زیر حرکت جت فهمیده می شود که در آن یکی از قسمت های آن با سرعت معینی از بدن جدا می شود. نیروی حاصل به خودی خود عمل می کند. به عبارت دیگر، او حتی کوچکترین تماسی با بدن خارجی ندارد.
رانش جت در طبیعت
در طول تعطیلات تابستانی در جنوب، تقریباً هر یک از ما که در دریا شنا می کردیم، با چتر دریایی روبرو شدیم. اما تعداد کمی از مردم به این واقعیت فکر می کردند که این حیوانات مانند موتور جت حرکت می کنند. اصل عملکرد در طبیعت چنین واحدی را می توان هنگام جابجایی برخی از انواع پلانکتون های دریایی و لارو سنجاقک مشاهده کرد. علاوه بر این، کارایی این بی مهرگان اغلب از ابزارهای فنی بیشتر است.
چه کسی می تواند نحوه عملکرد موتور جت را نشان دهد؟ ماهی مرکب، اختاپوس و ده ماهی. حرکت مشابهی توسط بسیاری از نرم تنان دریایی دیگر انجام می شود. به عنوان مثال، کوفته ماهی را در نظر بگیرید. او آب را به داخل حفره آبشش خود می برد و با شدت آن را از طریق یک قیف به بیرون پرتاب می کند که آن را به عقب یا به طرفین هدایت می کند. که در آننرم تنان قادر است در جهت درست حرکت کند.
اصل عملکرد موتور جت را می توان هنگام جابجایی گوشت خوک نیز رعایت کرد. این حیوان دریایی آب را به یک حفره وسیع می برد. پس از آن، ماهیچه های بدن او منقبض می شود و مایع را از سوراخ پشت به بیرون می راند. واکنش جت حاصل به پیه اجازه می دهد تا به جلو حرکت کند.
موشکهای دریایی
اما ماهی مرکب در ناوبری جت به بزرگترین کمال دست یافته اند. به نظر می رسد حتی شکل خود موشک نیز از این حیات دریایی خاص کپی شده است. هنگامی که ماهی مرکب با سرعت کم حرکت می کند، به طور دوره ای باله الماسی شکل خود را خم می کند. اما برای پرتاب سریع باید از «موتور جت» خودش استفاده کند. اصل عملکرد تمام عضلات و بدن او قابل بررسی است.
ماهی مرکب مانتوی عجیبی دارد. این بافت ماهیچه ای است که بدن او را از هر طرف احاطه کرده است. در حین حرکت، حیوان حجم زیادی از آب را به داخل این گوشته می مکد و به شدت یک جت را از طریق یک نازل باریک مخصوص به بیرون پرتاب می کند. چنین اقداماتی به ماهی مرکب اجازه می دهد تا با سرعتی بالغ بر هفتاد کیلومتر در ساعت به سمت عقب حرکت کند. در حین حرکت، حیوان تمام ده شاخک خود را در یک بسته جمع می کند که به بدن شکلی ساده می دهد. نازل دارای یک دریچه مخصوص است. حیوان آن را با کمک انقباض عضلانی می چرخاند. این اجازه می دهد تا حیات دریایی تغییر جهت دهد. نقش فرمان در حین حرکات ماهی مرکب نیز توسط شاخک های آن ایفا می شود. او آنها را به سمت چپ یا راست، پایین هدایت می کندیا بالا، به راحتی از برخورد با موانع مختلف اجتناب کنید.
گونه ای از ماهی مرکب (stenoteuthys) وجود دارد که عنوان بهترین خلبان را در میان صدف ها به خود اختصاص داده است. اصل کار یک موتور جت را شرح دهید - و خواهید فهمید که چرا با تعقیب ماهی، این حیوان گاهی اوقات از آب بیرون می پرد، حتی روی عرشه کشتی هایی که در سراسر اقیانوس قایقرانی می کنند. چگونه اتفاق می افتد؟ ماهی مرکب خلبان با قرار گرفتن در عنصر آب، حداکثر نیروی رانش جت را برای او ایجاد می کند. این به او اجازه می دهد تا بر فراز امواج تا فاصله پنجاه متری پرواز کند.
اگر موتور جت را در نظر بگیریم، اصل عملکرد کدام حیوان را بیشتر می توان نام برد؟ اینها، در نگاه اول، اختاپوس های گشاد هستند. شناگران آنها به سرعت ماهی مرکب نیستند، اما در صورت خطر، حتی بهترین دوندگان سرعت نیز می توانند به سرعت آنها حسادت کنند. زیست‌شناسانی که مهاجرت اختاپوس را مطالعه کرده‌اند، دریافته‌اند که آنها مانند موتور جت حرکت می‌کنند.
حیوان با هر جت آب که از قیف به بیرون پرتاب می شود، حرکتی دو یا حتی دو و نیم متری ایجاد می کند. در همان زمان، اختاپوس به روشی عجیب شنا می کند - به سمت عقب.
نمونه های دیگر پیشرانه جت
در دنیای گیاهان موشک وجود دارد. اصل یک موتور جت را می توان زمانی مشاهده کرد که، حتی با یک لمس بسیار سبک، "خیار دیوانه" با سرعت زیاد از ساقه بیرون می زند، در حالی که همزمان مایع چسبنده را با دانه ها دفع می کند. در همان زمان، خود جنین مسافت قابل توجهی (تا 12 متر) را در جهت مخالف پرواز می کند.
اصل موتور جت را نیز می توان رعایت کرد،در حالی که در قایق اگر سنگ های سنگین از آن در جهت معینی به داخل آب پرتاب شود، حرکت در جهت مخالف آغاز می شود. اصل کار یک موتور جت موشکی یکسان است. فقط در آنجا به جای سنگ از گازها استفاده می شود. آنها یک نیروی واکنشی ایجاد می کنند که حرکت را هم در هوا و هم در فضای کمیاب فراهم می کند.
سفرهای خارق العاده
بشر از دیرباز آرزوی پرواز به فضا را داشته است. این را آثار نویسندگان علمی تخیلی نشان می دهد که ابزارهای مختلفی برای رسیدن به این هدف ارائه کردند. به عنوان مثال، قهرمان داستان نویسنده فرانسوی هرکول ساوینین، سیرانو دو برژرک، بر روی یک گاری آهنی به ماه رسید که دائماً آهنربای قوی روی آن پرتاب می شد. مونچاوزن معروف نیز به همین سیاره رسید. یک ساقه لوبیای غول پیکر به او کمک کرد تا این سفر را انجام دهد.
پیشرانه جت در اوایل هزاره اول قبل از میلاد در چین مورد استفاده قرار گرفت. در همان زمان، لوله های بامبو که با باروت پر شده بودند، به عنوان نوعی موشک برای سرگرمی عمل می کردند. ضمناً پروژه اولین ماشین روی سیاره ما که توسط نیوتن ساخته شد نیز با موتور جت بود.
تاریخچه ایجاد RD
فقط در قرن نوزدهم. رویای بشر در مورد فضای بیرونی شروع به به دست آوردن ویژگی های ملموس کرد. از این گذشته، در این قرن بود که انقلابی روسی N. I. Kibalchich اولین پروژه جهان از یک هواپیما با موتور جت را ایجاد کرد. تمام اوراق توسط نارودنایا وولیا در زندان تهیه شد، جایی که او پس از سوء قصد به اسکندر به پایان رسید. اما متأسفانه در تاریخ 1881-03-04مکیبالچیچ اعدام شد و ایده او عملی نشد.
در آغاز قرن بیستم. ایده استفاده از موشک برای پرواز به فضا توسط دانشمند روسی K. E. Tsiolkovsky مطرح شد. برای اولین بار، کار او، شامل توصیف حرکت جسمی با جرم متغیر در قالب یک معادله ریاضی، در سال 1903 منتشر شد. بعدها، دانشمند طرحی از موتور جت که توسط سوخت مایع به حرکت در می‌آید را توسعه داد.
همچنین، Tsiolkovsky یک موشک چند مرحله ای اختراع کرد و ایده ایجاد شهرهای فضایی واقعی در مدار نزدیک به زمین را مطرح کرد. Tsiolkovsky به طور قانع کننده ای ثابت کرد که تنها وسیله برای پرواز فضایی موشک است. یعنی دستگاهی مجهز به موتور جت، سوخت‌گیری شده با سوخت و اکسیدکننده. فقط چنین موشکی قادر به غلبه بر جاذبه و پرواز فراتر از جو زمین است.
اکتشاف فضا
مقاله ای توسط تسیولکوفسکی که در نشریه "Scientific Review" منتشر شد، شهرت این دانشمند را به عنوان یک رویاپرداز تثبیت کرد. هیچ کس استدلال های او را جدی نگرفت.
ایده تسیولکوفسکی توسط دانشمندان شوروی اجرا شد. آنها به سرپرستی سرگئی پاولوویچ کورولف اولین ماهواره مصنوعی زمین را پرتاب کردند. در 4 اکتبر 1957، این دستگاه توسط یک موشک با موتور جت به مدار فرستاده شد. کار RD بر اساس تبدیل انرژی شیمیایی است که توسط سوخت به جت گاز منتقل می شود و به انرژی جنبشی تبدیل می شود. در این حالت موشک در جهت مخالف حرکت می کند.جهت.
موتور جت که اصل آن سال هاست مورد استفاده قرار می گیرد، نه تنها در فضانوردی، بلکه در هوانوردی نیز کاربرد دارد. اما بیشتر از همه برای پرتاب موشک استفاده می شود. به هر حال، فقط RD می‌تواند دستگاه را در فضایی که هیچ رسانه‌ای در آن وجود ندارد حرکت دهد.
موتور جت مایع
کسانی که سلاح گرم شلیک کرده اند یا به سادگی این روند را از کنار تماشا کرده اند، می دانند که نیرویی وجود دارد که مطمئناً لوله را به عقب می راند. علاوه بر این، با مقدار شارژ بیشتر، مطمئناً بازده افزایش می یابد. موتور جت نیز به همین صورت عمل می کند. اصل عملکرد آن شبیه به عقب رانده شدن بشکه تحت تأثیر یک جت گازهای داغ است.
در مورد موشک، فرآیندی که در طی آن مخلوط مشتعل می شود، تدریجی و مداوم است. این ساده ترین موتور سوخت جامد است. او برای همه مدل سازان موشک شناخته شده است.
در موتور جت پیشران مایع (LPRE)، مخلوطی متشکل از سوخت و اکسید کننده برای ایجاد یک سیال در حال کار یا یک جت هل دهنده استفاده می شود. آخرین، به عنوان یک قاعده، اسید نیتریک یا اکسیژن مایع است. سوخت در LRE نفت سفید است.
اصل عملکرد موتور جت که در اولین نمونه ها بود تا به امروز حفظ شده است. فقط در حال حاضر از هیدروژن مایع استفاده می کند. هنگامی که این ماده اکسید می شود، ضربه ویژه در مقایسه با اولین موتورهای موشک پیشران مایع 30 درصد افزایش می یابد. شایان ذکر است که ایده استفاده از هیدروژن بودپیشنهادی توسط خود تسیولکوفسکی. با این حال، مشکلات کار با این ماده بسیار انفجاری در آن زمان به سادگی غیرقابل حل بود.
اصل کار موتور جت چیست؟ سوخت و اکسید کننده از مخازن جداگانه وارد محفظه کار می شود. سپس اجزاء به مخلوط تبدیل می شوند. می سوزد و مقدار زیادی گرما را تحت فشار ده ها اتمسفر آزاد می کند.
اجزاء به روش های مختلف وارد محفظه کار موتور جت می شوند. عامل اکسید کننده در اینجا به طور مستقیم معرفی شده است. اما سوخت مسیر طولانی تری را بین دیواره های محفظه و نازل طی می کند. در اینجا گرم می شود و با داشتن دمای بالا، از طریق نازل های متعدد به منطقه احتراق پرتاب می شود. علاوه بر این، جت تشکیل شده توسط نازل می شکند و یک لحظه فشار را برای هواپیما فراهم می کند. به این ترتیب می توانید بگویید که یک موتور جت اصل کار را دارد (به طور خلاصه). در این توضیحات به اجزای زیادی اشاره نشده است که بدون آنها عملیات LRE غیرممکن خواهد بود. از جمله آنها می توان به کمپرسورهای مورد نیاز برای ایجاد فشار مورد نیاز برای تزریق، شیرها، توربین های تامین و غیره اشاره کرد.
استفاده مدرن
علیرغم این واقعیت که کارکرد یک موتور جت به مقدار زیادی سوخت نیاز دارد، موتورهای موشک امروزه همچنان به مردم خدمت می کنند. آنها به عنوان موتورهای اصلی رانش در وسایل نقلیه پرتاب و همچنین موتورهای شنتینگ برای فضاپیماها و ایستگاه های مداری مختلف استفاده می شوند. در هوانوردی از انواع دیگری از تاکسی وی استفاده می شود که ویژگی های عملکردی کمی متفاوت دارند وطراحی.
توسعه هوانوردی
از اوایل قرن بیستم تا شروع جنگ جهانی دوم، مردم فقط با هواپیماهای ملخی پرواز می کردند. این دستگاه ها مجهز به موتورهای احتراق داخلی بودند. با این حال، پیشرفت متوقف نشد. با توسعه آن، نیاز به ایجاد هواپیماهای قدرتمندتر و سریعتر وجود داشت. با این حال، در اینجا طراحان هواپیما با یک مشکل به ظاهر غیر قابل حل مواجه هستند. واقعیت این است که حتی با افزایش جزئی قدرت موتور، جرم هواپیما به میزان قابل توجهی افزایش یافت. اما راه برون رفت از وضعیت ایجاد شده را فرانک ویل انگلیسی پیدا کرد. او یک موتور اساساً جدید به نام جت ایجاد کرد. این اختراع انگیزه قدرتمندی به توسعه هوانوردی داد.
اصل عملکرد موتور جت هواپیما شبیه به عملکرد شلنگ آتش نشانی است. شلنگ آن دارای انتهای مخروطی است. جریان آب از طریق یک دهانه باریک، سرعت آن را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. نیروی فشار برگشتی ایجاد شده در این حالت به قدری قوی است که آتش نشان به سختی می تواند شلنگ را در دستان خود نگه دارد. این رفتار آب همچنین می تواند اصل عملکرد موتور جت هواپیما را توضیح دهد.
تاکسی‌راه‌های جهت‌دار
این نوع موتور جت ساده ترین است. می توانید آن را به شکل لوله ای با انتهای باز تصور کنید که روی یک هواپیمای متحرک نصب شده است. در مقابل سطح مقطع آن منبسط می شود. با توجه به این طراحی، هوای ورودی سرعت آن را کاهش می دهد و فشار آن افزایش می یابد. وسیع ترین نقطه چنین لوله ایمحفظه احتراق است. این جایی است که سوخت تزریق می شود و سپس می سوزد. چنین فرآیندی به گرم شدن گازهای تشکیل شده و انبساط قوی آنها کمک می کند. این امر نیروی رانش موتور جت را ایجاد می کند. این گاز توسط همه گازهای مشابه هنگامی که با نیرویی از انتهای باریک لوله خارج می شود تولید می شود. این نیروی رانش است که باعث پرواز هواپیما می شود.
مشکلات استفاده
موتورهای Sramjet دارای معایبی هستند. آنها فقط می توانند روی هواپیماهایی که در حال حرکت هستند کار کنند. یک هواپیما در حال استراحت نمی تواند توسط تاکسی وی های جریان مستقیم فعال شود. برای بلند کردن چنین هواپیمایی به هوا، به هر موتور راه اندازی دیگری نیاز است.
حل مشکل
اصل عملکرد موتور جت یک هواپیمای نوع توربوجت، که عاری از کاستی های یک تاکسی راه مستقیم است، به طراحان هواپیما اجازه ساخت پیشرفته ترین هواپیماها را داد. این اختراع چگونه کار می کند؟
عنصر اصلی در موتورهای توربوجت یک توربین گازی است. با کمک آن، یک کمپرسور هوا فعال می شود که از طریق آن هوای فشرده به یک محفظه خاص هدایت می شود. محصولات به دست آمده در نتیجه احتراق سوخت (معمولا نفت سفید) روی پره های توربین می افتند که آن را به حرکت در می آورد. علاوه بر این، جریان هوا-گاز به نازل می‌رود، جایی که به سرعت‌های بالا شتاب می‌گیرد و نیروی رانش جت عظیمی ایجاد می‌کند.
افزایش توان
نیروی رانش واکنشی می توانددر مدت زمان کوتاه به میزان قابل توجهی افزایش یابد. برای این کار از پس سوز استفاده می شود. این تزریق مقدار اضافی سوخت به جریان گازی است که از توربین خارج می شود. اکسیژن استفاده نشده در توربین به احتراق نفت سفید کمک می کند که باعث افزایش نیروی رانش موتور می شود. در سرعت های بالا، افزایش مقدار آن به 70٪ و در سرعت های پایین - 25-30٪ می رسد.
