Что является нагревателем в ракетном двигателе самолета

Что является нагревателем и что холодильником в ракетном двигателе?

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для публикации ответа на этот вопрос.

решение вопроса

Связанных вопросов не найдено

• Все категории
• экономические 43,679
• гуманитарные 33,657
• юридические 17,917
• школьный раздел 612,488
• разное 16,911

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

2.1. Ракетный двигатель как тепловая машина летательного аппарата

Источник энергии РД — химическая энергия, преобразующаяся в тепловую энергию вследствие превращения (окисления) веществ топлива. Рабочим телом РД являются газообразные продукты сгорания топлива. Характерным для всех РД на химическом топливе является совмещение источника энергии и рабочего тела — при сгорании топлива энергия передается продуктам сгорания (рабочему телу), в чем состоит принципиальное отличие от ЯРД, например.

Ракетные топлива по своей сути используют экзотермическую реакцию горения — взаимодействие окислительных и горючих химических элементов их веществ происходит с выделением теплоты.

РД работает следующим образом: в камере сгорания (корпусе двигателя) при сгорании топлива генерируется рабочее тело с определенным значением энтальпии продуктов сгорания при некотором давлении. При течении рабочего тела по соплу происходит преобразование тепловой энергии в кинетическую энергию рабочего тела, возникает тяга двигателя, являющаяся причиной механического движения ЛА.

Тогда по своей сути РД есть тепловая машина. При наступлении стационарного значения давления после выхода двигателя на режим внутреннюю полость двигателя, содержащую рабочее тело, можно рассматривать как равновесную термодинамическую систему идеального газа, адиабатическую по отношению к окружающей среде и не испытывающую воздействие полей силы тяжести, а также электромагнитных полей. Напомним некоторые положения технической термодинамики:

— идеальный газ — модельное представление реального газа, в котором пренебрегают размерами частиц и их взаимодействием на расстоянии, а учитывают только их упругие столкновения при сохранении энергии движения частиц и их суммарного импульса;

— термодинамические параметры рассматриваемой системы — свойства системы, однозначно определяющие ее состояние:

механические: давление и удельный объем,

термические: температура, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия. Рабочее тело РД как идеальный газ описывается уравнением состояния

В РД происходит непрерывное преобразование энергии топлива в кинетическую энергию истекающей струи (генерация рабочего тела — истечение), этот процесс по аналогии со всеми тепловыми машинами можно рассматривать циклическим — непрерывное превращение тепловой энергии в работу. В качестве примера рассмотрим идеальный термодинамический цикл ЖРД (рис. 2.1). Объем жидкого топлива пренебрежимо мал по сравнению с объемом продуктов сгорания, так как жидкость практически несжимаема в интервале давлений p₁—p₂. Поэтому объемом подаваемого топлива и работой сжатия пренебрегают. Тогда изохорный процесс 1-2 сжатия и подачи топлива совпадает с осью ординат. В камере сгорания топливо сгорает при постоянном давлении (2-3) и рабочее тело получает теплоту q₁. Газообразные продукты сгорания при движении по соплу расширяются, в соответствии с показателем процесса расширения γ (3-4), до давления р₄, принимаемому равным давлению окружающей двигатель среды. При этом давлении и происходит отдача теплоты q₂ в окружающую среду.

Термический коэффициент полезного действия РД как тепловой машины

Следовательно, необходимо организовать процессы генерации и истечения рабочего тела таким образом, чтобы температура на срезе сопла имела наименьшее значение, а в камере сгорания двигателя — наибольшее. Но с позиций УБР, для разгона которой и создаются РД, роль термического к.п.д. не столь очевидна, как в обычных тепловых двигателях. Для ЛА главным является достижение заданного значения конечной скорости — очень важно знать массовые затраты на конструкцию для достижения высоких энергетических показателей, т.е. цену за разгон рабочего тела. На величину тяги ДУ влияет соотношение давлений потока на срезе сопла и окружающей среды и пр.

Что является нагревателем рабочим телом и холодильником в реактивном двигателе?

0 0

Ответы на вопрос

0 0

В реактивном двигателе, таком как реактивный самолет или ракета, рабочим телом, которое служит нагревателем, является топливо. Топливо сжигается внутри сгорания воздуха или кислорода, создавая высокотемпературные газы, которые затем выбрасываются из сопла со скоростью, создавая тягу.

Однако реактивные двигатели не имеют холодильника в привычном смысле. Холодильник используется для охлаждения или обеспечения низкой температуры в системе. Вместо этого, в реактивных двигателях используется принцип обратного цикла — цикла Брэе-Бриджмена. Этот цикл включает в себя расширение горячих газов через сопло, что вызывает понижение давления и температуры газов. Это позволяет использовать часть энергии газов для создания тяги и охлаждения самого двигателя. Таким образом, в реактивном двигателе происходит внутреннее охлаждение, но без применения холодильника, как в классическом смысле.

0 0

Как это работает. Ракетный двигатель

Полеты в космос, одно из самых вдохновляющих достижений человечества, невозможны без ракетного двигателя. С одной стороны, принцип его работы максимально прост, а с другой – всего несколько стран могут похвастаться ракетными двигателями собственного производства.

С момента старта Гагарина и по сей день все российские космонавты поднимаются с поверхности Земли двигателями РД-107/108. Серийное производство этих исключительно надежных двигателей продолжается на самарском предприятии Ростеха «ОДК-Кузнецов». Рассказываем о том, как устроен и работает космический двигатель-долгожитель РД-107/108.

Космически просто

И правда, объяснить принцип действия реактивных двигателей, к которым относятся и ракетные двигатели, можно даже ребенку. Для этого достаточно отпустить надутый воздушный шарик, который под влиянием выталкиваемого воздуха полетит в противоположном направлении. Движение и шарика, и ракеты происходит согласно третьему закону Ньютона: действию всегда есть равное и противоположное противодействие. Действие из ничего не возникает. Чтобы обеспечить действие, требуется энергия. В шарике это потенциальная энергия сжатого, в меру возможностей ваших легких, воздуха. Отличие ракеты заключается в том, что для выхода за пределы атмосферы требуется выбрасывать большие массы вещества с очень большой скоростью, что требует подвода огромного количества энергии. Это и делает ракетный двигатель.

Фото: Космический центр «Восточный» / Роскосмос

Самым распространенным типом двигателей для космических программ сегодня являются жидкостные ракетные двигатели (ЖРД), в которых в качестве топлива используются жидкие горючее и окислитель. К этому типу относится и российский РД-107/108.

Жидкостные двигатели – на сегодняшний момент самые мощные и универсальные ракетные двигатели, с помощью которых совершается большинство полетов в космос. Они отличаются высоким удельным импульсом, то есть при меньшей массе израсходованного топлива создают большую тягу. Кроме того, ЖРД позволяют активно управлять уровнем тяги и могут использоваться много раз. При этом по сравнению с другими видами ракетных двигателей, например твердотопливными, они значительно сложнее и дороже, поэтому основная их сфера применения – космонавтика и обеспечение выведения орбитальных и межпланетных аппаратов.

Как работает жидкостный ракетный двигатель

Чтобы получить полезное действие, достаточное для прорыва в космос, нужно получить большое количество энергии − эффективно сжечь большое количество топлива. Как известно, любой процесс горения представляет собой химическую реакцию окисления. И если на Земле для других видов тепловых двигателей в качестве окислителя можно использовать атмосферный кислород, то для ракетного двигателя, и тем более в космосе, окислитель и горючее надо иметь непосредственно на ракете, и лучше всего в максимально плотном и удобном для подачи жидком виде. В РД-107/108 в качестве окислителя используется жидкий кислород, а в качестве горючего – керосин.

Фото: Объединенная двигателестроительная корпорация

В камере сгорания подаваемые специальными насосами в нужном количестве и с необходимым давлением окислитель и горючее смешиваются и сгорают. Горячие (с температурой в несколько тысяч градусов) продукты сгорания в конструкции особого профиля – сверхзвуковом сопле Лаваля – разгоняются до многократно сверхзвуковых скоростей и уходят в пространство. Если умножить сумму секундных расходов масс горючего и окислителя на скорость выхода продуктов сгорания из сопла, можно в первом приближении получить силу тяги двигателя. Так, в общих чертах, можно описать схему работы жидкостного ракетного двигателя.

Устройство РД-107/108

Двигатель РД-107/108 состоит из четырех камер сгорания, турбонасосного агрегата, газогенератора, испарителя азота для наддува баков ракеты и комплекта агрегатов автоматики. Для управления полетом ракеты на двигателях имеются рулевые камеры: два на РД-107 и четыре на РД-108.

Несоизмеримые с возможностями существующих металлов температуры горения и продуктов сгорания, большое количество выделяемого тепла требуют охлаждения стенок камеры сгорания и сопла. В РД-107/108 эта инженерная задача решается двухстеночной конструкцией камеры сгорания и сопла и организацией охлаждения стенки со стороны горячего тракта подачей горючего (керосина) в камеру сгорания через межстеночные пространства.

Вторая особенность РД-107/108 − открытая схема сброса генераторного газа. Окислитель и горючее хранятся в отдельных баках и подаются в систему с помощью турбонасосного агрегата (ТНА). Для привода насосов горючего и окислителя используется турбина, в качестве рабочего тела для которой используется парогаз – продукт каталитического разложения пероксида водорода. Выхлопы турбины выбрасываются за срез сопла.

Рекордсмен космоса

Разработка двигателей РД-107 и РД-108 проходила в 1954–1957 годах под руководством выдающегося конструктора Валентина Глушко. Двигатели предназначались для первой в мире межконтинентальной баллистической ракеты Р-7, модификация которой в 1957 году доставила в космос первый искусственный спутник Земли. В 1961 году двигатели обеспечили первый полет человека в космос. На протяжении более 60 лет российские ракеты «Союз» поднимаются в небо с помощью двигателей РД-107/108 и их модификаций. Серийное производство двигателей налажено на самарском заводе «ОДК-Кузнецов», входящем в Объединенную двигателестроительную корпорацию Ростеха.

Программа РД-107/108 продолжает развиваться, создаются новые модификации – всего разработано 18 вариантов для различных программ. Сегодня модификациями двигательных установок РД-107А/РД-108А оснащаются I и II ступени всех ракет-носителей среднего класса типа «Союз». Все пилотируемые и до 80% грузовых космических кораблей в России взлетают благодаря этим двигателям.

РД-107/108 уже поставил свой космический рекорд по долголетию. Конечно, когда-нибудь и его время пройдет, но сегодня запас для совершенствования двигателя еще не исчерпан.