв е принципът на работа на реактивния двигател? Горивото и окислителят влизат в работната камера от отделни резервоари. След това компонентите се превръщат в смес. Той изгаря, отделяйки огромно количество топлина под налягане от десетки атмосфери.
Компонентите влизат в работната камера на реактивния двигател по различни начини. Тук директно се въвежда окислителят. Но горивото изминава по-дълъг път между стените на камерата и дюзата. Тук той се нагрява и, вече с висока температура, се хвърля в зоната на горене през множество дюзи. Освен това струята, образувана от дюзата, избива и осигурява на самолета тласкащ момент. Ето как можете да разберете какъв е принципът на действие на реактивния двигател (накратко). Това описание не споменава много компоненти, без които работата на LRE би била невъзможна. Сред тях са компресорите, необходими за създаване на налягането, необходимо за впръскване, клапани, захранващи турбини и др.
Модерно използване
Въпреки факта, че работата на реактивния двигател изисква голямо количество гориво, ракетните двигатели продължават да служат на хората и днес. Използват се като основни задвижващи двигатели в ракети-носители, както и като маневрени двигатели за различни космически кораби и орбитални станции. В авиацията се използват други видове пътеки за рулиране, които имат малко по-различни експлоатационни характеристики идизайн.
Развитие на авиацията
От началото на 20-ти век до избухването на Втората световна война хората летяха само с витлови самолети. Тези устройства бяха оборудвани с двигатели с вътрешно горене. Напредъкът обаче не стои на едно място. С развитието му се появи необходимост от създаване на по-мощни и по-бързи самолети. Тук обаче конструкторите на самолети са изправени пред един привидно неразрешим проблем. Факт е, че дори при леко увеличаване на мощността на двигателя, масата на самолета се е увеличила значително. Изходът от създадената ситуация обаче намери англичанинът Франк Уил. Той създаде принципно нов двигател, наречен реактивен. Това изобретение даде мощен тласък на развитието на авиацията.
Принципът на работа на самолетния реактивен двигател е подобен на действието на пожарния маркуч. Маркучът му е със заострен край. Изтичайки през тесен отвор, водата значително увеличава скоростта си. Силата на противоналягане, създадена в този случай, е толкова силна, че пожарникарят трудно може да държи маркуча в ръцете си. Това поведение на водата може също да обясни принципа на действие на самолетния реактивен двигател.
Посоки за рулиране
Този тип реактивен двигател е най-простият. Можете да си го представите под формата на тръба с отворени краища, която е инсталирана върху движеща се равнина. Пред напречното му сечение се разширява. Поради тази конструкция входящият въздух намалява скоростта си и налягането му се увеличава. Най-широката точка на такава тръбае горивната камера. Това е мястото, където горивото се впръсква и след това изгаря. Такъв процес допринася за нагряването на образуваните газове и тяхното силно разширяване. Това създава тягата на реактивен двигател. Той се произвежда от всички същите газове, когато избухнат със сила от тесния край на тръбата. Именно този тласък кара самолета да лети.
Проблеми при употреба
Sramjet двигателите имат някои недостатъци. Те могат да работят само на самолета, който е в движение. Въздухоплавателно средство в покой не може да бъде активирано от пътеки за рулиране с директен поток. За да се вдигне такъв самолет във въздуха, е необходим всеки друг стартов двигател.
Решаване на проблеми
Принципът на работа на реактивния двигател на самолет от турбореактивен тип, който е лишен от недостатъците на пътеката за рулиране с директен поток, позволи на конструкторите на самолети да създадат най-модерните самолети. Как работи това изобретение?
Основният елемент в турбореактивния двигател е газовата турбина. С негова помощ се задейства въздушен компресор, преминавайки през който сгъстен въздух се насочва към специална камера. Продуктите, получени в резултат на изгарянето на гориво (обикновено керосин), попадат върху лопатките на турбината, която я задвижва. Освен това потокът въздух-газ преминава в дюзата, където се ускорява до високи скорости и създава огромна сила на тласък на струята.
Увеличение на мощността
Реактивна сила на тяга можесе увеличава значително за кратък период от време. За това се използва последващо изгаряне. Това е впръскване на допълнително количество гориво в газовия поток, излизащ от турбината. Неизползваният кислород в турбината допринася за изгарянето на керосин, което увеличава тягата на двигателя. При високи скорости увеличението на стойността му достига 70%, а при ниски скорости - 25-30%.
