Воздушно реактивный двигатель принцип работы

Воздушно реактивный двигатель принцип работы

1 слайд. Заголовок

2 слайд. Тема работы. В данной работе будет представлено описание и свойства гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Подробное их изучение поможет оптимизировать сверхзвуковые технологии для их дальнейшего применения в тех или иных целях.

3 слайд. Основные проблемы. Для достижения наибольшего успеха в создании сверхзвуковых летательных аппаратов необходимо решить ряд ключевых проблем, в том числе:

— разработка прямоточного двигателя со сверхзвуковой скоростью потока в камере сгорания

— обеспечение теплозащиты поверхности ГЛА

Для этого необходимо иметь максимально точное представление о состоянии и эволюции течения в пограничном слое на внешней поверхности ГЛА и в канале силовой установки

4 слайд. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель. ПВРД – воздушно-реактивный двигатель прямой реакции, это значит, что тяга создается за счет реактивной струи, истекающей из сопла. Его особенностью является самая простая конструкция в классе ВРД. Сжатие воздуха происходит только за счет скоростного напора, а тепло подводится в камеру при постоянном давлении. Отсюда следует зависимость эффективности ПВРД от скорости и полная неработоспособность при нулевой скорости.

5 слайд. Принцип действия ПВРД. Повышение давления газа возникает за счет торможения встречного потока воздуха. Кинетическая энергия воздуха преобразуется во внутреннюю, что и приводит к повышению температуры и давления.

Далее сжатый воздух нагревается в камере сгорания за счет окисления подаваемого в него топлива. Затем происходит сжатие рабочего тела в сопле, ускорение и истечение со скоростью, выше скорости воздуха встречного потока, что и создает реактивную тягу

6 слайд. Гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель. Отличается от ПВРД тем, что работает на сверхзвуковых скоростях. Диапазон рабочей скорости оценивается в 12-14 M. М- число Маха. Такие скорости больше характерны для ракет, однако в отличии от них, данный тип двигателя в качестве окислителя использует атмосферу.

7 слайд. Схема. Любой гиперзвуковой ПВРД имеет топливные форсунки, камеру сгорания, сопло и воздухозаборник, который сжимает входящий поток воздуха

8 слайд. Конструкция и основные сложности. При разработке конструкции необходимо решить и/или учесть следующие проблемы:
Уменьшение трения
Эффективное впрыскивание и смешивание топлива
Поддержание постоянной скорости сгорания
Минимальная скорость работы
Конструкция ГПВРД преследует цель уменьшения трения, а не увеличения тяги. Связано это с тем, что кинетическая энергия воздуха при таких высоких скоростях гораздо выше энергии от сжигания топлива.
Помимо этого проблемой является управление потоком внутри камеры сгорания. На сверхзвуковых скоростях нет обратного распространения процессов в камере сгорания, что делает невозможным регулирование тяги изменением размера входа в сопло. Также газ должен эффективно смешиваться с топливом и иметь достаточно времени для сгорания. Для этого необходимо максимально оптимизировать впрыск и смешивание топлива, как и порядок его впрыскивания.
Необходимость поддержания постоянной скорости сгорания накладывает ограничения на условия, при которых ГПВРД может функционировать. Необходимо поддерживать определенную высоту, скорость, динамическое давление.
Также поток газа должен сохранять свою сверхзвуковую скорость на всем пути ГПВРД для сохранения его свойств и устойчивости. Это определяет минимальную скорость работы данного двигателя.

9 слайд. Удельный импульс. Удельный импульс часто используют, как оценку эффективности двигателя. Удельный импульс ГПВРД обратно пропорционален скорости и высоты полета. Он имеет максимальное значение при минимальной скорости.

10 слайд. Преимущества и недостатки.
Преимущества:
Простота конструкции
Длительная и устойчивая работа
Большая дальность и скорость полета
Недостатки:
Необходимость эффективной охладительной системы и теплозащиты
Ограничения на траекторию полета
Необходимость в дополнительной двигательной системе для достижения минимальной рабочей скорости
Сложность испытаний

11 слайд. Плазменные двигатели. Космические плазменные двигатели разделяют на 3 типа:
Двигатель Холла
Ионный двигатель
VASIMR.
Принцип работы перспективных плазменных двигателей заключается в следующем: Электрическое и магнитное поле преобразовывают газ в плазму, а затем разгоняют ее до сверхзвуковых скоростей, создавая тягу.
Плазма – частично или полностью ионизированный газ. В данном случае ионизация происходит с помощью электромагнитного поля: напряженность поля достаточна для того, чтобы «выбить» электрон с внешних оболочек атомов газа.
В качестве рабочего тела обычно используют ксенон или криптон.
Двигатель Холла

12 слайд. Итоги. Как видно, недостатков у гиперзвукового ПВРД на данный момент больше преимуществ. Связаны они, в основном, с ограничениями нынешних технологий и недостаточной изученности вопроса. Поэтому до полного введения данной технологии на постоянное использование нужно решить ряд сложных технических проблем.

Воздушно реактивный двигатель принцип работы

Существующие авиационные двигатели дороги, сложны в изготовлении и эксплуатации, а также энерго неэффективны и дальнейшее усложнение их, с целью повышения КПД, становиться экономически не оправдано.Идеи и принципы, реализованные в существующих типах авиационных двигателях — это первая половины двадцатого века. Существует несколько основных типов авиационных двигателей, которые в своем диапазоне скоростей по эффективности превосходят другие.

1.Турбовинтовые двигатели эффективные на малых скоростях до 900 км/час, при приближении к скорости звука (1М), эффективность их стремится к нулю.

2.Турбореактивные двухконтурные двигатели эффективные при скоростях до 2М, дальнейшее увеличении скорости снижает их эффективность.

3.Прямоточный воздушно – реактивный двигатель (ПВРД) эффективный при сверхзвуковых скоростях свыше 3М. В ПВРД сгорание топлива происходит в потоке воздуха, проходящем через движитель (трубу). В ПВРД для создания тяги необходим набегающий на двигатель поток. Внутреннее устройство трубы, являющейся движителем ПВРД, в данном проекте не рассматривается.

4.Ракетно-прямоточный двигатель (РПД), эффективный на сверхзвуковых скоростях и представляет собой двигатель прямоточной схемы, в воздушном контуре которого установлены ракетные двигатели. Газообразные продукты первичного сгорания топлива в камере ракетного двигателя истекают из его сопла в прямоточный воздушный тракт непосредственно за диффузором. Реактивные газы, обладающие высокой температурой и большой кинетической энергией, смешиваются с воздухом в камере эжектора, повышая его давление и температуру. Подмешивание атмосферного воздуха к реактивной струе позволяет увеличить импульс последней.

Проблема решается следующим образом.

Наиболее близким аналогом универсальному авиационному двигателю может быть ракетно – прямоточный двигатель, в котором устраняются неэффективные решения.

Эжектор заменяется суперэжектором, в котором безударно складывается работа двух потоков, а не их импульсы, как в эжекторе. Ракетный двигатель в РПД заменяется камерой сгорания, в которую нагнетается компрессором воздух и подаётся топливо из системы топливоподачи. Универсальный авиационный двигатель объединяет в себе все лучшее из существующих авиационных двигателей и заменяет их по энергоэффективности на всех диапазонах скоростей. У ниверсальный авиационный двигатель – это тепловой двигатель третьего тысячелетия, в котором достигается наивысший теоретический КПД. Высокий КПД достигается за счет высоких начальных параметров рабочего тела, температура которого достигает 2700°К. В суперэжекторе (движителе) энергия продуктов сгорания напрямую преобразуется в работу, выполняющей всасывание и сжатие атмосферного потока воздуха, выходящая масса которого увеличивает реактивную тягу двигателя.

Работа универсального авиационного двигателя.

Компрессор подает сжатый воздух с расчетным давлением в камеру сгорания. В камере сгорания поддерживаются максимальные параметры горения, поэтому теоретический КПД может достигать до 76%. Работа продуктов сгорания топлива в движителе (суперэжекторе) напрямую преобразуется в работу сжатого атмосферного воздуха. Управление скоростью летательного аппарата, осуществляется расходом топлива, поступающего в камеру сгорания. Преимущество универсального двигателя заключается в том, что в его конструкции, за исключением компрессора, сжимающего холодный поток воздуха нет вращающих деталей. Защита неподвижных частей камеры сгорания, газопроводов и суперэжектора от высокой температуры, решается общеизвестными методами. При расчете летательного аппарата учитывается его крейсерская скорость, которая должна достигаться при максимальных параметрах газа в камере сгорания, обеспечивающих высокую экономичность двигателя. Для дальнейшего повышения скорости полета дополнительно подаётся топливо, которое не сгорает в камере сгорания ввиду отсутствия кислорода в ней, а в виде пара, вместе с продуктами сгорания, поступает в движитель (суперэжектор), где сгорает в избыточном количестве кислорода во всасываемом потоке атмосферного воздуха. Сгорание топлива в движителе, превращает его в прямоточный воздушно – реактивный двигатель. Универсальный авиационный двигатель на больших высотах во время запредельного форсирования, когда кислород в потоке воздуха, проходящем через трубу, полностью использован, может перейти в ракетный режим, за счет выброса дополнительной массы в виде паров топлива.

Презентация по физике «Реактивные двигатели»

Новые аудиокурсы повышения квалификации для педагогов

Слушайте учебный материал в удобное для Вас время в любом месте

откроется в новом окне

Выдаем Удостоверение установленного образца:

Описание презентации по отдельным слайдам:

Реактивный двигатель — двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги посредством преобразования внутренней энергии топлива в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела. Существует два класса реактивных двигателей -воздушно-реактивные -ракетные двигатели. Что же это такое?

Реактивный двигатель был изобретен Гансом фон Охайном , выдающимся немецким инженером-конструктором и Фрэнком Уиттлом . Первый патент на работающий газотурбинный двигатель был получен в 1930 году Фрэнком Уиттлом. Однако первую рабочую модель собрал именно Охайн. История возникновения

Воздушно-реактивные двигатели — тепловые двигатели, которые используют энергию окисления горючего кислородом воздуха, забираемого из атмосферы. Рабочее тело этих двигателей представляет собой смесь продуктов горения с остальными компонентами забранного воздуха. Ракетные двигатели — содержат все компоненты рабочего тела на борту и способны работать в любой среде, в том числе и в безвоздушном пространстве. Классы реактивных двигателей

Любой реактивный двигатель должен иметь по крайней мере две составные части: Камера сгорания — в нем происходит освобождение химической энергии топлива и её преобразование в тепловую энергию газов. Реактивное сопло — в котором тепловая энергия газов переходит в их кинетическую энергию, когда из сопла газы вытекают наружу с большой скоростью, тем создавая реактивную тягу. Составные части реактивного двигателя

Основным техническим параметром, характеризующим реактивный двигатель, является тяга — усилие, которое развивает двигатель в направлении движения аппарата. Ракетные двигатели помимо тяги характеризуются удельным импульсом, являющимся показателем степени совершенства или качества двигателя. Этот показатель является также мерой экономичности двигателя. Основные технические параметры реактивного двигателя

Как же работает? Устройство реактивного двигателя достаточно просто и одновременно крайне сложно. Просто по принципу действия: забортный воздух (в ракетных двигателях – жидкий кислород) засасывается в турбину, там смешивается с топливом и сгорая, в конце турбины образует т.н. “рабочее тело” (реактивная струя), которое и двигает машину При горении топлива образуются газы, имеющие очень высокую температуру и оказывающие давление на стенки камеры. Сила давления на переднюю стенку гораздо больше, чем на заднюю, где расположено сопло. Вытекающие через сопло газы не встречают на своем пути стенку, на которую смогли бы оказать давление. В результате появляется сила , которая толкает ракету

Спасибо за внимание)

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс профессиональной переподготовки

Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации

Курс повышения квалификации

ЕГЭ по физике: методика решения задач

• Все материалы
• Статьи
• Научные работы
• Видеоуроки
• Презентации
• Конспекты
• Тесты
• Рабочие программы
• Другие методич. материалы

• Тимофеева Светлана ПавловнаНаписать 14572 27.02.2017

Номер материала: ДБ-230669

• Физика
• 8 класс
• Презентации

27.02.2017 313

27.02.2017 2098

27.02.2017 384

27.02.2017 679

27.02.2017 1122

27.02.2017 397

27.02.2017 437

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Вузы объявили дополнительный набор на первые курсы

Время чтения: 3 минуты

На заседании президиума Госсовета обсудят создание школ полного дня

Время чтения: 2 минуты

Рособрнадзор учтет предложения о совершенствовании ЕГЭ

Время чтения: 2 минуты

В России выявили 42 школы с признаками необъективной оценки

Время чтения: 1 минута

В Роспотребнадзоре уточнили требование по ношению масок учителями

Время чтения: 1 минута

Модели ЕГЭ по всем учебным предметам будут меняться с 2022 по 2024 годы

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Reaction engine/ru

Реактивный двигатель (англ. Reaction Engine) использует кинетическую энергию отбрасываемого рабочего тела для создания тяги. В отличие от воздушно-реактивных двигателей, забирающих окислитель из атмосферы, ракетный двигатель может функционировать даже там, где кислород отсутствует, а все необходимые химические компоненты для его работы (топливо и окислитель) хранятся в топливных баках и могут быть поданы в двигатель при любых условиях (даже в вакууме).

Contents

• 1 Принцип работы
• 2 Твердотопливный ракетный двигатель
  • 2.1 Преимущества
  • 2.2 Недостатки
• 3 Жидкостный ракетный двигатель
  • 3.1 Преимущества
  • 3.2 Недостатки
• 4 Ионный двигатель
  • 4.1 Преимущества
  • 4.2 Недостатки
• 5 Двигатели реактивной системы управления
• 6 Также

Принцип работы

Все реактивные двигатели «выталкивают» рабочее тело (газ) из сопел, при этом, согласно третьему закону Ньютона, «отталкиваясь» от него. Тем самым создаётся необходимое ускорение. Каждый двигатель в игре использует этот основной принцип, различаясь по:

• условиям, в которых они функционируют (воздушно-реактивным двигателям требуется кислородсодержащая атмосфера);
• по типу топлива, которое они используют (ионным двигателям требуются размещенные на аппарате баки с ксеноном);
• и по управлению в игре, которое их активирует (двигатели системы ориентации отвечают на клавиши направления, все остальные отвечают на управление дросселем).

Ракетные двигатели, в отличие от ВРД, могут работать вне атмосферы.

В игре представлено четыре типа ракетных двигателей:

• Жи́дкостный реактивный дви́гатель (ЖРД, Liquid Fiel Engine);
  • Несмотря на то, что в реальной жизни ядерный раке́тный дви́гатель (ЯРД) выделяют в отдельный класс РД, в игре он является двухкомпонентным ЖРД.
• Твердото́пливный раке́тный дви́гатель (РДТТ, ракетный двигатель твёрдого топлива, Solid Fuel Engine);
• Ионный двигатель;
• Двигатели реактивной системы управления (Reaction Control System, RCS).

Двигатели реактивной системы управления используют собственную схему управления. Все двигатели, за исключением ионного, можно причислить к химическим ракетным двигателям. Двигатели РСУ скафандра, скорее всего, используют азот в качестве рабочего тела.

Твердотопливный ракетный двигатель

Наиболее древний тип ракетных двигателей, РДТТ является также самым просто устроенным из них. Он использует неконтролируемый процесс окисления твердого топлива для создания тяги.

Преимущества

• Высокая тяговооружённость (TWR, Thrust-To-Weight ratio);
• Двигатель и резервуары компонентов объединены в один ускоритель, что понижает количество частей, упрощает структуру ракеты.

В связи с этим РДТТ используются в основном на первых ступенях запуска, где важна большая тяга, а о массе ракеты можно не беспокоиться.