Aplicarea mișcării jetului în natură
Utilizarea propulsiei cu jet în tehnologie
Jet Propulsion "Rocket Intercontinental"
Baza fizică a funcționării motorului cu jet
Clasificarea motoarelor cu reacție și caracteristicile utilizării acestora
Caracteristicile proiectării și creării unei aeronave
Lista literaturii utilizate
Omul a vrut mereu să învețe cum să zboare.
Visul lui sa implinit recent - a fost construit un avion. Dar o persoană se dezvoltă și visele sale se dezvoltă. În loc de nori, o persoană dorea să se ridice la stele. Acest vis este posibil numai datorită existenței în natură a mișcării cu jet. Studiul propulsiei cu jet este important pentru progresul științei.
Dezvoltând știința în această direcție, vom merge treptat la visul nostru.
Mișcarea jetului este mișcarea corpului, cauzată de separarea de el de o anumită viteză a unei părți din acesta. Mișcarea cu jet este descrisă pornind de la legea conservării momentului.
mișcarea reactivă acum utilizate în avioane, rachete și proiectile spațiale tind caracatiță, calmar, sepie, meduze - toate fără excepție utilizate pentru răspunsul înot (retur) jetul de apă evacuate.
Exemple de propulsie cu jeturi pot fi găsite și în lumea plantelor.
În țările din sud, o plantă numită "castravete nebun" crește. Trebuie doar să atingă ușor fructele coapte similare cu castraveți ca bounces de pe tulpină și prin deschiderea de fantana fetale la o viteză de 10 m / s lichidul se îndepărtează de semințe.
Aplicarea mișcării jetului în natură
Propulsia cu jet de apă este folosită de multe moluște - caracatițe, calmar, sepie. De exemplu, scallopul de moluște se mișcă înainte datorită forței reactive a jetului de apă evacuat din cochilie cu o contracție ascuțită a lambelor sale.
Sepia, ca cele mai multe cefalopode, se mișcă în apă în felul următor. Aplică apă în cavitatea ghirlandei prin fanta laterală și o pâlnie specială în fața corpului și apoi eliberează puternic un jet de apă prin pâlnie. Sosele dirijează tubul de pâlnie în lateral sau în spate și rapid stoarce apă din ea, se poate deplasa în direcții diferite.
Salpa este un animal marin cu un corp transparent, în timp ce se mișcă primind apă prin deschizătura din față, cu apă care intră într-o cavitate largă, în interiorul căreia se introduc chibritele în diagonală. De îndată ce animalul ia o gură mare de apă, gaura se închide. Apoi, mușchii longitudinali și transversali ai salpa se contractă, întregul corp se contractează și apa este împinsă prin orificiul din spate. Reacția jetului scurs împinge salpa înainte. Cel mai interesant este motorul cu jet de calmar. Calmarul este cel mai mare locuitor al nevertebratelor din adâncurile oceanului. Squid a ajuns la cea mai înaltă perfecțiune în navigarea cu jet. Ei chiar copiază corpul cu formele lor externe. Cunoscând legea conservării momentului, vă puteți schimba viteza de mișcare într-un spațiu deschis. Dacă vă aflați într-o barcă și aveți mai multe pietre grele, aruncând pietre într-o anumită direcție, vă veți deplasa în direcția opusă. Același lucru se va întâmpla și în spațiul cosmic, dar motoarele cu jet sunt folosite pentru acest lucru.
jet de propulsie
Utilizarea propulsiei cu jet în tehnologie
La sfârșitul primului mileniu al anului, China a inventat o propulsie cu jet care a alimentat rachete - tuburi de bambus umplut cu praf de pușcă, au fost de asemenea folosite ca distracție. Unul dintre primele proiecte de mașini a fost și cu un motor cu reacție și acest proiect a aparținut lui Newton.
El a arătat că singurul aparat capabil să depășească forța gravitației este o rachetă, adică dispozitiv cu un motor cu jet folosind combustibil și oxidant, localizat pe aparatul în sine. rachete sovietice în primul rând pentru a ajunge pe Lună, încercuite luna si fotografiat invizibil sa de pe Pământ, primul pentru a ajunge planeta Venus și luate pe instrumentele sale de suprafață științifice. În 1986, două nave spațiale sovietice „Vega-1“ și „Vega-2“, la interval de aproape explorat cometa Halley se apropie de Soare la fiecare 76 de ani.
Jet Propulsion "Rocket Intercontinental"
Omenirea a visat dintotdeauna că va călători în spațiu. Scriitorii - scriitori de știință, oameni de știință, visători, au oferit o varietate de mijloace pentru a atinge acest obiectiv. Dar singurul mijloc la dispoziția unei persoane cu care să depășească puterea gravitației și să zboare spre spațiu timp de multe secole nu a putut fi inventat de vreun om de știință sau de scriitor științific. KE Tsiolkovsky - fondatorul teoriei zborurilor spațiale.
Pentru prima dată, visul și dorința multor oameni, pentru prima dată a fost în măsură să aducă la realitate savantul rus Konstantin Tsiolkovsky (1857-1935), care a arătat că singura mașină capabilă de a depăși forța gravitației - o rachetă, el a fost primul care a furniza dovezi științifice cu privire la posibilitatea de a folosi racheta pentru a zbura în spațiu , dincolo de atmosfera terestră și de alte planete ale sistemului solar. Rachetul Tsiolkovsky a numit dispozitivul cu un motor cu jet folosind combustibilul și oxidantul pe el.
După cum se știe din cursul fizicii, o lovitură de la o armă este însoțită de un recul. Conform legilor lui Newton, un glonț și un pistol ar fi împrăștiate în direcții diferite, la aceeași viteză, dacă ar avea aceeași masă. Masele de gaze aruncate creează o forță reactivă, prin care se poate asigura mișcarea, atât în aer, cât și într-un spațiu fără aer, astfel că există recul. Cu cât este mai mare forța reculului prin umărul nostru, cu atât este mai mare masa și viteza gazelor care se epuizează și, în consecință, cu cât reacția pistolului este mai puternică, cu atât forța reactivă este mai mare. Aceste fenomene se explică prin legea conservării impulsului: suma vectorială (geometrică) a momentei corpurilor care alcătuiesc sistemul închis rămâne constantă pentru orice mișcări și interacțiuni ale corpurilor sistemului.
KE Tsiolkovsky a derivat o formulă care ne permite să calculam viteza maximă pe care o rachetă o poate dezvolta. Iată formula
Aici vmax este viteza maximă a rachetei, v0 este viteza inițială, vr este viteza ieșirii gazelor din duza, m este masa inițială a combustibilului și M este masa rachetei goale. Așa cum se poate observa din formula, această viteză maximă realizabilă depinde în primul rând de viteza de ieșire a gazelor din duza, care, la rândul ei, depinde în primul rând de tipul combustibilului și de temperatura jetului de gaz. Cu cât este mai mare temperatura, cu atât viteza este mai rapidă. Deci, pentru rachete, trebuie să selectați cel mai caloric combustibil, care oferă cea mai mare cantitate de căldură. De asemenea, rezultă din formula că această viteză depinde de masa inițială și finală a rachetei, adică din ce parte a greutății sale se află combustibilul și care - la inutil (în ceea ce privește viteza de zbor) design: corpul, mecanismele etc.
Această formulă Tsiolkovski este fundația pe care se construiește întregul calcul al rachetelor moderne. Raportul dintre masa de combustibil și masa rachetei de la capătul motorului (adică, în esență, față de greutatea unei rachete goale) se numește numărul Tsiolkovsky.
Concluzia principală a acestei formule este că în spațiul fără aer racheta va dezvolta o viteză mai mare, cu atât mai mare este viteza de ieșire de gaze și cu atât mai mare este numărul lui Tsiolkovski.
Astfel, am obținut că viteza maximă realizabilă a unei rachete depinde în primul rând de viteza de ieșire a gazelor din duza. Iar viteza de scurgere a gazelor duzei depinde, în schimb, de tipul de combustibil și de temperatura jetului de gaz. Prin urmare, cu cât este mai mare temperatura, cu atât viteza este mai rapidă. Apoi, pentru o adevărată rachetă trebuie să ridicați cel mai caloric combustibil, dând cea mai mare cantitate de căldură. Conform formulei arată că, printre altele, viteza rachetelor depinde de masa inițială și finală a rachetei, din care o parte din greutatea sa cade pe combustibil și care - pe inutil (în termeni de viteză a aerului) structura: un mecanism de corp, și așa mai departe. d.
Baza fizică a funcționării motorului cu jet
În centrul motoarelor moderne cu reacție puternică de diferite tipuri este principiul reacției directe, adică principiul creării unei forțe motrice (sau a presiunii) sub forma reacției (recul) a jetului de "substanță de lucru" care iese din motor, de regulă - gaze fierbinți.
În toate motoarele există două procese de conversie a energiei. În primul rând, energia chimică a combustibilului este transformată în energia termică a produselor de combustie, iar apoi energia termică este utilizată pentru realizarea lucrărilor mecanice. Astfel de motoare includ motoare cu piston de mașini, locomotive diesel, turbine cu abur și gaze ale centralelor electrice etc. După ce motorul fierbinte a format gaze fierbinți, care conțin o mare energie termică, această energie trebuie transformată într-o energie mecanică. După ce motoarele sunt în ordine și de a realiza un lucru mecanic, ceva „în mișcare“, alimentat, tot la fel, fie că este vorba dinam la cererea completată cu desene de putere, locomotive, masina sau avionul. Pentru a transforma energia termică a gazelor în gaze mecanice, volumul lor ar trebui să crească. Cu această extindere, gazele funcționează, pe care se consumă energia lor internă și termică.
Duză de jet poate avea diferite forme și, în plus, un design diferit, în funcție de tipul de motor. Principalul lucru este viteza cu care gazele curg din motor. Dacă acest debit nu depășește viteza cu care undele sonore se propagă în gazele scurgeri, atunci duza este o secțiune de tub simplu sau cilindrică îngustă. Dacă viteza de ejecție ar trebui să depășească viteza sunetului, duza este în formă de tub expandabil sau prima formă conică, iar pentru extinderea numai în tubul într-o astfel de formă așa cum este arătat de teorie și experiență, este posibil să se disperseze gazul la etapa viteze supersonice peste „bariera de sunet“.
Clasificarea motoarelor cu reacție și caracteristicile utilizării acestora
Cu toate acestea, acest trunchi puternic, principiul reacției directe, a dat naștere la o coroană mare de familie cu jet de „arbore genealogic“. Să se familiarizeze cu ramurile principale ale coroanei sale, încoronând "trunchiul" reacției directe. Curând, după cum puteți vedea pe imaginea (vezi. De mai jos), acest butoi este împărțit în două părți, așa cum au fost, divizat de un fulger. Ambele trunchiuri noi sunt decorate în mod egal cu coroane puternice. Această diviziune se datorează faptului că toate motoarele cu reacție "chimică" sunt împărțite în două clase, în funcție de utilizarea aerului înconjurător pentru munca lor sau nu. În motorul beskompressornom de alt tip, flux paralel, iar acest lucru nu este chiar un grilaj de supapă, iar presiunea crește camera de ardere, ca urmare a presiunii dinamice, adică, frânarea unui contracurent de aer care intră în motor în zbor. Se înțelege că o astfel de motor este capabil să funcționeze numai atunci când aeronava este deja zboară la o viteză suficient de mare, parcare, el nu se dezvolta forța de tracțiune. Dar, la o viteză foarte mare, de 4-5 ori mai mare decât viteza sunetului, motorul statoreactor dezvoltă o forță foarte mare și consumă mai puțin combustibil decât orice alt motor cu jet de „chimic“ în aceste condiții. De aceea, motoarele cu curgere directă.
Caracteristicile proiectării și creării unei aeronave
Aerodinamica - știința mișcării corpurilor în aer - reprezintă aviația teoretică de bază. Fără succesul aerodinamicii, dezvoltarea rapidă a aviației, atât de caracteristică a timpului nostru, nu ar fi posibilă. Dar succesele aerodinamicii ar fi fost de neconceput fără efectuarea de studii experimentale bazate pe utilizarea de tuneluri de vânt, care permite de a face simularea zborului aeronavei, ținând cont de teoria similitudinii, ca urmare, produsul testat a fost fixat staționar și RAM-aer pe ea. Dimensiunile dispozitivului de admisie a aerului, numărul, natura amplasamentului, condițiile de funcționare a schimba în mod semnificativ condițiile de curgere și proprietățile aerodinamice ale aeronavei, care, la rândul său afectează tracțiunea și caracteristicile economice ale motoarelor.
Pentru a asigura cel puțin pierderea de presiune totală, creând astfel cele mai bune dispozitive de admisie condițiile de funcționare a motorului de aer trebuie să fie plasat pe o aeronavă, astfel încât acestea să nu umbră aripi, pene și alte împinge părțile sale se confruntă cu proeminente, adică, că, în zona de intrare în fluxul dispozitivului de admisie a aerului se confruntă cu cele mai puțin vozmuscheniyaS posibile în acest scop nu este de dorit să plaseze dispozitivul de admisie a aerului în apropierea suprafeței carcasei la o distanță mare de prova, în cazul în care canalul de intrare se află în zona stratului limită cu o grosime suficient de mare și aerul de intrare va avea o mare pierdere de presiune totală
Forma sistemului aerodinamic al unei aeronave cu un motor cu reacție depinde de amplasarea dispozitivelor de admisie a aerului. Cu o îndepărtare mare a prizei de aer din nasul aeronavei, dispozitivele de aspirare a stratului de frontieră trebuie să fie prevăzute în fața intrării în acesta. Este posibil să luați secțiunea de admisie a orificiului de admisie a aerului dincolo de stratul de frontieră. Toate acestea împiedică scurgerea aerului și reduce performanțele prizei de aer.
Pentru a reduce pierderea de presiune a aerului care intră în motor, și de a îmbunătăți eficiența dispozitivelor sale de admisie a aerului cu motoare pot fi aranjate într-o nacela pe aripi sau pilonilor speciale. În acest caz, stabilitatea cozii este asigurată pentru a crește stabilitatea și a îmbunătăți manevrabilitatea.
În prezent, datorită multor oameni de știință din întreaga lume, studiul propulsiei cu jet este avansat, dar cât de avansat și cât de mulți sunt lăsați la sfârșitul căii pe care nimeni nu o știe. Omul era deja în spațiu, dar simte și știe că nu a văzut o miliarde din ceea ce ar vrea să vadă. Prin urmare, avem ceva de luptat, iar daca in viata exista un scop, atunci inseamna ca nu are sens
Lista literaturii utilizate
Gel'fer Ya M. Legi privind conservarea. - M. Nauka, 1967.
Kuzov K. Lumea fără forme. - M .: Lumea, 1976.
Enciclopedie pentru copii. - Editura M. a Academiei de Științe a URSS, 1959.
Găzduit pe Allbest.ur
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: