Unter Strahl wird eine Bewegung verstanden, bei der sich einer seiner Teile mit einer bestimmten Geschwindigkeit vom Körper löst. Die resultierende Kraft wirkt von alleine. Mit anderen Worten, ihr fehlt der geringste Kontakt zu äußeren Körpern.
Jetantrieb in der Natur
Während eines Sommerurlaubs im Süden traf fast jeder von uns beim Schwimmen im Meer auf Quallen. Aber nur wenige Menschen dachten darüber nach, dass sich diese Tiere wie ein Düsentriebwerk bewegen. Das Funktionsprinzip einer solchen Einheit in der Natur kann beobachtet werden, wenn einige Arten von Meeresplankton und Libellenlarven bewegt werden. Zudem ist die Effizienz dieser Wirbellosen oft höher als die technischer Mittel.
Wer kann sonst zeigen, wie ein Düsentriebwerk funktioniert? Tintenfisch, Tintenfisch und Tintenfisch. Eine ähnliche Bewegung machen viele andere Meeresmollusken. Nehmen Sie zum Beispiel Tintenfisch. Sie nimmt Wasser in ihre Kiemenhöhle und wirft es energisch durch einen Trichter aus, den sie nach hinten oder zur Seite richtet. Dabeidie Molluske kann sich in die richtige Richtung bewegen.
Das Funktionsprinzip eines Strahltriebwerks lässt sich auch beim Bewegen des Schmalzes beobachten. Dieses Meerestier nimmt Wasser in einen weiten Hohlraum auf. Danach ziehen sich die Muskeln seines Körpers zusammen und drücken die Flüssigkeit durch das Loch im Rücken heraus. Die Reaktion des entstehenden Strahls lässt den Talg vorwärts wandern.
Seeraketen
Aber Tintenfische haben die größte Perfektion in der Jet-Navigation erreicht. Sogar die Form der Rakete selbst scheint von diesem besonderen Meeresleben kopiert zu sein. Wenn sich der Tintenfisch mit niedriger Geschwindigkeit bewegt, biegt er regelmäßig seine rautenförmige Flosse. Aber für einen schnellen Wurf muss er sein eigenes "Düsentriebwerk" verwenden. Es lohnt sich, das Funktionsprinzip all seiner Muskeln und seines Körpers genauer zu betrachten.
Tintenfische haben einen besonderen Mantel. Das ist das Muskelgewebe, das seinen Körper von allen Seiten umgibt. Während der Bewegung saugt das Tier eine große Menge Wasser in diesen Mantel und stößt einen scharfen Strahl durch eine spezielle schmale Düse aus. Solche Aktionen ermöglichen es Tintenfischen, sich mit Geschwindigkeiten von bis zu siebzig Stundenkilometern ruckartig rückwärts zu bewegen. Während der Bewegung sammelt das Tier alle seine zehn Tentakel zu einem Bündel, was dem Körper eine stromlinienförmige Form verleiht. Die Düse hat ein spezielles Ventil. Das Tier dreht es mit Hilfe der Muskelkontraktion. Dies ermöglicht es dem Meeresleben, die Richtung zu ändern. Die Rolle des Lenkrads bei den Bewegungen des Tintenfischs spielen auch seine Tentakel. Er lenkt sie nach links oder rechts, nach untenoder nach oben, um Kollisionen mit verschiedenen Hindernissen leicht auszuweichen.
Es gibt eine Tintenfischart (Stenoteuthys), die den Titel des besten Piloten unter den Schalentieren trägt. Beschreiben Sie das Funktionsprinzip eines Düsentriebwerks - und Sie werden verstehen, warum dieses Tier bei der Jagd nach Fischen manchmal aus dem Wasser springt und sogar auf die Decks von Schiffen gelangt, die über den Ozean segeln. Wie passiert es? Pilot-Tintenfisch, der sich im Wasserelement befindet, entwickelt für ihn maximalen Strahlschub. Damit kann er die Wellen in einer Entfernung von bis zu fünfzig Metern überfliegen.
Wenn wir ein Strahltriebwerk betrachten, welches Funktionsprinzip könnte mehr erwähnt werden? Dies sind auf den ersten Blick ausgebeulte Tintenfische. Ihre Schwimmer sind nicht so schnell wie Tintenfische, aber bei Gefahr können sie selbst die besten Sprinter um ihre Schnelligkeit beneiden. Biologen, die die Migration von Oktopussen untersucht haben, haben herausgefunden, dass sie sich wie ein Strahltriebwerk bewegen.
Das Tier macht bei jedem Wasserstrahl, der aus dem Trichter geworfen wird, einen Ruck von zwei oder sogar zweieinhalb Metern. Gleichzeitig schwimmt der Oktopus auf eine eigenartige Weise - rückwärts.
Weitere Beispiele für Strahlantrieb
Es gibt Raketen in der Welt der Pflanzen. Das Prinzip eines Strahltriebwerks lässt sich beobachten, wenn die „verrückte Gurke“schon bei ganz leichter Berührung mit hoher Geschwindigkeit vom Stiel abprallt und gleichzeitig die klebrige Flüssigkeit mit Kernen abstößt. Gleichzeitig fliegt der Fötus selbst eine beträchtliche Strecke (bis zu 12 m) in die entgegengesetzte Richtung.
Das Prinzip des Strahltriebwerks lässt sich auch beobachten,während auf dem Boot. Wenn schwere Steine in einer bestimmten Richtung ins Wasser geworfen werden, beginnt die Bewegung in die entgegengesetzte Richtung. Das Funktionsprinzip eines Raketenstrahltriebwerks ist dasselbe. Nur dort werden Gase anstelle von Steinen verwendet. Sie erzeugen eine Reaktionskraft, die sowohl in der Luft als auch im verdünnten Raum für Bewegung sorgt.
Fantastische Reisen
Die Menschheit träumt schon lange davon, in den Weltraum zu fliegen. Dies wird durch die Werke von Science-Fiction-Autoren belegt, die eine Vielzahl von Mitteln anboten, um dieses Ziel zu erreichen. Zum Beispiel erreichte der Held der Geschichte des französischen Schriftstellers Hercule Savignin, Cyrano de Bergerac, den Mond auf einem Eisenkarren, über den ständig ein starker Magnet geschleudert wurde. Auch das berühmte Münchhausen erreichte denselben Planeten. Eine riesige Bohnenstange half ihm bei der Reise.
Düsenantriebe wurden in China bereits im ersten Jahrtausend v. Chr. verwendet. Gleichzeitig dienten Bambusröhren, die mit Schießpulver gefüllt waren, als eine Art Raketen zum Spaß. Übrigens war das von Newton geschaffene Projekt des ersten Autos auf unserem Planeten auch mit einem Strahltriebwerk.
Geschichte der Entstehung von RD
Nur im 19. Jh. Der Menschheitstraum vom Weltall nahm konkrete Züge an. Schließlich schuf der russische Revolutionär N. I. Kibalchich in diesem Jahrhundert das weltweit erste Projekt eines Flugzeugs mit Düsentriebwerk. Alle Papiere wurden von einem Narodnaya Volya im Gefängnis erstellt, wo er nach dem Attentat auf Alexander landete. Aber leider am 03.04.1881Kibalchich wurde hingerichtet, und seine Idee fand keine praktische Umsetzung.
Anfang des 20. Jhs. Die Idee, Raketen für Flüge ins All einzusetzen, wurde vom russischen Wissenschaftler K. E. Tsiolkovsky vorgebracht. Zum ersten Mal wurde seine Arbeit, die eine Beschreibung der Bewegung eines Körpers mit variabler Masse in Form einer mathematischen Gleichung enthielt, 1903 veröffentlicht. Später entwickelte der Wissenschaftler das eigentliche Schema eines Strahltriebwerks, das mit flüssigem Treibstoff angetrieben wurde.
Außerdem erfand Tsiolkovsky eine mehrstufige Rakete und brachte die Idee vor, echte Weltraumstädte in einer erdnahen Umlaufbahn zu schaffen. Tsiolkovsky hat überzeugend bewiesen, dass das einzige Mittel für den Weltraumflug eine Rakete ist. Das heißt, eine mit einem Strahltriebwerk ausgestattete Vorrichtung, die mit Kraftstoff und einem Oxidationsmittel betankt wird. Nur eine solche Rakete ist in der Lage, die Schwerkraft zu überwinden und über die Erdatmosphäre hinauszufliegen.
Weltraumforschung
Ein Artikel von Tsiolkovsky, der in der Zeitschrift "Scientific Review" veröffentlicht wurde, begründete den Ruf des Wissenschaftlers als Träumer. Niemand nahm seine Argumente ernst.
Ziolkowskis Idee wurde von sowjetischen Wissenschaftlern umgesetzt. Unter der Leitung von Sergei Pavlovich Korolev starteten sie den ersten künstlichen Erdsatelliten. Am 4. Oktober 1957 wurde dieser Apparat von einer Rakete mit Strahltriebwerk in die Umlaufbahn gebracht. Die Arbeit des RD basierte auf der Umwandlung chemischer Energie, die vom Kraftstoff auf den Gasstrahl übertragen wird, in kinetische Energie umzuwandeln. In diesem Fall bewegt sich die Rakete in die entgegengesetzte Richtung. Richtung.
Das Strahltriebwerk, dessen Prinzip seit vielen Jahren verwendet wird, findet seine Anwendung nicht nur in der Raumfahrt, sondern auch in der Luftfahrt. Aber vor allem wird es zum Starten von Raketen verwendet. Schließlich ist nur der RD in der Lage, das Gerät in einen Raum zu bewegen, in dem sich kein Medium befindet.
Flüssigstrahltriebwerk
Wer einmal eine Schusswaffe abgefeuert oder diesen Vorgang einfach nur von der Seite beobachtet hat, weiß, dass es eine Kraft gibt, die den Lauf mit Sicherheit zurückdrücken wird. Darüber hinaus wird die Rendite mit einer größeren Ladungsmenge sicherlich steigen. Das Düsentriebwerk funktioniert genauso. Das Funktionsprinzip ähnelt dem Zurückschieben des Laufs unter Einwirkung eines Strahls heißer Gase.
Wie bei der Rakete ist der Prozess, während dessen die Mischung gezündet wird, allmählich und kontinuierlich. Dies ist der einfachste Festbrennstoffmotor. Er ist allen Raketenmodellbauern wohlbekannt.
In einem Flüssigtreibstoffstrahltriebwerk (LPRE) wird ein Gemisch aus Treibstoff und Oxidationsmittel verwendet, um ein Arbeitsfluid oder einen Schubstrahl zu erzeugen. Das letzte ist in der Regel Salpetersäure oder flüssiger Sauerstoff. Der Treibstoff im LRE ist Kerosin.
Das Funktionsprinzip des Düsentriebwerks, das in den ersten Mustern steckte, ist bis heute erh alten geblieben. Erst jetzt nutzt es flüssigen Wasserstoff. Wenn dieser Stoff oxidiert wird, erhöht sich der spezifische Impuls um 30 % im Vergleich zu den ersten Flüssigtreibstoff-Raketentriebwerken. Es ist erwähnenswert, dass die Idee, Wasserstoff zu verwenden, warvon Tsiolkovsky selbst vorgeschlagen. Allerdings waren die damaligen Schwierigkeiten bei der Arbeit mit diesem hochexplosiven Stoff einfach unüberwindbar.
Wie funktioniert ein Strahltriebwerk? Kraftstoff und Oxidationsmittel gelangen aus getrennten Tanks in die Arbeitskammer. Als nächstes werden die Komponenten in eine Mischung überführt. Es brennt und setzt eine enorme Hitze unter einem Druck von mehreren zehn Atmosphären frei.
Bauteile gelangen auf unterschiedlichen Wegen in den Arbeitsraum eines Strahltriebwerks. Das Oxidationsmittel wird hier direkt eingebracht. Der Kraftstoff legt jedoch einen längeren Weg zwischen den Wänden der Kammer und der Düse zurück. Hier wird es erhitzt und mit bereits hoher Temperatur durch zahlreiche Düsen in die Verbrennungszone geschleudert. Außerdem bricht der durch die Düse gebildete Strahl aus und verleiht dem Flugzeug ein Schubmoment. So können Sie das Funktionsprinzip eines Strahltriebwerks (kurz) erkennen. Diese Beschreibung erwähnt viele Komponenten nicht, ohne die der Betrieb des LRE unmöglich wäre. Darunter die Kompressoren, die zur Erzeugung des für die Einspritzung erforderlichen Drucks, Ventile, Versorgungsturbinen usw. benötigt werden.
Moderne Verwendung
Trotz der Tatsache, dass der Betrieb eines Düsentriebwerks eine große Menge Treibstoff erfordert, dienen Raketentriebwerke den Menschen auch heute noch. Sie werden als Hauptantriebsmotoren in Trägerraketen sowie als Rangiermotoren für verschiedene Raumfahrzeuge und Orbitalstationen eingesetzt. In der Luftfahrt werden andere Arten von Rollbahnen verwendet, die leicht unterschiedliche Leistungsmerkmale und habendesign.
Entwicklung der Luftfahrt
Vom frühen 20. Jahrhundert bis zum Ausbruch des Zweiten Weltkriegs flogen die Menschen nur in Propellerflugzeugen. Diese Geräte waren mit Verbrennungsmotoren ausgestattet. Der Fortschritt blieb jedoch nicht stehen. Mit seiner Entwicklung bestand die Notwendigkeit, leistungsstärkere und schnellere Flugzeuge zu entwickeln. Hier stehen Flugzeugkonstrukteure jedoch vor einem scheinbar unlösbaren Problem. Tatsache ist, dass selbst bei einer leichten Steigerung der Motorleistung die Masse des Flugzeugs erheblich zugenommen hat. Den Ausweg aus der geschaffenen Situation fand jedoch der Engländer Frank Will. Er schuf einen grundlegend neuen Motor namens Jet. Diese Erfindung gab der Entwicklung der Luftfahrt einen starken Impuls.
Das Funktionsprinzip eines Flugzeugstrahltriebwerks ähnelt dem eines Feuerwehrschlauchs. Sein Schlauch hat ein verjüngtes Ende. Das Wasser, das durch eine schmale Öffnung herausfließt, erhöht seine Geschwindigkeit erheblich. Die dabei entstehende Gegendruckkraft ist so stark, dass der Feuerwehrmann den Schlauch kaum in den Händen h alten kann. Dieses Verh alten von Wasser kann auch das Funktionsprinzip eines Flugzeugstrahltriebwerks erklären.
Richtungsrollwege
Diese Art von Strahltriebwerk ist die einfachste. Sie können es sich in Form eines Rohrs mit offenen Enden vorstellen, das auf einer sich bewegenden Ebene installiert ist. Vor seinem Querschnitt erweitert. Aufgrund dieser Konstruktion verringert die einströmende Luft ihre Geschwindigkeit und ihr Druck steigt. Die breiteste Stelle eines solchen Rohresist der Brennraum. Hier wird der Kraftstoff eingespritzt und dann verbrannt. Ein solcher Prozess trägt zur Erwärmung der gebildeten Gase und ihrer starken Ausdehnung bei. Dadurch entsteht der Schub eines Strahltriebwerks. Es wird von allen gleichen Gasen erzeugt, wenn sie mit Gew alt aus dem schmalen Ende des Rohres platzen. Es ist dieser Schub, der das Flugzeug zum Fliegen bringt.
Benutzungsprobleme
Sramjet-Triebwerke haben einige Nachteile. Sie können nur an dem Flugzeug arbeiten, das sich bewegt. Ein ruhendes Flugzeug kann nicht durch Rollwege mit direkter Strömung aktiviert werden. Um ein solches Flugzeug in die Luft zu heben, wird ein anderes Starttriebwerk benötigt.
Problemlösung
Das Funktionsprinzip eines Düsentriebwerks eines Turbojet-Flugzeugs, das die Mängel einer Rollbahn mit direkter Strömung nicht aufweist, ermöglichte es den Flugzeugkonstrukteuren, die fortschrittlichsten Flugzeuge zu entwickeln. Wie funktioniert diese Erfindung?
Das Hauptelement eines Strahltriebwerks ist eine Gasturbine. Mit seiner Hilfe wird ein Luftkompressor aktiviert, durch den die Druckluft in eine spezielle Kammer geleitet wird. Die bei der Verbrennung von Brennstoff (normalerweise Kerosin) gewonnenen Produkte fallen auf die Schaufeln der Turbine, die sie antreibt. Außerdem gelangt der Luftgasstrom in die Düse, wo er auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt und eine enorme Strahlschubkraft erzeugt.
Leistungssteigerung
Reaktive Schubkraft kannin kurzer Zeit stark ansteigen. Dazu wird eine Nachverbrennung verwendet. Es ist das Einspritzen einer zusätzlichen Kraftstoffmenge in den aus der Turbine austretenden Gasstrom. Ungenutzter Sauerstoff in der Turbine trägt zur Verbrennung von Kerosin bei, was den Triebwerksschub erhöht. Bei hohen Geschwindigkeiten erreicht der Wertanstieg 70% und bei niedrigen Geschwindigkeiten 25-30%.
