Reaktyvinis variklis: ar žinojote, kokio tipo tai variklis?
Reaktyvinis variklis yra vidaus degimo variklio tipas, kuris naudoja iš variklio išeinančios medžiagos reaktyvųjį poveikį, kad judėtų priešinga kryptimi (veiksmo ir reakcijos dėsnis).
Šiame straipsnyje trumpai apžvelgsime, kaip veikia reaktyvinis variklis, jo istorija ir galimi tipai.
Turinys
Trumpai apie reaktyvinio variklio istoriją
Pirmuosius pagrindus reaktyvinių variklių realizavimui 1903 m. padėjo Konstantinas Eduardovičius Ciolkovskis. Vėliau, 1915 m., jis sukūrė raketų schemą, kurios principas naudojamas iki šiol. Tačiau reaktyviniai varikliai dėmesio sulaukė tik tarpukario metais, jiems daugiausia dėmesio skyrė vokiečiai, amerikiečiai ir rusai.
Vokietijoje po pirmųjų bandymų su miltelinių raketų varikliais konstruktoriai nusprendė pradėti bandymus su skystųjų raketų varikliais. Pirmasis sėkmingas bandymas buvo atliktas 1925 metais su ant „Opel“ automobilio sumontuotu reaktyviniu raketiniu varikliu, kuris pasiekė tuo metu negirdėtą 238 km/h greitį. Visi šie bandymai ir eksperimentai paskatino sukurti vokišką raketų programą.
Tačiau reaktyviniai varikliai pasiekė didžiausią pakilimą Antrojo pasaulinio karo metais. Per karą didžiausia pažanga buvo padaryta kuriant reaktyvinius variklius, tačiau be to, buvo sukonstruoti ir modernūs raketiniai varikliai, varę balistines V1 ir V2 raketas. Šie varikliai buvo pagaminti Vokietijoje.
Remiantis vokiečių tyrimais iš Antrojo pasaulinio karo, kitais metais po karo buvo įgyvendinti kiti reaktyvinių variklių projektai. Po Antrojo pasaulinio karo prasidėjo ne tik lenktynės dėl kosmoso, bet ir ginklavimosi varžybos. Daugelis vokiečių mokslininkų buvo pakviesti į JAV dirbti kosminėje programoje „Apollo“ mainais į malonę už karo nusikaltimus.
Šiandien reaktyvinis variklis yra daugelio orlaivių ir kosminių technologijų varomoji jėga. Tarp moderniausių šiandieninių reaktyvinių variklių galime priskirti traukos variklius su viršgarsiniu vidiniu srautu, joninius raketinius variklius ir lazerinius reaktyvinius variklius.
Reaktyvinis variklis ir jo tipai:
- Raketinis variklis
- Reaktyvinis variklis
- Traukos variklis
- Impulsinis variklis
- Hidroreaktyvinis variklis
- Joninis variklis
Prie dažniausiai naudojamų reaktyvinių variklių galime priskirti reaktyvinius ar raketinius variklius.
Raketos variklis:
Raketinis variklis yra reaktyvaus variklio tipas, kurio veikimui neturi įtakos išorinė aplinka, nes šio variklio rezervuare yra ne tik kuras, bet ir oksidatorius. Raketos variklis veikia veikimo ir reakcijos principu. Deginant darbinei medžiagai susidaro išmetamosios dujos, kurios dideliu greičiu palieka variklio išleidimo antgalį.
Raketinis variklis: kokio tipo tai degimo variklis?
Taigi išmetamųjų dujų reakcijos poveikis veikia variklį priešingos krypties jėga, taigi ir mašiną, prijungtą prie variklio. Paprasčiau tariant, mašina, prie kurios pritvirtintas šis variklis, varoma priešinga kryptimi, nei išmetamosios dujos palieka variklio išleidimo antgalį.
Dėl to, kad šis variklis turi savo energijos šaltinį, jis gali veikti ir kosmose (vakuume). Šiandien plačiausiai naudojami raketiniai varikliai yra varomi kietuoju arba skystuoju kuru.
Reaktyvinis variklis:
Reaktyvinis variklis yra reaktyvinio variklio tipas, kuris pirmiausia naudojamas aviacijoje. Šio tipo varikliai veikia veikimo ir reakcijos principu, kaip ir raketinis variklis, o tai reiškia, kad iš variklio išeinančios išmetamosios dujos varikliui veikia priešingos krypties jėgą ir taip varo į priekį.
Reaktyvinio variklio priekinėje dalyje yra įleidimo įtaisas, per kurį į variklį tiekiamas oras, kuris yra įsiurbiamas ir suspaudžiamas naudojant kompresorių. Po suspaudimo oras pašildomas ir keliauja į degimo kamerą, kur į ją įpurškiamas kuras.
Uždegus mišinį, išsiskiria šiluminė energija ir karštos dujos, kurios išeina iš degimo kameros ir suka turbiną variklio gale. Dėl to už turbinos susidaro aukštas slėgis, o šiluminė energija paverčiama kinetine energija, kuri sukuria variklio trauką.
Traukos variklis:
Traukos variklis yra struktūriškai paprasčiausias reaktyvinio variklio tipas. Šio tipo variklį sudaro vamzdis, kuris yra susiaurėjęs ir atviras abiejuose galuose. Skrydžio metu oras patenka į variklį dėl traukos. Įeinant į variklį, oras sulėtėja, todėl padidėja jo slėgis.
Tada degalai įpurškiami į suslėgtą orą. Mišinio degimas sukuria aukštą temperatūrą ir slėgį, o išmetamosios dujos pradeda išeiti iš variklio per susiaurėjusią išleidimo angą, todėl variklis varomas į priekį.
Impulsinis variklis:
Impulsinis variklis yra reaktyvaus variklio tipas, kuris darbui naudoja dujų rezonansinius dažnius išėjimo antgalyje. Priekyje yra difuzorius, variklio oro įsiurbimo angos dalis. Už difuzoriaus yra maišymo kamera, kurioje į oro srautą įpilamas kuras.
Šis mišinys keliauja į degimo kamerą, kuri vožtuvais atskirta nuo maišymo kameros. Uždegus mišinį degimo kameroje, dujos patenka į variklio antgalį, kuris užtikrina jo važiavimą pirmyn. Pulsuojantis variklis pirmą kartą serijiniu būdu buvo panaudotas vokiečių V-1 raketose Antrojo pasaulinio karo metais.
Jonų variklis:
Jonų variklis, kaip ir raketinis variklis, nešioja savo energijos šaltinį. Tačiau skirtingai nei raketinis variklis, jonų variklis veikia elektriniu principu.
Nors reaktyvinis variklis ir nenaudojamas automobiliams vairuoti, yra, o tiksliau, buvo keli pamišėliai, kurie aprūpindavo savo automobilį tokio tipo varikliu. Kai kurie iš jų netgi laimėjo ironišką Darvino prizą.
Reaktyvinis variklis ir Darvino apdovanojimas:
Darvino apdovanojimas yra apdovanojimas už keisčiausią mirtį, kurią sukėlė žmogaus kvailumas. Taigi tai savotiškas ironiškas apdovanojimas žmonėms, kurie prisidėjo prie žmogaus genofondo tobulinimo patys, savo noru ir per savo kvailumą iš jo pasišalinę.
Vienas Darvino apdovanojimas atiteko vaikinui Wile E. Coyote, kuris vieną gražią dieną nusprendė savo Chevy Impala sumontuoti raketinį variklį (JATO raketą). Šios raketos tarnauja perkrautiems krovininiams lėktuvams pakilti iš labai trumpo ploto. Palyginimui – šešios tokios raketos leis 70 tonų sveriančiam lėktuvui pakilti tokio pat ilgio kaip futbolo aikštė. Tačiau ką viena tokia raketa gali padaryti su maždaug 2 tonas sveriančiu automobiliu ir kodėl to nepabandžius?
Kai raketa buvo sumontuota ant Impala stogo, vaikinas nusprendė Arizonos dykumoje rasti „pakankamai ilgą“ greitkelio atkarpą. Kurį laiką paieškojęs jis aptiko trijų mylių ruožą be posūkio. Jis buvo šio skyriaus pabaigoje. Taigi jūrų kiaulytė įsėdo į automobilį ir negalvodama uždegė raketą.
Gaisro vietą policininkai rado labai nesunkiai, nes kelyje nebuvo asfalto, nes nuo variklio skleidžiamos šilumos jį ištirpdė. Po penkių sekundžių, kai raketa išvystė maksimalią trauką, vaikinas su savo Impala jau lėkė 560 km/h greičiu ir nuolatos įsibėgėjo. Visa raketos trauka automobilį varė vis toliau, o paaiškėjus, kad pasirinkta greitkelio atkarpa per trumpa, automobilio vairuotojas nusprendė pradėti stabdyti. Tačiau tai nepavyko, nes sudegė ir padangos, ir stabdžiai, o Impala pakilo ore, o raketa varė ją vis toliau.
Automobilio vairuotoju tapo pilotas, kuris rėžėsi į uolą 38 metrų aukštyje. Jis buvo trijų mylių tiesės gale. Atvykusi policija uoloje aptiko metro gylio kraterį, į kurį atsitrenkė nelaimingasis, o nuo to nelaimingo žmogaus tik keli kaulai, dantys ir nagai, įkalti į vairą.