Авіамодельні двигуни. Типи реактивних авіамодельних двигунів. Реактивний двигун.

        Історія реактивного двигуна.

Реактивні двигуни можуть бути датовані винаходом еоліпіла близько 150 до н.е. У цьому пристрої використовувалася енергія пара, що спрямовується через два сопла, щоб сфера швидко оберталася навколо осі. Наскільки відомо, він не використовувався для подачі механічної енергії, і практичні потенційні застосування цього винаходу не були визнані. Це вважалося просто диковинкою.

Архіт, засновник математичної механіки, як описано в працях Авла Геллія через п'ять століть після нього, вважалося, що він розробив і побудував перший штучний самохідний літальний апарат. Цей пристрій являв собою модель у формі птиці, яку рухав струмінь пари, яка, як кажуть, насправді пролетіла близько 200 метрів.

Османський Лагарі Хасан Челебі, як то кажуть, злетів у 1633 році на ракеті, що має форму конуса, а потім здійснив успішну посадку з крилами і виграв позицію. в армії Османа. Проте, по суті, це був трюк. Проблема в тому, що ракети просто надто неефективні на малих швидкостях, щоб бути корисними для авіації загального призначення.

Перший робочий імпульсний двигун був запатентований 1906 року російським інженером В.В. Караводін, який завершив працю на модель у 1907 році. Французький винахідник Жорж Марконне запатентував свій безклапанний імпульсний двигун у 1908 році, а Рамон Казанова з Ріполлі, Іспанія запатентував імпульсний двигун у Барселоні у 1917 році, побудувавши у 1913 році. Роберт Годдард винайшов імпульсний двигун у 1931 році та продемонстрував його на реактивному велосипеді. Інженер Пауль Шмідт розробив більш ефективну конструкцію, засновану на модифікації впускних клапанів (або заслінок), та у 1933 отримав урядову підтримку від Міністерства авіації Німеччини.

Рамон Казанова та сконструйований ним імпульсний двигун та запатентований у 1917 р.

Деякі ранні спроби створення повітряно-реактивних двигунів були гібридними конструкціями, в яких зовнішнє джерело енергії спочатку стискало повітря, яке потім змішувалося з паливом і спалювалося для створення реактивної тяги. В одній з таких систем, названої Secondo Campini термоструминним двигуном, але частіше моторним двигуном, повітря стискалося вентилятором, що приводиться в дію звичайним поршневим двигуном. Приклади включають Caproni Campini N.1 та японський двигун Tsu-11, призначений для встановлення на літаки-камікадзе Ohka наприкінці Другої світової війни. Жоден з них не був повністю успішним, і CC.2 виявився повільнішим, ніж та сама конструкція з традиційним двигуном і комбінацією гребного гвинта.

У 1913 р. французький аерокосмічний інженер Рене Лорін запатентував конструкцію першого у світі ПВРД, але розробити робочий прототип було неможливо, оскільки жоден з існуючих літаків було розвивати швидкість, достатню до роботи, і тому концепція залишалася теоретичною. Інженери в 1930-х роках усвідомили, що максимальна продуктивність поршневих двигунів обмежена, оскільки тягова ефективність знижувалася в міру наближення кінчиків лопат до швидкості звуку. Щоб характеристики двигуна перевищили цей бар'єр, необхідно було б знайти спосіб радикально покращити конструкцію поршневого двигуна або розробити новий тип силової установки. На це вплинули газотурбінні двигуни, які зазвичай називають «реактивними».

Проста робота ПВРД із зазначеними числами Маха потоку Реактивний двигун, розроблений для роботи на надзвукових швидкостях

 ПВРД, іноді званий літаючою димовою трубою або athodyd (аеротермодинамічний повітропровід ), являє собою різновид повітряно-реактивного двигуна, в якому використовується поступальний рух двигуна для стиснення повітря, що надходить без осьового компресора або відцентрового компресора. Оскільки ПВРД не можуть створювати тягу за нульової повітряної швидкості, вони не можуть зрушити літак з місця. Отже, транспортному засобу з прямоточним повітряно-реактивним двигуном потрібен допоміжний зліт, такий як ракетний помічник, щоб розігнати його до швидкості, при якій він починає створювати тягу. ПВРД працюють найбільш ефективно на надзвуковій швидкості біля Маху 3 (2300 миль/год; 3700 км/год). Цей тип двигуна може працювати до швидкості 6 махів (4600 миль/год; 7400 км/год).

ПВРД можуть бути особливо корисні у додатках, що вимагають невеликого та простого механізму для високошвидкісного використання, таких як ракети. У США, Канаді та Великій Британії у 1960-х роках були широко поширені системи протиракетної оборони з прямоточними повітряно-реактивними двигунами, такі як CIM-10 Bomarc та Bloodhound. Конструктори зброї прагнуть використовувати технологію ПВРД в артилерійських снарядах збільшення дальності; Вважається, що 120-мм мінометний снаряд за сприяння ПВРД здатний досягти дальності до 35 км (22 милі). Вони також успішно, хоч і неефективно, використовуються як кінцеві сопели на кінцях вертольотів роторів.

ПВРД відрізняються від імпульсних двигунів, які використовують переривчасте горіння; ПВРД використовують процес безперервного згоряння.

У міру збільшення швидкості ефективність ПВРД починає падати, оскільки температура повітря на вході збільшується через стиснення. У міру того, як температура на вході стає ближче до температури вихлопу, можна отримати менше енергії у вигляді тяги. Щоб створити корисну тягу на ще більш високих швидкостях, ПВРД необхідно модифікувати так, щоб повітря, що входить, не стискалося (і, отже, не нагрівалося) майже такою мірою. Це означає, що повітря, що проходить через камеру згоряння, як і раніше, рухається дуже швидко (щодо двигуна), фактично воно буде надзвуковим - звідси і назва ПВРД із надзвуковим згорянням, або ГПРД.

Газотурбінний двигун (ВМД) - це повітряний двигун, в якому повітря стискається нагнітачем перед спалюванням у ньому палива, а нагнітач приводиться в рух газовою турбіною, що використовує енергію нагрітих таким чином газів. Двигун внутрішнього згоряння з термодинамічний цикл Брайтона.

Тобто стиснене повітря з компресора надходить у камеру згоряння, куди подається паливо, яке згоряючи утворює газоподібні продукти з більшою енергією. Потім у газовій турбіні частина енергії продуктів згоряння перетворюється на обертання турбіни, яка витрачається на стиск повітря в компресорі. Решта енергії може передаватися на агрегат або використовуватися для створення реактивної тяги. Ця частина роботи двигуна вважається корисною. Газотурбінні двигуни мають велику питому потужність до 6 кВт/кг.

Як паливо використовується різноманітне пальне. Наприклад: бензин, гас, дизельне паливо, мазут, природний газ, суднове паливо, водяний газ, спирт та подрібнене вугілля.