История реактивного двигателя — Кто изобрел реактивный двигатель?

Хотя изобретение реактивного двигателя можно проследить до эолипиля, сделанного около 150 г. до н. Э., Д-р Ханс фон Охайн и сэр Фрэнк Уиттл признаны со-изобретателями реактивного двигателя, какими мы его знаем сегодня, хотя каждый работал отдельно и ничего не знал о работе другого.

Реактивное движение определяется просто как любое движение вперед, вызванное выбросом назад высокоскоростной струи газа или жидкости. В случае воздушных перевозок и двигателей реактивное движение означает, что сама машина работает на реактивном топливе.

В то время как фон Охайн считается разработчиком первого действующего турбореактивного двигателя, Уиттл первым зарегистрировал патент на свою схему прототипа в 1930 году.Фон Охайн получил патент на свой прототип в 1936 году, а его самолет впервые взлетел в 1939 году. Уиттлс впервые взлетел в 1941 году.

Хотя фон Охайн и Уиттл могут быть признанными отцами современных реактивных двигателей, многие деды пришли впереди них, руководя ими, прокладывая путь для современных реактивных двигателей.

Ранние концепции реактивного движения

Эолипил 150 г. до н.э. был создан как любопытство и никогда не использовался для каких-либо практических механических целей. На самом деле, только после изобретения китайской художницей ракеты фейерверка в 13-м веке практическое использование реактивного двигателя было впервые осуществлено.

В 1633 году Осман Лагари Хасан Челеби использовал ракету в форме конуса, приводимую в движение реактивным двигателем, чтобы взлететь в воздух, и набор крыльев, чтобы скользить обратно к успешной посадке. Однако из-за того, что ракеты неэффективны на низких скоростях для авиации общего назначения, такое использование реактивного двигателя было, по сути, одноразовым трюком. В любом случае его усилия были вознаграждены позицией в Османской армии.

Между 1600-ми и Второй мировой войной многие ученые экспериментировали с гибридными двигателями для приведения в движение самолетов. Многие использовали одну из форм поршневого двигателя — в том числе линейные и роторные и статические радиальные двигатели с воздушным и жидкостным охлаждением — в качестве источника энергии для самолетов.

Концепция турбореактивного двигателя сэра Фрэнка Уиттла

Сэр Фрэнк Уиттл был английским авиационным инженером и пилотом, который присоединился к Королевским военно-воздушным силам в качестве ученика, позже став летчиком-испытателем в 1931 году.

Уиттлу было всего 22 года, когда он впервые решил использовать газотурбинный двигатель для питания самолета. Молодой офицер безуспешно пытался получить официальную поддержку для изучения и развития своих идей, но в конечном итоге был вынужден продолжить свои исследования по собственной инициативе.

Свой первый патент на турбореактивный двигатель он получил в январе 1930 года.

Вооруженный этим патентом, Уиттл снова искал финансирование для разработки прототипа; на этот раз успешно. Он начал строительство своего первого двигателя в 1935 году — одноступенчатого центробежного компрессора, соединенного с одноступенчатой ​​турбиной. То, что должно было быть только лабораторным испытательным стендом, было успешно испытано на стенде в апреле 1937 года, эффективно демонстрируя осуществимость концепции турбореактивного двигателя.

7 июля 1939 года компания Power Jets Ltd. — фирма, с которой был связан Уиттл — получила контракт на двигатель Whittle, известный как W1. В феврале 1940 года компания Gloster Aircraft была выбрана для разработки небольшого двигателя Pioneer. самолет W1 двигатель был предназначен для питания; исторический первый полет Пионера состоялся 15 мая 1941 года.

Современный турбореактивный двигатель, используемый сегодня во многих британских и американских самолетах, основан на прототипе, изобретенном Уиттлом.

Концепция непрерывного цикла сгорания д-ра Ханса фон Охайна

Ханс фон Охайн был немецким авиаконструктором, который получил докторскую степень по физике в Геттингенском университете в Германии, а затем стал младшим помощником Хьюго фон Поля, директора Физического института в университете.

В то время фон Охайн исследовал новый тип авиационного двигателя, для которого не требовался пропеллер. Ему было всего 22 года, когда он впервые задумал идею двигателя внутреннего сгорания с непрерывным циклом в 1933 году. Фон Охайн запатентовал конструкцию реактивного двигателя в 1934 году, очень схожую по концепции с сэром Уиттлом, но отличающуюся внутренней компоновкой.

По взаимной рекомендации Хьюго фон Поля фон Охайн присоединился к немецкому авиастроителю Эрнсту Хейнкелю, который в 1936 году в то время искал помощи в разработке новых авиационных двигательных установок. Он продолжил разработку своих концепций реактивных силовых установок, успешно испытав на стенде один из своих двигателей. Сентябрь 1937 г.

Хейнкель спроектировал и сконструировал небольшой самолет, известный как Heinkel He178, в качестве испытательного стенда для этой новой двигательной установки, которая впервые взлетела 27 августа 1939 года.

Фон Охайн разработал второй усовершенствованный реактивный двигатель, известный как He S.8A, который впервые был запущен 2 апреля 1941 года.

История создания реактивных двигателей кратко

Содержание

1. История создания и принцип работы турбореактивного двигателя
2. Реактивный двигатель: современные варианты исполнения
3. Что такое тяга двигателя?
4. Как формируется реактивная тяга?
5. Как получить рабочее тело?
6. Принцип работы реактивного двигателя
7. Кратко об истории реактивного двигателя
8. Как устроен реактивный двигатель?
9. Устройство реактивного двигателя
10. Отклоняемый вектор тяги
11. Типы реактивных двигателей
12. Двухлопастные турбовинтовые двигатели
13. Турбовентиляторные реактивные двигатели
14. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели
15. История создания реактивных двигателей кратко
16. Видео

История создания и принцип работы турбореактивного двигателя

Реактивные авиадвигатели во второй половине XX века открыли новые возможности в авиации: полеты на скоростях, превышающих скорость звука, создание самолетов с высокой грузоподъемностью, сделали возможным массовые путешествия на большие расстояния. Турбореактивный двигатель по праву считается одним из самых важных механизмов ушедшего века, несмотря на простой принцип работы.

Первый самолет братьев Райт, самостоятельно оторвавшийся от Земли в 1903 году, был оснащен поршневым двигателем внутреннего сгорания. И на протяжении сорока лет этот тип двигателя оставался основным в самолетостроении. Но во время Второй мировой войны стало ясно, что традиционная поршнево-винтовая авиация подошла к своему технологическому пределу – как по мощности, так и по скорости. Одной из альтернатив был воздушно-реактивный двигатель.

Идею применения реактивной тяги для преодоления земного притяжения впервые довел до практической осуществимости Константин Циолковский. Еще в 1903 году, когда братья Райт запускали свой первый самолет «Флайер-1», российский ученый опубликовал свой труд «Исследование мировых пространств реактивными приборами», в котором он разработал основы теории реактивного движения. Опубликованная в «Научном обозрении» статья утвердила за ним репутацию мечтателя и не была воспринята всерьез. Циолковскому потребовались годы трудов и смена политического строя, чтоб доказать свою правоту.

Тем не менее, родиной серийного турбореактивного двигателя суждено было стать совсем другой стране – Германии. Создание турбореактивного двигателя в конце 1930-х было своеобразным хобби немецких компаний. В этой области отметились практически все известные ныне бренды: Heinkel, BMW, Daimler-Benz и даже Porsche. Основные лавры достались компании Junkers и ее первому в мире серийному турбореактивному двигателю 109-004, устанавливаемому на первый же в мире турбореактивный самолет Me 262.

Несмотря на невероятно удачный старт в реактивной авиации первого поколения, немецкие решения дальнейшего развития нигде в мире не получили, в том числе и в Советском Союзе.

В СССР разработкой турбореактивных двигателей наиболее удачно занимался легендарный авиаконструктор Архип Люлька. Еще в апреле 1940 года он запатентовал собственную схему двухконтурного турбореактивного двигателя, позже получившую мировое признание. Архип Люлька не нашел поддержки у руководства страны. С началом войны ему вообще предложили переключиться на танковые двигатели. И только когда у немцев появились самолеты с турбореактивными двигателями, Люльке было приказано в срочном порядке возобновить работы по отечественному турбореактивному двигателю ТР-1.

Уже в феврале 1947 года двигатель прошел первые испытания, а 28 мая свой первый полет совершил реактивный самолет Су-11 с первыми отечественными двигателями ТР-1, разработки КБ А.М. Люльки, ныне филиала Уфимского моторостроительного ПО, входящего в Объединенную двигателестроительную корпорацию (ОДК).

Турбореактивный двигатель (ТРД) работает на принципе обычной тепловой машины. Не углубляясь в законы термодинамики, тепловой двигатель можно определить как машину для преобразования энергии в механическую работу. Этой энергией обладает так называемое рабочее тело – используемый внутри машины газ или пар. При сжатии в машине рабочее тело получает энергию, а при последующем его расширении мы имеем полезную механическую работу.

При этом понятно, что работа, затрачиваемая на сжатие газа должна быть всегда меньше работы, которую газ может совершить при расширении. Иначе никакой полезной «продукции» не будет. Поэтому газ перед расширением или во время него нужно еще и нагревать, а перед сжатием – охладить. В итоге за счет предварительного нагрева энергия расширения значительно повысится и появится ее излишек, который можно использовать для получения необходимой нам механической работы. Вот собственно и весь принцип работы турбореактивного двигателя.

Таким образом, любой тепловой двигатель должен иметь устройство для сжатия, нагреватель, устройство для расширения и охлаждения. Все это есть у ТРД, соответственно: компрессор, камера сгорания, турбина, а в роли холодильника выступает атмосфера.

Рабочее тело – воздух, попадает в компрессор и сжимается там. В компрессоре на одной вращающейся оси укреплены металлические диски, по венцам которых размещены так называемые «рабочие лопатки». Они «захватывают» наружный воздух, отбрасывая его внутрь двигателя.

Далее воздух поступает в камеру сгорания, где нагревается и смешивается с продуктами сгорания (керосина). Камера сгорания опоясывает ротор двигателя после компрессора сплошным кольцом, либо в виде отдельных труб, которые называются жаровыми трубами. В жаровые трубы через специальные форсунки и подается авиационный керосин.

Из камеры сгорания нагретое рабочее тело поступает на турбину. Она похожа на компрессор, но работает, так сказать, в противоположном направлении. Ее раскручивает горячий газ по тому же принципу, как воздух детскую игрушку-пропеллер. Ступеней у турбины немного, обычно от одной до трех-четырех. Это самый нагруженный узел в двигателе. Турбореактивный двигатель имеет очень большую частоту вращения – до 30 тысяч оборотов в минуту. Факел из камеры сгорания достигает температуры от 1100 до 1500 градусов Цельсия. Воздух здесь расширяется, приводя турбину в движение и отдавая ей часть своей энергии.

После турбины – реактивное сопло, где рабочее тело ускоряется и истекает со скоростью большей, чем скорость встречного потока, что и создает реактивную тягу.

Поколения турбореактивных двигателей

Несмотря на то, что точной классификации поколений турбореактивных двигателей в принципе не существует, можно в общих чертах описать основные типы на различных этапах развития двигателестроения.

К двигателям первого поколения относят немецкие и английские двигатели времен Второй мировой войны, а также советский ВК-1, который устанавливался на знаменитый истребитель МИГ-15, а также на самолеты ИЛ-28 и ТУ-14.

ТРД второго поколения отличаются уже возможным наличием осевого компрессора, форсажной камеры и регулируемого воздухозаборника. Среди советских примеров двигатель Р-11Ф2С-300 для самолета МиГ-21.

Двигатели третьего поколения характеризуются увеличенной степенью сжатия, что достигалось увеличением ступеней компрессора и турбин, и появлением двухконтурности. Технически это самые сложные двигатели.

Появление новых материалов, которые позволяют значимо поднять рабочие температуры, привело к созданию двигателей четвертого поколения. Среди таких двигателей – отечественный АЛ-31 разработки ОДК для истребителя Су-27.

Сегодня на уфимском предприятии ОДК начинается выпуск авиационных двигателей пятого поколения. Новые агрегаты установят на истребитель Т-50 (ПАК ФА), который приходит на смену Су-27. Новая силовая установка на Т-50 с увеличенной мощностью сделает самолет еще более маневренным, а главное – откроет новую эпоху в отечественном авиастроении.

Уважаемые читатели! Подписывайтесь на нас в Твиттере, Вконтакте, Одноклассниках или Facebook.

Источник

Реактивный двигатель: современные варианты исполнения

Реактивными двигателями называют такие устройства, которые создают нужную для процесса движения силу тяги преобразованием внутренней энергии горючего в кинетическую энергию реактивных струй в рабочем теле. Рабочее тело стремительно проистекает из двигателя, и по закону сохранения импульса формируется реактивная сила, которая толкает двигатель в противолежащем направлении. Чтобы разогнать рабочее тело может применяться как расширение газов, нагретых самыми разнообразными способами до высоких температур, а также и другими физическими процессами, в частности, ускорением заряженных частиц в электростатическом поле.

Реактивные двигатели сочетают в себе собственно двигатели с движителями. Имеется в виду, что они создают тяговые усилия исключительно взаимодействием с рабочими телами, без опор, либо контактами с остальными телами. То есть обеспечивают сами себе собственное продвижение, при этом промежуточные механизмы не принимают никакого участия. Вследствие этого в основном они используются для того, чтобы приводить в движение воздушные судна, ракеты и, конечно же, космические аппараты.

Что такое тяга двигателя?

Тягой двигателей называют реактивную силу, которая проявляется газодинамическими силами, давлением и трением, приложенными к внутренним и внешним сторонам двигателя.

Тяги различаются на:

Отправная энергия запасается на борту летательных или других аппаратов, оснащенных реактивными двигателями (химическим горючим, ядерным топливом), или может притекать снаружи (например, солнечная энергия).

Как формируется реактивная тяга?

Для формирования реактивной тяги (тяги двигателя), которая используется реактивными двигателями, потребуются:

Как получить рабочее тело?

Для приобретения рабочего тела в реактивных двигателях могут использоваться:

Современные реактивные двигатели главным образом используют химическую энергию. Рабочие тела представляют собой смесь раскаленных газов, которые являются продуктами сгорания химического горючего. Когда работает реактивный двигатель, химическая энергия от сгорающих веществ преобразуется в тепловую энергию от продуктов сгорания. В то же время тепловая энергия от горячих газов превращается в механическую энергию от поступательных движений реактивных струй и аппаратов, на которых установлены двигатели.

Принцип работы реактивного двигателя

В реактивных двигателях струи воздушных потоков, которые попадают в двигатели, встречаются с обращающимися с колоссальной скоростью турбинами компрессоров, которые засасывают воздух из окружающей среды (при помощи встроенных вентиляторов). Следовательно, происходит решение двух задач:

Лопатки турбин компрессоров производят сжатие воздуха приблизительно от 30 и более раз, совершают «проталкивания» его (нагнетание) в камеру сгорания (происходит генерирование рабочего тела). Вообще камеры сгорания выполняют к тому же и роли карбюраторов, производя смешивание топлива с воздухом.

Это могут быть, в частности, смеси воздуха и керосина, как в турбореактивных двигателях современных реактивных самолетах, либо смеси жидкого кислорода и спирта, такими обладают кое-какие жидкостные ракетные двигатели, либо еще какое-то твердое топливо в пороховых ракетах. Как только образовалась топливно-воздушная смесь, происходит ее воспламенение с выделением энергии в виде тепла. Таким образом, топливом в реактивных двигателях могут быть только такие вещества, которые в результате химических реакций в двигателях (при возгорании) выделяют тепло, при этом образуя множество газов.

При возгорании совершается существенное разогревание смеси и деталей вокруг с объемным расширением. Собственно говоря, реактивные двигатели пользуются для продвижения управляемыми взрывами. Камеры сгорания в реактивных двигателях — это одни из самых горячих элементов (температурный режим в них может достигать до 2700 °С), и они требуют постоянного интенсивного охлаждения.

Реактивные двигатели снабжены соплами, через которые из них вовне с огромной скоростью вытекают накаленные газы, которые являются продуктами сгорания топлива. В некоторых двигателях газы оказываются в соплах сразу же после камер сгорания. Это относится, например, к ракетным или прямоточным двигателям.

Турбореактивные двигатели функционируют несколько иначе. Так, газы, после камер сгорания, вначале проходят турбинами, которым отдают свою тепловую энергию. Это делается для того, чтобы привести в движение компрессоры, которые послужат для сжатия воздуха перед камерой сгорания. В любом случае, сопла остаются последними частями двигателей, через которые протекут газы. Собственно они и формируют непосредственно реактивную струю.

В сопла направляют холодный воздух, который нагнетается при помощи компрессоров, чтобы охлаждать внутренние детали двигателей. Реактивные сопла могут обладать различными конфигурациями и конструкциями исходя из разновидностей двигателей. Так, когда скорость проистекания должна быть выше скорости звука, тогда соплам придаются формы расширяющихся труб или же вначале суживающиеся, а далее расширяющиеся (так называемые сопла Лаваля). Только с трубами такой конфигурации газы разгоняются до сверхзвуковых скоростей, при помощи чего реактивные самолеты перешагивают «звуковые барьеры».

Исходя из того, задействуется ли в процессе работы реактивных двигателей окружающая среда, они подразделяются на основные классы воздушно-реактивных двигателей (ВРД) и ракетных двигателей (РД). Все ВРД являются тепловыми двигателями, рабочие тела которых образуются тогда, когда происходит реакция окисления горючих веществ с кислородом воздушных масс. Поступающие из атмосферы воздушные потоки составляют основу рабочих тел ВРД. Таким образом, аппараты с ВРД несут на борту источники энергии (топливо), но большая часть рабочих тел черпается из окружающей среды.

К аппаратам ВРД относятся:

В противоположность воздушно-реактивным двигателям все компоненты рабочих тел РД находятся на борту аппаратов, оснащенных ракетными двигателями. Отсутствие движителей, взаимодействующих с окружающей средой, а также присутствие всех составляющих рабочих тел на борту аппаратов делают ракетные двигатели пригодными для функционирования в космическом пространстве. Имеется также комбинация ракетных двигателей, представляющих собой некое совмещение двух основных разновидностей.

Кратко об истории реактивного двигателя

Считается, что реактивный двигатель изобрели Ганс фон Охайн и выдающийся немецкий инженер-конструктор Фрэнк Виттл. Первый патент на действующий газотурбинный двигатель получил именно Фрэнк Виттл в 1930 году. Тем не менее, первая рабочая модель была собрана собственно Охайном. В конце лета 1939 года в небе появилось первое реактивное воздушное судно – He-178 (Хейнкель-178), который был снаряжен двигателем HeS 3, разработанным Охайном.

Как устроен реактивный двигатель?

Устройство реактивных двигателей довольно-таки простое и в то же время чрезвычайно сложное. Оно простое по принципу действия. Так, забортный воздух (в ракетных двигателях – жидкий кислород) засасывается в турбину. После чего он там начинает смешиваться с горючим и сгорать. На краю турбины образуется так называемое «рабочее тело» (ранее упоминаемая реактивная струя), которое продвигает летательный или космический аппарат.

При всей простоте, на самом деле это целая наука, ведь в середине таких двигателей рабочий температурный режим может достигать более тысячи градусов по Цельсию. Одной из важнейших проблем в турбореактивном двигателестроении является создание неплавящихся деталей из металлов, которые сами поддаются плавлению.

Устройство реактивного двигателя

В начале, перед каждой турбиной всегда располагается вентилятор, засасывающий воздушные массы из окружающей среды в турбины. Вентиляторы обладают большой площадью, а также колоссальной численностью лопастей специальных конфигураций, материалом для которых послужил титан. Сразу за вентиляторами располагаются мощные компрессоры, которые необходимы для нагнетания воздуха под огромным давлением в камеры сгорания. После камер сгорания горящие топливовоздушные смеси направляются в саму турбину.

Турбины состоят из множества лопаток, на которые оказывают давление реактивные потоки, которые и приводят турбины во вращение. Далее турбины вращают валы, на которых «насажены» вентиляторы и компрессоры. Собственно так, система становится замкнутой и нуждается исключительно в подводе топлива и воздушных масс.

Вслед за турбинами потоки направляются в сопла. Сопла реактивных двигателей являются последними, но не самыми последними по своей значимости частями в реактивных двигателях. Они формируют непосредственные реактивные струи. В сопла направляются холодные воздушные массы, нагнетаемые вентиляторами для охлаждения «внутренностей» двигателей. Эти потоки ограничивают манжеты сопел от сверхгорячих реактивных потоков и не позволяют им расплавляться.

Отклоняемый вектор тяги

Реактивные двигатели обладают соплами самых разнообразных конфигураций. Самыми передовыми считаются подвижные сопла, размещенные на двигателях, у которых имеется отклоняемый вектор тяги. Они могут сдавливаться и расширяться, а также отклоняться на существенные углы — так регулируются и направляются непосредственно реактивные потоки. Благодаря этому воздушные судна с двигателями, имеющими отклоняемый вектор тяги, становятся чрезвычайно маневренными, потому что процессы маневрирования происходят не только вследствие действий механизмов крыльев, но также прямо самими двигателями.

Типы реактивных двигателей

Имеется несколько основных разновидностей реактивных двигателей. Так, классическим реактивным двигателем можно назвать авиадвигатель в самолете F-15. Большинство таких двигателей используются преимущественно на истребителях самых разнообразных модификаций.

Двухлопастные турбовинтовые двигатели

В этой разновидности турбовинтовых двигателей мощность турбин через понижающие редукторы направляется для вращения классических винтов. Наличие таких двигателей позволяет большим воздушным суднам осуществлять полеты с максимально приемлемыми скоростями и при этом расходовать меньшее количество авиатоплива. Нормальная крейсерская скорость у турбовинтовых воздушных суден может быть 600—800 км/ч.

Турбовентиляторные реактивные двигатели

Эта разновидность двигателей является более экономичной в семействе двигателей классических типов. Главной отличительной характеристикой в них является то, что на входе ставятся вентиляторы больших диаметров, которые подают воздушные потоки не только для турбин, но и создают довольно-таки мощные потоки вне их. Вследствие этого, можно достичь повышенной экономичности, путем усовершенствования КПД. Они используются на лайнерах и больших воздушных суднах.

Прямоточные воздушно-реактивные двигатели

Эта разновидность двигателей функционирует таким образом, что не нуждается в подвижных деталях. Воздушные массы нагнетаются в камеру сгорания непринужденным путем, благодаря торможению потоков об обтекатели входных отверстий. В дальнейшем совершается все то же, что и в обыкновенных реактивных двигателях, а именно воздушные потоки смешиваются с топливом и выходят как реактивные струи из сопел. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели применяются в поездах, в воздушных суднах, в «беспилотниках», в ракетах, кроме того они могут устанавливаться на велосипеды или скутеры.

Источник

История создания реактивных двигателей кратко

Реактивные двигатели.

Рабочее тело объекта с большой скоростью истекает из реактивного двигателя, и, в соответствии с законом сохранения импульса, образуется реактивная сила, толкающая двигатель в противоположном направлении. Для разгона рабочего тела может использоваться как расширение газа, нагретого тем или иным способом до высокой температуры (тепловые реактивные двигатели), так и другие физические принципы, например, ускорение заряженных частиц в электростатическом поле (ионный двигатель).

Реактивный двигатель позволяет создавать тяговое усилие только за счёт взаимодействия реактивной струи с рабочим телом, без опоры или контакта с другими телами. В связи с этим, реактивный двигатель нашел широкое применение в авиации и космонавтике.

История реактивных двигателей.

Первыми реактивное движение научились использовать китайцы, ракеты с твердым топливом появились в Китае в X веке н. э. Такие ракеты применялись на Востоке, а затем в Европе для фейерверков, сигнализации, и как боевые.

Ракеты древнего Китая.

Важным этапом в развитии идеи реактивного движения была идея применения ракеты в качестве двигателя для летательного аппарата. Ее впервые сформулировал русский революционер-народоволец Н. И. Кибальчич, который в марте 1881 года, незадолго до казни, предложил схему летательного аппарата (ракетоплана) с использованием реактивной тяги от взрывных пороховых газов.

H. Е. Жуковский в работах «О реакции вытекающей и втекающей жидкости» (1880е годы) и «К теории судов, приводимых в движение силой реакции вытекающей воды» (1908 г. ) впервые разработал основные вопросы теории реактивного двигателя.

Интересные работы по исследованию полета ракеты принадлежат также известному русскому ученому И. В. Мещерскому, в частности в области общей теории движения тел переменной массы.

Особенность жидкостнореактивного двигателя в том, что в отличие от других реактивных двигателей он несет с собой вместе с топливом весь запас окислителя, а не забирает необходимый для сжигания горючего воздух, содержащий кислород, из атмосферы. Это единственный двигатель, который может быть применен для сверхвысотного полета вне земной атмосферы.

Первую в мире ракету с жидкостным ракетным двигателем создал и запустил 16 марта 1926 года американец Р. Годдард. Она весила около 5 килограммов, а ее длина достигала 3 м. Топливом в ракете Годдарда служили бензин и жидкий кислород. Полет этой ракеты продолжался 2,5 секунды, за которые она пролетела 56 м.

Систематические экспериментальные работы над этими двигателями начались в 1930-х годах.

Развивая начатые работы, советские инженеры в последующем продолжали работать над созданием жидкостных реактивных двигателей. Всего с 1932 по 1941 год в СССР было разработано 118 конструкций жидкостных реактивных двигателей.

В Германии в 1931 году состоялись испытания ракет И. Винклера, Риделя и др.

В 1943 году в США провели испытания первого американского реактивного самолета, на котором был установлен жидкостнореактивный двигатель. В Германии в 1944 году были построены несколько истребителей с этими двигателями конструкции Мессершмитта.

Кроме того, ЖРД применялись на немецких ракетах Фау2, созданных под руководством В. фон Брауна.

В 1950-е годы жидкостноракетные двигатели устанавливались на баллистических ракетах, а затем на космических ракетах, искусственных спутниках, автоматических межпланетных станциях.

ЖРД состоит из камеры сгорания с соплом, турбонасосного агрегата, газогенератора или парогазогенератора, системы автоматики, органов регулирования, системы зажигания и вспомогательных агрегатов (теплообменники, смесители, приводы).

Идея воздушнореактивных двигателей (ВРД) не раз выдвигалась в разных странах. Наиболее важными и оригинальными работами в этом отношении являются исследования, проведенные в 1908-1913 годах французским ученым Рено Лореном, который и предложил ряд схем прямоточных воздушнореактивных двигателей (ПВРД). Эти двигатели используют в качестве окислителя атмосферный воздух, а сжатие воздуха в камере сгорания обеспечивается за счет динамического напора воздуха.

В 1939-1940 годах впервые в мире в Советском Союзе были проведены летние испытания воздушнореактивных двигателей, установленных в качестве дополнительных двигателей на самолете конструкции Н. П. Поликарпова. В 1942 году в Германии испытывались прямоточные воздушнореактивные двигатели конструкции Э. Зенгера.

Воздушнореактивный двигатель состоит из диффузора, в котором за счет кинетической энергии набегающего потока воздуха происходит сжатие воздуха. В камеру сгорания через форсунку впрыскивается топливо и происходит воспламенение смеси. Реактивная струя выходит через сопло.

Процесс работы ВРД непрерывен, поэтому в них отсутствует стартовая тяга. В связи с этим при скоростях полета меньше половины скорости звука воздушнореактивные двигатели не применяются. Наиболее эффективно применение ВРД на сверхзвуковых скоростях и больших высотах. Взлет самолета с воздушнореактивным двигателем происходит при помощи ракетных двигателей на твердом или жидком топливе.

Большее развитие получила другая группа воздушнореактивных двигателей – турбокомпрессорные двигатели. Они подразделяются на турбореактивные, в которых тяга создается струей газов, вытекающих из реактивного сопла, и турбовинтовые, в которых основная тяга создается воздушным винтом.

В 1909 году проект турбореактивного двигателя был разработан инженером Н. Герасимовым. В 1914 году лейтенант русского морского флота М. Н. Никольской сконструировал и построил модель турбовинтового авиационного двигателя. Рабочим телом для приведения в действие трехступенчатой турбины служили газообразные продукты сгорания смеси скипидара и азотной кислоты. Турбина работала не только на воздушный винт: отходящие газообразные продукты сгорания, направленные в хвостовое (реактивное) сопло, создавали реактивную тягу дополнительно к силе тяги винта.

В 1924 году В. И. Базаров разработал конструкцию авиационного турбокомпрессорного реактивного двигателя, состоявшую из трех элементов: камеры сгорания, газовой турбины, компрессора. Поток сжатого воздуха здесь впервые делился на две ветви: меньшая часть шла в камеру сгорания (к горелке), а большая подмешивалась к рабочим газам для понижения их температуры перед турбиной. Тем самым обеспечивалась сохранность лопаток турбины. Мощность многоступенчатой турбины расходовалась на привод центробежного компрессора самого двигателя и отчасти на вращение воздушного винта. Дополнительно к винту тяга создавалась за счет реакции струи газов, пропускаемых через хвостовое сопло.

В 1939 году на Кировском заводе в Ленинграде началась постройка турбореактивных двигателей конструкции А. М. Люльки. Его испытаниям помешала война.

В 1941 году в Англии был впервые осуществлен полет на экспериментальном самолете истребителе, оснащенном турбореактивным двигателем конструкции Ф. Уиттла. На нем был установлен двигатель с газовой турбиной, которая приводила в действие центробежный компрессор, подающий воздух в камеру сгорания. Продукты сгорания использовались для создания реактивной тяги.

К концу Второй мировой войны стало ясно, что дальнейшее эффективное развитие авиации возможно только при внедрении двигателей, использующих принципы реактивной тяги полностью или частично.

Первые самолеты с реактивными двигателями были создавались в фашисткой Германии, Великобритании, США и СССР.

В СССР первый проект истребителя, с ВРД разработанным А. М. Люлькой, в был предложен в марте 1943 года начальником ОКБ-301 М. И. Гудковым. Самолёт назывался Гу-ВРД. Проект был отвергнут экспертами, в связи с неверием в актуальность и преимущества ВРД в сравнении с поршневыми авиадвигателями.

Немецкие конструкторы и учёные, работавшие в этой и смежных областях (ракетостроение), оказались в более выгодном положении. Третий рейх планировал войну, и выиграть её рассчитывал за счёт технического превосходства в вооружениях. Поэтому в Германии новые разработки, которые могли усилить армию, в области авиации и ракетной техники субсидировались более щедро, чем в других странах.

Работы по этой тематике продолжались практически до конца войны, когда Третий рейх, утратив своё былое преимущество в воздухе, предпринял безуспешную попытку восстановить его за счёт поставки для военной авиации реактивных самолетов.

С августа 1944 года начал серийно выпускаться реактивный истребитель-бомбардировщик Мессершмитт Me.262, оборудованного двумя турбореактивными двигателями Jumo-004 производства фирмы Юнкерс. Самолет Мессершмитт Me.262 значительно превосходил всех своих «современников» по скорости и скороподъёмности.

С ноября 1944 года начал выпускаться ещё и первый реактивный бомбардировщик Arado Ar 234 Blitz с теми же двигателями.

Единственным реактивным самолётом союзников по антигитлеровской коалиции, формально принимавшим участие во Второй мировой войне, был «Глостер Метеор» (Великобритания) с ТРД Rolls-Royce Derwent 8 конструкции Ф. Уиттла.

После войны во всех странах, имевших авиационную промышленность, начинаются интенсивные разработки в области воздушно-реактивных двигателей. Реактивное двигателестроение открыло новые возможности в авиации: полёты на скоростях, превышающих скорость звука, и создание самолётов с грузоподъёмностью, многократно превышающей грузоподъёмность поршневых самолётов, как следствие более высокой удельной мощности газотурбинных двигателей в сравнении с поршневыми.

Первым отечественным серийным реактивным самолётом был истребитель Як-15 (1946 год), разработанный в рекордные сроки на базе планера Як-3 и адаптации трофейного двигателя Jumo-004, выполненной в моторостроительном конструкторском бюро В. Я. Климова.

А уже через год прошёл государственные испытания первый, полностью оригинальный, отечественный турбореактивный двигатель ТР-1, разработанный в КБ А. М. Люльки. Такие быстрые темпы освоения совершенно новой сферы двигателестроения имеют объяснение: группа А. М. Люльки занималась этой проблематикой ещё с довоенных времён, но «зелёный свет» этим разработкам был дан, только когда руководство страны вдруг обнаружило отставание СССР в этой области.

Первым отечественным реактивным пассажирским авиалайнером был Ту-104 (1955 год), оборудованный двумя турбореактивными двигателями РД-3М-500 (АМ-3М-500), разработанными в КБ А. А. Микулина. К этому времени СССР был уже в числе мировых лидеров в области авиационного моторостроения.

Изобретенный в 1913 году прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД), так же начал активно совершенствоваться. Начиная с 1950-х годов в США было создан ряд экспериментальных самолётов и серийных крылатых ракет разного назначения с этим типом двигателя.

Обладая рядом недостатков для использования на пилотируемых самолётах (нулевая тяга на месте, низкая эффективность на малых скоростях полёта), ПВРД стал предпочтительным типом ВРД для беспилотных одноразовых снарядов и крылатых ракет, благодаря своей простоте, а, следовательно, дешевизне и надёжности.

В турбореактивном двигателе (ТРД) воздух, поступающий при полете, сжимается сначала в воздухозаборнике, а затем в турбокомпрессоре. Сжатый воздух подается в камеру сгорания, куда впрыскивается жидкое топливо (чаще всего – авиационный керосин). Частичное расширение газов, образовавшихся при сгорании, происходит в турбине, вращающей компрессор, а окончательное – в реактивном сопле. Между турбиной и реактивным двигателем может быть установлена форсажная камера, предназначенная для дополнительного сгорания топлива.

Сейчас турбореактивными двигателями (ТРД) оснащено большинство военных и гражданских самолетов, а также некоторые вертолеты.

Наиболее ранние реактивные твердотопливные двигатели (РТТД) использовались в боевых ракетах. Их широкое применение началось в XIX веке, когда во многих армиях появились ракетные части. В конце XIX века были созданы первые бездымные пороха, с более устойчивым горением и большей работоспособностью.

Получение новых видов пороха позволило применять реактивные твердотопливные двигатели в боевых ракетах, включая баллистические. Кроме этого они применяются в авиации и космонавтике как двигатели первых ступеней ракетоносителей, стартовые двигатели для самолетов с прямоточными воздушнореактивными двигателями и тормозные двигатели космических аппаратов.

Реактивные твердотопливные двигатели очень надежны, не требуют сложного обслуживания, могут долго храниться, и постоянно готовы к запуску.

Виды реактивных двигателей.

В наше время реактивные двигатели самых разных конструкций используются достаточно широко.

Реактивные двигатели можно разделить на две категории: ракетные реактивные двигатели и воздушно-реактивные двигатели.

В категории ракетные реактивные двигатели существуют двигатели двух видов:

В категории воздушно-реактивные двигатели имеются двигатели следующих видов:

Современные реактивные двигатели.

На фотографии самолетный реактивный двигатель во время испытаний.

На фотографии процесс сборки ракетных двигателей.

Реактивные двигатели. История реактивных двигателей. Виды реактивных двигателей.

Источник

Видео

Принцип работы турбореактивного двигателя

реактивные двигатели

Полная родословная советских ракетных двигателей / русская озвучка

Реактивные двигатели Документальный фильм

Физика турбореактивного двигателя

НЕВЕРОЯТНЫЙ Тест Реактивных Двигателей

Выжить в небе. Реактивные двигатели

Крылья России — Истребители — Реактивная эра

Авиационные двигатели уже достигли предела совершенства!?

Турбовентиляторный двигатель. Просто о сложном

Вечные двигатели Архипа Люльки

В минувшую субботу, 23 марта, исполнилось 111 лет со дня рождения Архипа Михайловича Люльки – легендарного ученого, одного из основателей конструкторской школы «ОДК-Сатурн» и отечественного двигателестроения в целом.

Архип Люлька – автор первого турбореактивного двигателя в нашей стране. Под его руководством были созданы знаменитые авиадвигатели марки «АЛ», которые до сих пор ежедневно поднимают в небо сотни самолетов.

Первый турбореактивный двигатель страны

Еще до начала Великой Отечественной войны Архип Люлька создал первый в СССР технический проект авиационного турбореактивного двигателя РД-1. Война внесла свои коррективы: работы над РД-1 с началом военных действий были приостановлены. Архип Люлька, трудившийся в то время в Ленинграде на Кировском заводе, как и многие другие сотрудники предприятия, вынужден был переключиться на ремонт танков. В конце 1941 года завод эвакуировали в Челябинск. Некоторые чертежи по РД-1 Архипу Люльке удалось забрать с собой, но большая часть документации и задел по деталям образцов РД-1 был спрятан, а точнее закопан прямо на территории Кировского завода.

В 1942 году на фронте появились немецкие реактивные истребители «Мессершмитт-262», летавшие со скоростью 860 км/ч. Советской армии необходимо было срочно разработать самолеты, способные противостоять им. Для таких скоростных самолетов нужны были двигатели принципиально нового типа – реактивные. Тогда и вспомнили про молодого инженера Архипа Люльку, который начал заниматься воздушно-реактивным двигателем еще за пять лет до войны. По личному указанию Сталина его доставили в блокадный Ленинград, чтобы найти чертежи опытного двигателя. Драгоценный клад Архипа Люльки раскопали на территории Кировского завода и эвакуировали по Ладожскому озеру, чтобы возобновить работу над первым советским турбореактивным двигателем.

Уже осенью 1942 года в ЦК партии был представлен проект реактивного самолета авиаконструктора Михаила Гудкова с двигателем Архипа Люльки РД-1. Однако отечественные специалисты были не готовы принять машину. Проект данного самолета не был воплощен, но старт работам в области турбореактивного двигателестроения в стране был официально дан.

В 1946 году было образовано ОКБ-165, задачами которого стали разработка и создание отечественных турбореактивных двигателей. Руководителем нового конструкторского бюро, ставшего позднее «ОДК-Сатурн», был назначен Архип Михайлович Люлька, которому на тот момент было 38 лет.

Первый отечественный турбореактивный двигатель ТР-1 прошел испытания в феврале 1947 года, а уже 28 мая того же года свой первый полет совершил реактивный самолет Су-11 с двигателями ТР-1.  

В августе того же года в воздушном параде в Тушине участвовали самолеты Су-11 и Ил-22 с первыми отечественными реактивными двигателями ТР-1. Пилотировали их Георгий Шиянов и Владимир Коккинаки. Архип Михайлович позже так прокомментировал этот полет: «Громогласным гулом турбореактивных двигателей здесь было заявлено о рождении советской реактивной авиации».

Двигатели с инициалами АЛ

Впоследствии под руководством Архипа Люльки создан целый ряд удачных реактивных двигателей, которыми оснащаются самолеты Сухого, Туполева, Ильюшина, Бериева. По решению руководства страны двигатели, созданные в ОКБ А.М. Люльки, стали именоваться инициалами конструктора – АЛ – Архип Люлька.

Первым из них, получившим мировую славу, стал АЛ-7. В 1950-е–1960-е годы эти двигатели считались лучшими в мире. В следующих модификациях АЛ-7 получает форсажную камеру. Двигатель АЛ-7Ф был установлен на первый сверхзвуковой истребитель ОКБ Сухого С-1, на котором впервые в СССР была достигнута скорость, в два раза превышающая скорость звука. В 1956 году этот самолет был запущен в серию под обозначением Су-7. 

Но, как считают эксперты, настоящую славу АЛ-7 принесла его полная автоматика. На двигателе все сложнейшие процессы регулировались аппаратурой самого двигателя. Пилоту нужно было лишь при запуске нажать кнопку на панели, а в полете плавно перемещать левой рукой сектор газа.

Для повышения напорности диаметр колеса новой ступени был увеличен, а диаметр старых ступеней остался прежним. Внешне это нововведение выдавало характерный горб. Несмотря на то что двигатель успешно справился со всеми испытаниями и показал отличные характеристики, коллектив конструкторов не раз пытался «выправить» двигатель. Но все попытки избавиться от горба оказались безуспешными: ровный компрессор упрямо не хотел работать. В конце концов, его оставили в покое, и необычная форма проточной части компрессора АЛ-7 стала его визитной карточкой.

Как рассказывали коллеги Архипа Михайловича, конструктор даже шутил по этому поводу. Например, во время визита делегации из General Electric американские специалисты, увидев необычной формы компрессор, удивленно спросили: «Почему у вашего двигателя компрессор горбатый?» Архип Михайлович шутя ответил: «Он от рождения такой!»

АЛ-31: технический бестселлер ХХ века

В начале 1970-х годов Архип Люлька обратился к реализации своего давнего изобретения – схемы двухконтурного ТРД со смешением потоков, авторское свидетельство на которое он получил еще в 1941 году. Сейчас по этой схеме строится абсолютное большинство турбореактивных двигателей в мире.

И вот в 1973 году Архип Люлька начал строить свой уникальный двухконтурный двигатель АЛ-31Ф. Этот двигатель четвертого поколения был установлен на фронтовой истребитель Су-27 разработки ОКБ Сухого.

АЛ-31Ф заслуженно признан вершиной творчества Архипа Михайловича. По оценке современников, лучший отечественный двигатель был установлен на лучший самолет, на котором с 1986 по 1988 год было установлено более 30 мировых рекордов. А в июне 1989 года в Ле Бурже на самолете Су-27 с двигателями АЛ-31Ф показана совершенно новая фигура высшего пилотажа – Кобра Пугачева.

Двигатель АЛ-31Ф и сегодня признан одним из лучших двигателей мира для самолетов фронтовой авиации. Он устанавливается на истребители Су-27 и его модификации, палубные истребители Су-33, многоцелевые истребители Су-35, Су-30МК, фронтовые бомбардировщики Су-34. Уникальный АЛ-31Ф можно без преувеличения назвать вечным двигателем для фронтовой авиации, или базовым, как называют его конструкторы, которые видят немалые резервы его развития.

«ОДК-Сатурн» продолжил работы по созданию глубоко модернизированной версии АЛ-31Ф. На истребителе пятого поколения Су-57 были установлены двигатели первого этапа – АЛ-41Ф1 (изделие 117). Этот авиационный турбореактивный двухконтурный двигатель позволяет развивать сверхзвуковую скорость без использования форсажа. 

В рамках программы Су-57 разрабатывается двигатель второго этапа под условным обозначением «тип 30». Первый полет истребителя пятого поколения с «Изделием 30» состоялся 5 декабря 2017 года. Считается, что в дальнейшем этот двигатель может по традиции получить индекс АЛ – Архип Люлька.

Дело генерального конструктора продолжается, и уже, как говорится, на новых современных рельсах. Сегодня на предприятиях ОДК при создании двигателей активно используются новые информационные и технологические возможности. Корпорации удалось не только модернизировать производство, но и сохранить школу, традиции и наследие великого конструктора. Как-то в своем выступлении сам Архип Михайлович заметил: «Прошло много лет с начала работ над турбореактивными двигателями в Советском Союзе, а я и сейчас не вижу предела их возможностей. В ближайшие годы нам предстоит решить ряд очень интересных и сложных задач по созданию новых поколений двигателей. И то, что они будут решены, у меня нет никаких сомнений. Ведь был же когда-то решен основной вопрос развития нашей авиации – создание отечественного турбореактивного двигателя!»

От ракеты до космического корабля » Детская энциклопедия (первое издание)

Как техника помогает водить самолеты

От ракеты до космического корабля (продолжение)

Нашу эпоху часто называют веком реактивной техники. И для этого есть все основания: роль ее сейчас исключительно велика. Пожалуй, ни одна отрасль техники не знает такого стремительного расцвета, как реактивная!

Ведь еще треть столетия тому назад, в 20-х годах, не существовало даже самого понятия реактивной техники. Да и о какой реактивной технике можно было тогда говорить, если ее «представляли» лишь простейшие пороховые ракеты! Как и многие сотни лет до того, они служили для фейерверочных огней да подачи сигналов.

Правда, еще в конце прошлого века отдельные смелые новаторы уже понимали, какое замечательное будущее ждет реактивную технику. Одним из таких людей был революционер-народоволец Николай Иванович Кибальчич. В ожидании смертной казни, сидя в тюремной камере, он написал записку, в которой впервые в мире предложил использовать пороховую ракету как средство для полета человека.

Ничего не знал о записке Кибальчича, скрытой царской полицией, Константин Эдуардович Циолковский. Скромный русский учитель через несколько лет после Кибальчича стал задумываться над проблемой межпланетного полета. Он не только первый в мире открыл, что межпланетные сообщения возможны лишь с помощью ракеты, но и изобрел реактивный двигатель, без которого сейчас не мыслится осуществление космического полета. К. Э. Циолковский разработал также основы теории реактивных двигателей и реактивного движения, рассмотрел многие важнейшие проблемы использования этих двигателей. Вот почему мы с гордостью называем его родоначальником современной реактивной техники, а нашу страну — ее родиной.

Однако в первые три десятилетия XX в. его идеи с трудом прокладывали себе дорогу. Многие считали Циолковского беспочвенным мечтателем, фантастом. Но с каждым годом все большее число ученых и инженеров в разных странах приходило к тем же выводам.

Навсегда осталось позади время, когда над этой проблемой работали одинокие энтузиасты. Теперь реактивной техникой занимаются крупнейшие ученые, большие научно-исследовательские институты, многочисленные конструкторские бюро. Создана и стремительно развивается новая отрасль промышленности, занятая изготовлением различных видов реактивной техники. Ведущую роль в развитии реактивной техники играет наша страна. Достижения советских ученых, конструкторов и рабочих, создающих новые образцы реактивной техники, известны всему миру.

Пороховой реактивный двигатель — это сейчас только один из представителей многочисленного семейства реактивных двигателей. Каких только замечательных членов не насчитывает это необыкновенное «семейство»! Причем все время появляются новые и новые.

Взгляните на изображенное на цветном рисунке «генеалогическое дерево» этого семейства. Сколько в нем «ветвей»! Большие «ветви» — это двигатели, которые уже получили широкое применение. А молодые «побеги» — новые двигатели, иной раз с большим будущим.

Генеалогическое дерево семейства реактивных двигателей

В самом низу «дерево» делится на две главные «ветви». Одна из них — воздушно-реактивные двигатели, другая — ракетные. Различие это очень важное, принципиальное.

В воздушно-реактивных двигателях для создания движущей силы используется окружающий воздух. Кислород воздуха нужен, чтобы сжигать в двигателе горючее — керосин, бензин или другое высококалорийное топливо. Такие двигатели не могут работать на очень больших высотах, где воздух разрежен, и бесполезны в безвоздушном пространстве.

Ракетные двигатели не нуждаются в воздухе; их топливо содержит в себе все необходимое для сгорания — и горючее и окислитель. Окислителем служит кислород или другое вещество, выделяющее при химической реакции с горючим большое количество тепла и газообразные продукты сгорания. Поэтому ракетные двигатели могут работать на больших высотах и в межпланетном пространстве.

Познакомимся сначала с двигателем одной «ветви» — воздушно-реактивным. Двигаясь вверх по ней, мы снова встречаемся с разветвлением. Более толстая и длинная «ветвь» — это газотурбинные воздушно-реактивные двигатели, а другая, поменьше и покороче,— бескомпрессорные воздушно-реактивные двигатели.

Чтобы ответить на вопрос, в чем их различие, нужно сперва вспомнить принцип работы любого реактивного двигателя, или так называемого двигателя прямой реакции.

Реактивным называется такой двигатель, в котором движущая сила создается в результате того, что из него наружу вытекает с большой скоростью струя жидкости или газа.

В любом воздушно-реактивном двигателе внутрь устремляется атмосферный воздух, а наружу с гораздо большей скоростью, чем воздух, вытекают продукты сгорания — раскаленные газы. Эта разность скоростей и дает тягу, развиваемую двигателем. Чем больше скорость выходящих газов, тем больше сила тяги, и, чтобы заставить газы вытекать со все большей скоростью, в двигателе создают повышенное давление. Наиболее распространенный способ повышения давления — сжатие поступающего в двигатель воздуха в специальной машине — компрессоре. Вращает компрессор газовая турбина, работающая на продуктах сгорания топлива. Такие двигатели — с газовой турбиной и компрессором — называют газотурбинными или газотурбокомпрессорными; они применяются не только в авиации, но и в промышленности, на железнодорожных локомотивах, автомобилях и др.

Схема турбореактивных двигателей: вверху — с центробежным; внизу — с осевым компрессором.

Газотурбинный двигатель, который создает реактивную тягу, обычно называется турбореактивным. Эти двигатели — основа современной реактивной авиации. Теперь существует немало их разновидностей. Посмотрите на наше дерево. Вот, например, турбореактивный двигатель с центробежным компрессором — большой крыльчаткой (колесо с лопатками). Крыльчатка вращается с огромной скоростью — несколько тысяч, а то и десятков тысяч оборотов в минуту. Поступающий на нее у оси воздух под действием центробежной силы отбрасывается к концам лопаток. В результате он сжимается, давление его повышается. Такой компрессор 10-15 лет тому назад имело большинство турбореактивных двигателей самолетов. Но сейчас центробежный компрессор устанавливают лишь на двигателях сравнительно небольшой тяги. Инженеры и ученые создали более совершенный — осевой компрессор.

Устроен он совсем иначе, чем центробежный. Вместо одной большой крыльчатки у него есть целый ряд колес, посаженных на вращающемся вале на небольшом расстоянии одно от другого. Они несколько напоминают обычные колеса телеги, но не имеют наружного обода. Спицами в них служат тонкие, изогнутые лопатки. Эти колеса вращаются между рядами таких же лопаток, но только неподвижных.

Когда компрессор работает, первое колесо засасывает снаружи воздух, как обыкновенный вентилятор. Воздух течет вдоль оси, от одной ступени к другой. Ступень — одно вращающееся колесо с рядом установленных за ним неподвижных лопаток. И на каждой ступени он немного сжимается. А так как ступеней бывает 7-10 и даже больше, то общее сжатие воздуха оказывается довольно сильным.

Но это не единственное преимущество осевого компрессора. Пожалуй, еще большее значение имеет то обстоятельство, что через него в секунду протекает значительно большее количество воздуха, чем через центробежный такого же наружного диаметра. Это очень важно — ведь чем больше воздуха будет протекать в секунду через компрессор, тем большую тягу разовьет двигатель при тех же размерах. А чем больше тяга, тем больше при прочих равных условиях и скорость полета самолета. Современные двигатели с осевым компрессором развивают тягу по крайней мере вдвое, а то и втрое большую, чем с центробежным.

Центробежный компрессор турбореактивного двигателя.

В настоящее время создано много конструкций турбореактивных двигателей с осевым компрессором. На нашем дереве изображены два типа таких двигателей. Левая веточка показывает схему простого двигателя, о котором уже шла речь выше. Многоступенчатый осевой компрессор приводится во вращение турбиной. Этот компрессор назван на рисунке однокаскадным.

Сложнее двигатель, схему которого вы видите на правой веточке. Это так называемый двувальный двигатель, или двигатель с двухкаскадным компрессором. У него компрессор разделен на два отдельных, установленных один за другим. Это как бы два последовательных каскада сжатия воздуха: сначала в компрессоре низкого давления, а затем — высокого давления. Каждый из них вращается своей турбиной. Число оборотов у этих компрессоров может быть разным. Это очень выгодно, так как позволяет достичь большего сжатия воздуха. По такой схеме в ряде иностранных государств созданы новые мощные турбореактивные двигатели.

Но вот в сторону от турбореактивных идет ответвление — двухконтурные турбореактивные двигатели. Двухконтурными они называются потому, что в них воздух течет по двум путям. Внутренний контур представляет собой обычный турбореактивный двигатель, а наружный — кольцевой канал вокруг этого двигателя. Воздух засасывается в канал специальным вентилятором. Наружу вытекают две струи: внутренняя — раскаленные газы и наружная — холодный воздух. При той же затрате топлива общее количество вытекающих газов оказывается, таким образом, большим, чем в обычном турбореактивном двигателе, а скорость их истечения — меньшей. Для скоростей полета, не превышающих примерно 800-1000 км/час, такое сочетание оказывается выгодным, так как с тем же количеством топлива самолет может совершить более дальний полет.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Как техника помогает водить самолеты

От ракеты до космического корабля (продолжение)

РАЗВИТИЕ ПРЯМОТОЧНЫХ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В СССР.

Б.С. СТЕЧКИН, Ю.А. ПОБЕДОНОСЦЕВ, И.А. МЕРКУЛОВ

РАЗВИТИЕ ПРЯМОТОЧНЫХ ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ В СССР. Б.С. СТЕЧКИН, Ю.А. ПОБЕДОНОСЦЕВ, И.А. МЕРКУЛОВ

УДК 621.454(091)

Создание космических ракет представляет собой весьма сложную комплексную научную проблему. Но среди всего многообразия задач, решение которых определяет успехи ракетостроения, на первом месте стоит проблема ракетной энергетики. Поэтому совершенствование силовых установок для ракет и выбор наиболее эффективных топлив для них составляют одну из ведущих, определяющих проблем космонавтики. В настоящее время основной силовой установкой космических ракет являются жидкостные ракетные двигатели. Вместе с тем отечественные ученые выдвинули и разработали идею использования в космической технике (в дополнение к жидкостным ракетным двигателям) воздушно-реактивных двигателей (ВРД).

Первым выдвинул и обосновал идею о целесообразности применения двигателей, использующих кислород воздуха, для разгона космических аппаратов в период их движения в атмосфере К. Э. Циолковский [1]. Много сил посвятил исследованию этой задачи Ф. А. Цандер [2].

В настоящее время идея использования ВРД для разгона космических ракет является общепризнанной. Многочисленные теоретические и экспериментальные исследования, опубликованные в мировой печати, показывают, что применение ВРД на первых ступенях ракет-носителей позволит в несколько раз увеличить массу выводимого на орбиту спутника при сохранении неизменным стартового веса ракеты. Воздушно-реактивные двигатели могут быть использованы при спуске космического корабля в атмосфере и для возвращения стартового устройства космического аппарата на Землю.

Первые изобретения в области воздушно-реактивных двигателей появились более столетия назад. Еще в середине прошлого века, в 1867 г. штабс-капитан Н. А. Телешов изобрел двигатель, названный им «тепло-родным духометом», который содержал в себе все основные элементы современных ВРД.

В 1909 г. русский инженер Н. В. Герасимов разработал проект воздушно-реактивного двигателя, в котором для привода компрессора предложил применить газовую турбину [10].

В 1911 г. инженер А. Горохов предложил проект мотокомпрессорного ВРД. В этом двигателе предусматривалось предварительное сжатие воздуха перед камерой сгорания в компрессоре, приводимом в движение поршневым двигателем [10].

Идея прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ПВРД) была выдвинута впервые французским инженером Рене Лореном (1907 — 1913) [3].

В 1923 г. советский инженер В. И. Базаров разработал проект газотурбиного двигателя с центробежным компрессором. В проекте Базарова были даны все основные черты современных газотурбинных двигателей [10].

В 1924 г. Б. Н. Юрьев разработал схему реактивного винта. Втулка этого винта имела центральное отверстие, через которое входил воздух. Для получения высокой экономичности воздух предварительно сжимался центробежным компрессором, приводимым во вращение самим винтом. В конце лопасти в сжатый воздух впрыскивалось топливо. Продукты сгорания вытекали из сопел, помещенных на концах лопастей, и создавали реактивную силу, вращавшую винт [10].

Для претворения в жизнь смелых проектов изобретателей и конструкторов настоятельно требовалось создание теоретических основ проектирования самых разнообразных типов ВРД. И, отвечая насущным потребностям развития реактивной авиации и ракетной техники, отечественная наука решила эту задачу. В 1928 г. Б. С. Стечкин, читая курс лекций по гидродинамике на механическом факультете МВТУ им. Н. Э. Баумана, изложил созданную им теорию воздушно-реактивного двигателя. Со всей строгостью классической газодинамики он вывел уравнения для тяги и КПД нового типа двигателя, работающего в упругой среде и в самом общем случае.

Для несжимаемой жидкости вопрос о силе реакции струи, протекающей через реактивный двигатель, подробно был разработан ранее еще Н. Е. Жуковским и изложен в его классических работах. «О реакции втекающей и вытекающей жидкости» и «К теории судов, приводимых в движение силой реакции воды». Для случая же течения упругой среды аналогичное исследование было выполнено Б. С. Стечкиным впервые. В нем был детально разработан вопрос о подводе энергии струе воздуха внутри аппарата и показано, что закон сообщения тепла воздуху может быть произвольным, но интеграл, определяющий собою работу, должен быть взят по замкнутому контуру, в координатах р-v, изображающему процесс изменения состояния воздуха, проходящего через аппарат.

В лекции Б. С. Стечкин дал количественное определение полного КПД воздушно-реактивного двигателя для скоростей полета от 50 до 600 м/с. На основе этой лекции ученый подготовил к печати статью «Теория воздушного реактивного двигателя» [4].

Объясняя принцип работы воздушно-реактивного двигателя, Б. С. Стечкин писал: «Сила R, которую мы назовем свободной тягой реактивного двигателя, будет, таким образом, равнодействующей сил давления воздуха как на внутреннюю, так и на внешнюю поверхность РД» [4]. Для КПД было дано выражение

и сказано: «Как видно, КПД реактивного двигателя равен произведению двух КПД, из которых один есть термический КПД цикла, совершенного воздухом, а другой равен КПД пропеллера, движущегося со скоростью V₀ и отбрасывающего за собой струю воздуха с абсолютной скоростью V+V₀» [4].

В статье приводилось выражение для эффективного КПД воздушно-реактивного двигателя:

.

Разработанная Б. С. Стечкиным теория воздушно-реактивных двигателей относилась не только к двигателю прямоточного типа, но и к двигателям с компрессором. В цитируемой статье было написано:

«Если при прохождении воздуха через реактивный двигатель происходило сообщение внешней работы, то в этом случае КПД представляется в виде

,

где Т₀ — работа, затраченная во вне для сообщения каждому килограмму воздуха работы, равной Т» [4].

Вскоре после опубликования работы Б. С. Стечкина известный итальянский ученый Г. А. Крокко в своей большой и весьма содержательной работе «Суперавиация и гиперавиация» [5], отмечал, что классическая теория ВРД впервые была создана в СССР московским профессором Б. С. Стечкиным.

Свой вклад в развитие реактивной техники Б. С. Стечкин дополнял большой педагогической деятельностью, чем способствовал широкому внедрению работ по воздушно-реактивным двигателям в конструкторские бюро и исследовательские институты. Конспекты его лекций, читавшихся им в МВТУ им. Н. Э. Баумана, в Военно-воздушной академии им. Н. Е. Жуковского, на Инженерно-конструкторских специальных курсах по ракетной технике, служили теоретическим руководством к проектированию воздушно-реактивных двигателей.

Первые экспериментальные исследования прямоточных воздушно-реактивных двигателей

Теория, разработанная Б. С. Стечкиным, открыла возможности для практических работ по созданию воздушно-реактивных двигателей. И когда осенью 1931 г. в Москве организовалась «Группа изучения реактивного движения» (ГИРД), ее третьей бригаде было поручено экспериментальное исследование ПВРД. Первые несколько месяцев были посвящены теоретическим расчетам и изучению возможных областей применения этих двигателей. Затем начались исследования моделей и отдельных элементов ПВРД.

Для выполнения этих задач в ГИРДе была построена испытательная установка — сверхзвуковая аэродинамическая труба ИУ-1. Первое испытание ИУ-1 состоялось 26 марта 1933 г. И вскоре после этого установка была подготовлена к исследованию на ней моделей ПВРД. Целью испытаний было «выявление и исследование процесса работы воздушно-реактивного двигателя на газообразном горючем» (Здесь и далее цитируются документы архива ГИРДа.). Для первых испытаний был выбран водород, воспламеняющийся в смеси с воздухом в очень широких пределах и имеющий самые большие скорости сгорания. 15 апреля 1933 г. состоялось первое испытание модели ПВРД на водороде. Оно продолжалось 5 мин. В выводах по результатам испытаний было сказано: «Первый запуск двигателя вполне оправдал теоретические предположения о реактивных двигателях на газообразном горючем». Этим испытанием было положено начало экспериментальным исследованиям воздушно-реактивных двигателей. В последующих опытах исследовалась работа двигателя при различном давлении в камере сгорания, изменявшемся от 2,0 до 4,2 ата. Начиная с 9 июня 1933 г. при опытах на установке ИУ-1 осуществлялось измерение силы тяги, развиваемой двигателем.

Чтобы сделать ВРД эффективным не только на сверхзвуковых, но и на дозвуковых скоростях, были предприняты поиски таких схем ВРД, в которых осуществлялось бы дополнительное сжатие воздуха с помощью каких-либо устройств. Одной из таких схем была схема пульсирующего ВРД — ПуВРД. В июне 1933 г. в ГИРДе была изготовлена и испытана экспериментальная камера сгорания ПуВРД с клапаном на входе, получившая обозначение ЭК-3.

В том же году в ГИРДе родилась идея использовать для повышения давления в ВРД инжекционный эффект газовой струи, вытекающей из ЖРД, установленного во входном диффузоре ВРД. Эта схема инжекционного ВРД была признана рациональной, но из-за большой сложности и трудности реализации в те годы такой схемы ее экспериментальное исследование было отложено на последующее время, так же, как и дальнейшие испытания ПуВРД. Было решено в ближайшие годы все внимание направить на исследование прямоточных ВРД.

Успехи первых экспериментальных исследований ПВРД дали возможность приступить к созданию и испытаниям их моделей в свободном полете, чтобы экспериментальным путем доказать принципиальную возможность создания прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Была выдвинута и одобрена техсоветом ГИРДа смелая идея — разместить исследуемый двигатель в корпусе артиллерийского снаряда и провести испытания ПВРД на сверхзвуковой скорости.

Большое значение имел вопрос о выборе горючего для такой модели ПВРД. Рассмотрев большое количество горючих веществ, Ю. А. Победоносцев остановился на белом фосфоре. Вместе с тем было решено использовать в качестве горючего также и твердый бензин.

Для подготовки модели ПВРД к испытанию в полете был построен специальный переносной станок, в который устанавливалась вращающаяся камера сгорания ПВРД. 12 июля 1933 г. на подмосковном полигоне в Нахабино состоялись первые испытания работающей на фосфоре камеры сгорания во вращающемся ПВРД.

В июле было проведено 7 испытаний моделей ПВРД, в том числе два испытания двигателя ВРД-1 и одно испытание двигателя с конической камерой, работавших на этилене. Эти опыты показали возможность использования в ВРД не только водорода, но и углеводородного горючего. Вся вторая половина 1933 г. была посвящена подготовке к летным испытаниям ПВРД, и в сентябре того же года воздушно-реактивные двигатели вышли на первые в мире испытания в полете.

Рис. 1. Продувка ракеты с ВРД в аэродинамической трубе Механико-математического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова

Модели ПВРД, получившие индекс 08, имели внешние формы дальнобойного снаряда 76-миллиметровой пушки. Внутренняя часть этого ПВРД состояла из входного канала, камеры сгорания и сопла. Топливная шашка помещалась непосредственно в камере сгорания. Для устранения прорыва пороховых газов во внутреннюю полость двигателя выходное сопло закрывалось металлической пробкой, которая отделялась после вылета ПВРД из канала орудия. Топливная шашка представляла собой металлический каркас, наполненный фосфором. Внутри шашки, вдоль ее оси, имелся конический канал, расширяющийся к выходному соплу. Продольные ребра металлического каркаса шашки изготавливались из листовой стали толщиной 2 мм, а поперечные пластины — из листового электрона. Шашка покрывалась со всех сторон тонкой пленкой лака.

Для первых испытаний было приготовлено десять снарядов. Отстрел производился из 76-миллиметрового орудия образца 1902 г. под углом возвышения 20⁰. Вначале было сделано два выстрела модернизированной шрапнелью. Шрапнель упала на расстоянии 7 200 м. Затем был выпущен снаряд № 1 без топлива. Вместо фосфорной шашки в его камеру был помещен каркас шашки с песком, имеющий такой же вес. Дальность его полета составила 2000 — 3000 м. Затем было произведено девять выстрелов снарядами с ПВРД.

Результаты опытов подтвердили возможность применения артиллерийского орудия для катапультирования ПВРД и полную безопасность стрельб снарядами принятой конструкции. Зажигание горючего в камере ПВРД происходило в полете в 10 — 15 м от орудия.

Летные испытания ПВРД показали, что двигатель этого типа способен работать, подтверждением чего явилось увеличение почти на 1 км дальности полета снаряда с ПВРД по сравнению с дальностью полета штатного снаряда.

Летные испытания позволили определить величину тяги, развиваемой ПВРД. При скорости полета 588 м/с, с которой снаряд вылетал из ствола орудия, расчетная величина силы сопротивления воздуха составляла 20 кгс, а тяга ВРД при такой скорости по расчетам равнялась 18кгс. Следовательно, двигатель был способен компенсировать примерно 90% силы сопротивления воздуха, но не мог полностью ее преодолеть и сообщить положительное ускорение снаряду. В действительности сопротивление воздуха превосходило расчетное, а тяга оказалась несколько меньше расчетной. Это объяснялось рядом причин: деформированием металлического каркаса фосфорной шашки, недостаточной устойчивостью полета снаряда с ПВРД и т. п. Поэтому скорость снаряда в полете снижалась, что приводило к еще большему увеличению разности между силой сопротивления и тягой. Но результаты летных испытаний и при таком соотношении тяги и силы сопротивления позволили установить факт работы ПВРД и определить степень приближения полученной на практике тяги к расчетной.

После первой серии, в феврале 1934 г. была проведена вторая серия и в 1935 г. — третья серия летных испытаний ПВРД. Для этих испытаний были спроектированы еще шесть вариантов двигателя. Благодаря внесенным в конструкцию ПВРД усовершенствованиям результаты испытания получились заметно лучшими и величина удельного импульса достигла 423 кгс/кг.

В новых вариантах двигателя каркас шашки был полностью изготовлен из электрона и использован в качестве горючего. Таким образом, ПВРД, спроектированные Ю. А. Победоносцевым, были первыми в мире реактивными двигателями, которые в полете использовали металлическое горючее и при этом не в виде порошка, а как элемент конструкции.

Во время этих испытаний снаряды с ПВРД достигали дальности в 12 км. При испытаниях был получен КПД до 16%.

Соотношение сил тяги и сопротивление воздуха было примерно таково. По расчетным данным в момент вылета из ствола орудия при скорости 680 м/с снаряд испытывал сопротивление воздуха, равное 25 кгс. Сила тяги ПВРД должна была достигать при этом 30 кгс. Практически в момент вылета сопротивление снаряда с неработающим ПВРД составляло около 42 кгс. Тяга ПВРД после вылета снаряда из орудия равнялась 23 кгс. Следовательно, сила тяги компенсировала 60% сопротивления.

Главным результатом летных испытаний было экспериментальное доказательство работоспособности ПВРД.

Надо отметить и еще один факт исторического значения. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели конструкции 3-й бригады ГИРД были первыми реактивными двигателями, вторгшимися в область сверхзвуковых скоростей. Снаряды с ПВРД двигались со скоростью, в 2 раза превосходящей скорость звука. На такой скорости до тех пор не летала ни одна ракета в мире.

Все изложенные выше исследования снарядов с ПВРД проводил возглавляемый Ю. А. Победоносцевым коллектив 3-й бригады в составе: М. С. Кисенко, Л. Э. Брюккер, И. А. Меркулов, О. С. Оганесов, А. Б. Рязанкин, А. Г. Саликов, Г. В. Шибалов.

Поскольку проведенный эксперимент подтвердил положение теории о работоспособности двигателей такого типа, то, следовательно, теоретические выводы Б. С. Стечкина и других отечественных и зарубежных ученых о целесообразности применения ПВРД на различных летательных аппаратах оказывались вполне обоснованными. Поэтому встала задача решить вопрос о возможности использования прямоточных ВРД на летательных аппаратах различного назначения.

Проведенные экспериментальные исследования, подтвердив работоспособность ПВРД, в то же время показали, что эти двигатели развивают тягу сравнительно небольшой величины, не достигающей величины силы сопротивления воздуха, испытываемого снарядом. Естественно, возник вопрос, а может ли прямоточный ВРД развить тягу, превосходящую лобовое сопротивление, которое испытывает корпус двигателя, одетый в удобообтекаемый кок. Может ли ПВРД сообщить ускорение летательному аппарату? Это предстояло решить на следующем этапе исследований.

Запуск первой двухступенчатой ракеты с ПВРД

Для решения вопроса о возможности создания ПВРД, развивающего тягу, превышающую лобовое сопротивление, которое испытывает корпус двигателя, и способного сообщить ускорение летательному аппарату, инженер И. А. Меркулов стал исследовать термодинамический цикл ПВРД и в качестве первого вывода установил, что прямоточный воздушно-реактивный двигатель, работающий по правильному циклу Брайтона, т. е. с горением при р = const, не может развить тягу, существенно превосходящую лобовое сопротивление, испытываемое корпусом двигателя. Это происходит потому, что для сохранения постоянного давления вдоль камеры сгорания необходимо увеличивать площадь ее поперечного сечения пропорционально росту температуры. И с повышением температуры вместе с увеличением тяги увеличивается и мидель, а следовательно, и величина лобового сопротивления двигателя.

Однако этот негативный вывод не остановил И. А. Меркулова. Им было установлено, что если пойти на заведомое снижение термического КПД цикла, осуществляя сжигание горючего при понижающемся давлении, то можно ценою потери некоторой величины тяги значительно сократить габариты двигателя и, следовательно, уменьшить его лобовое сопротивление. Естественно, встал вопрос, в какой мере следует сокращать радиальные размеры камеры сгорания ПВРД. Надлежало выбрать такие габариты двигателя, при которых свободная тяга, т. е. разность тяги двигателя и лобового сопротивления, имела бы наибольшее значение.

Рис. 2. Авиационный прямоточный двигатель ДМ-2

В результате анализа тепловых циклов ПВРД были определены оптимальные параметры двигателя, при которых он может развивать силу тяги, значительно превосходящую его лобовое сопротивление. На основании этих теоретических исследований группа работников Реактивной секции Стратосферного комитета ЦС Осоавиахима спроектировала в 1936 г. опытные образцы воздушно-реактивных двигателей. Вся работа по исследованию и проектированию ПВРД проводилась в Стратосферном комитете в общественном порядке энтузиастами ракетной техники. Все расчеты при исследовании циклов ПВРД выполнили А. Д. Меркулова и М. А. Меркулова. В разработке конструкций участвовали О. С. Оганесов, Л. К. Баев, Л. Э. Брюккер, М. А. Меркулова, А. Ф. Нистратов, Б. Р. Пастуховский и др.

Первые испытания ПВРД было решено провести на ракете. Поэтому конструкторы спроектировали ракету, в корпусе которой помещался ПВРД (рис. 1). В верхней части корпуса ракеты между стенками диффузора и коком было оставлено место для размещения парашюта и полезного груза.

В первом проекте для разгона ракеты с ПВРД в камере сгорания размещался пороховой заряд и при старте двигатель должен был работать как ракетный двигатель твердого топлива. Затем был разработан проект двухступенчатой ракеты. В качестве первой ступени была применена пороховая ракета, а в качестве второй ступени — ракета с ПВРД.

Проект ракеты был подробно рассмотрен многими учеными.

Проф. В. П. Ветчинкин, высоко оценив проект ракеты с ПВРД, писал в своем отзыве, составленном 18 января 1938 г. (Цитируемые документы хранятся в Научном архиве ИИЕТ АН СССР.):

«Принципиальная сторона вопроса, по моему мнению, проработана очень хорошо: уменьшая площадь наибольшего (третьего) сечения в несколько раз против теоретической, взятой под условием постоянства давления в камере сгорания, автор получает возможность осуществить перевес силы тяги над лобовым сопротивлением, т. е. возможность самостоятельного полета ПВРД. Этим определяется вся сущность проекта…

Безусловно, следует построить несколько опытных экземпляров ракет предполагаемого типа и подвергнуть их испытаниям сначала на земле, а затем в полете».

Проф. К. А. Путилов внимательно просмотрел, проверил и апробировал термодинамические расчеты прямоточного воздушно-реактивного двигателя, одобрив работы по созданию ракеты с двигателем такого типа. Большую помощь в выполнении баллистических расчетов оказали проф. К. Л. Баев и доцент В. В. Баева, горячо поддержавшие работу молодых инженеров.

Инженер В. С. Зуев писал в отзыве:

«Познакомившись с представленным эскизным проектом, отмечаю, что проект представляет значительный интерес.

I. Впервые применен воздушно-реактивный двигатель для стратосферной ракеты, причем, исходя из предварительных расчетов, можно сделать заключение о значительном преимуществе ПВРД перед реактивным двигателем обычного типа при полетах в атмосфере. ..

Резюмируя сказанное, считаю осуществление данного проекта весьма целесообразным».

Поддержка видными специалистами проекта ракеты с ПВРД открыла путь к претворению его в жизнь, и в 1937 г. на заводе «Авиахим» в Отделе специальных конструкций (ОСК), руководимым А. Я. Щербаковым, начались работы по созданию ракет с ПВРД. Сначала там были спроектированы две модели ПВРД, предназначенные для исследований процессов, протекающих в прямоточных воздушно-реактивных двигателях. Затем, чтобы возможно быстрее решить поставленную принципиальную задачу, была спроектирована ракета, обозначенная индексом Р-3. В качестве горючего для ее двигателя применили твердые шашки, состоящие из смеси алюминиевого и магниевого порошков с некоторыми другими веществами. Цилиндрические шашки со сквозным каналом в центре помещались в камере двигателя. В ракетах применялись шашки горючего двух типов. Одни из них, изготавливаемые химиком МГУ В. А. Абрамовым, состояли из порошка алюминия и магния, скрепленного органическим связующим. Эти шашки были весьма прочными и равномерно горели в камере двигателя. Теплотворная способность горючего вещества, из которого изготовляли шашки, была равна 8400 ккал/кг. Воспламенение топлива производилось с помощью черного пороха, поджигаемого стапиновым шнуром. Полный вес помещаемых в двигателе двух шашек составлял 2,1 кг, время горения равнялось 8 с.

Шашки другого типа изготовлялись в Московском химико-технологическом институте им. Д. И. Менделеева под руководством научного сотрудника Дергунова. Они получались путем спрессовывания под большим давлением алюминиевого и магниевого порошков. Для интенсификации процессов горения и увеличения тяги двигателя в эти шашки добавлялось некоторое количество окислителя (бертолетовой соли).

Испытания ракет Р-3 проводила бригада в составе: инженера И. А. Меркулова, механиков П. В. Карева и И. А. Парного, моториста В. Н. Акатова и химика В. А. Абрамова.

Для проведения летных испытаний было изготовлено 16 ракет

Технические характеристики ракет 1-й серии были следующие вес пороховой ракеты 3,8 кг, вес пороха 1,4 кг, полный импульс 260 кгс x м/с максимальная тяга 450 кгс, средняя тяга 118 кгс, время горения пороха 2,24 с, вес ракеты с ПВРД 4,5 кг, диаметр ракеты с ПВРД 121 мм, полный начальный вес двухступенчатой ракеты 8,3 кг.

Следующие варианты ракет Р-3-2в отличались от ракет первой серии некоторым облегчением конструкции.

Рис. 3. Самолет конструкции Н.Н. Поликарпова И-15-бис с прямоточными двигателями ДМ-2

В дальнейшем в качестве первой ступени при испытании ракет Р-3 — 2в применялись пороховые ракеты, имеющие следующие данные: полный вес ракеты ,3,510 кг, вес баллиститного пороха «Н» 1,050 — 1,079 кг, скорость истечения пороховых газов 1860 м/с.

В течение 1938 г. и начала 1939 г. было проведено несколько десятков продувок ракет с ВРД в аэродинамической трубе механико-математического факультета МГУ. Были определены коэффициенты лобового сопротивления ракеты, подобраны аэродинамические тормоза для пороховых ракет, предназначавшиеся для отделения первой ступени от второй Одновременно с аэродинамическими исследованиями проводились испытания процесса горения в камере ВРД.

В феврале 1939 г. начались испытания ракет с ПВРД в полете. Запуск ракеты в воздух производился из пускового станка вертикально вверх. На первых испытаниях отрабатывались старт ракеты, расцепка ступеней, зажигание топлива в ВРД. Первый успешный полет ракеты с ВРД, когда было отчетливо установлено увеличение скорости ракеты благодаря работе ВРД, произошел 5 марта 1939 г.

Через два месяца — в первых числах мая, состоялись испытания на которых присутствовали начальник ОСК А. Я. Щербаков, руководители Отдела изобретений завода: В. В. Кольцов, П. М. Блайман и другие сотрудники завода.

В двух ракетах, испытанных в тот день, были установлены топливные шашки, изготовленные В. А. Абрамовым. Эти испытания убедительно показали надежную работу всей системы. Было решено произвести официальные испытания с представителями Наркомата авиационной промышленности. Для точного определения скорости полета и высоты подъема ракеты была приглашена бригада астрономов во главе с В. А. Бронштэном, которая применяла для этой цели методы наблюдения за метеоритами.

Официальные испытания ракеты с ВРД состоялась 19 мая 1939 г. В ракете были установлены топливные шашки, изготовленные в Институте им. Д. И. Менделеева. При включении зажигания ракета вылетела из станка и пошла вверх. Присутствующим при испытании был отчетливо виден успешный полет первой в СССР двухступенчатой ракеты.

За время работы первой ступени ракета достигла скорости 200 м/с, поднявшись на высоту 250 м, после чего первая ступень отделилась от второй. От момента окончания горения пороха до включения воздушно-реактивного двигателя прошло 2,5 с. За это время ракета прошла путь 375 м, поднявшись на высоту 625 м, а ее скорость понизилась до 105м/с. При этой скорости произошло включение ПВРД, который работал 5,12 с. К концу работы двигателя ракета поднялась на 1317 м, достигнув скорости 224 м/с. После выгорания топлива ракета 6,06 с летела вверх, поднявшись на 1808 м. К концу работы двигателя величина избыточной тяги, т. е. разность между тягой и лобовым сопротивлением, достигла 20 кгс, коэффициент тяги при этом составлял 0,7. За весь период полета ракеты с работающим ПВРД среднее положительное ускорение ее полета составило 23 м/с².

Результаты испытаний этих первых в мире ракет с воздушно-реактивными двигателями были зафиксированы актом, в конце которого говорилось:

«Полет ракеты позволил полностью установить факт надежной работы воздушно-ракетного двигателя и увеличения скорости полета ракеты под действием этого двигателя».

Испытания ракеты с полной очевидностью продемонстрировали факт ускоренного полета вертикально вверх летательного аппарата с прямоточным воздушно-реактивным двигателем.

Этими испытаниями была практически доказана возможность создания ПВРД, способного развивать тягу на дозвуковых скоростях, превосходящую лобовое сопротивление и даже сумму сил лобового сопротивления и веса. Так завершился второй этап труда советских ученых и конструкторов по созданию прямоточных воздушно-реактивных двигателей.

Летные испытания ПВРД на самолетах

3 июля 1939 г. И. А. Меркулов сделал на совещании Технического совета Народного комиссариата авиационной промышленности (НКАП) доклад о результатах экспериментов с прямоточным ВРД на ракетах и о задачах дальнейших работ по исследованию ВРД, усовершенствованию его конструкции и применению в авиации.

Рис. 4. Самолет И-153 «Чайка» с прямоточными двигателями ДМ-2

Он предложил применить прямоточные ВРД в сочетании с установленной на самолете винто-моторной группой. ПВРД должны были использоваться в качестве дополнительных моторов для увеличения максимальной скорости полета. Установленный на самолете ВРД не требовал дополнительных запасов специального топлива, а мог питаться тем же бензином, что и основной мотор.

В августе 1939 г. были спроектированы и изготовлены первые образцы авиационных ПВРД — «дополнительных моторов» (ДМ-1) -диаметром 240 мм. Их стендовые испытания были проведены в сентябре 1939 г.

В сентябре 1939 г. были изготовлены три экземпляра дополнительных моторов ДМ-2 для установки на самолет.

Непрогораемость камеры сгорания дополнительных моторов обеспечивалась ее охлаждением поступающим в двигатель бензином. Устойчивость горения бензина в камере сгорания достигалась защитными кольцами, установленными внутри камеры. Защитные кольца создавали в камере небольшие зоны с малыми скоростями потока воздуха. В этих защищенных зонах-форкамерах осуществлялось воспламенение и устойчивое горение небольшой доли бензина. Выходящее из-под защитных колец пламя обеспечивало распространение горения на всю основную массу бензо-воздушной смеси. Для обеспечения зажигания в пределах температур от — 60⁰ до +60⁰ С и возможности многократных запусков в полете при любых скоростях был сконструирован специальный электроприбор зажигания, который употреблялся в течение всех полетов.

Двигатели ДМ-2 были весьма компактны. Их длина равнялась 1 500 мм, максимальный диаметр — 400 мм, диаметр выходного сечения сопла — 300 мм, вес одного двигателя (без моторамы) составлял 12 кг, с моторамой — 19 кг (рис. 2).

Для исследования работы ПВРД перед летными испытаниями была построена специальная аэродинамическая труба АТ-1. (После модернизации она именовалась АТ-2). Максимальная скорость потока воздуха в ее рабочей части составляла 75 м/с. Испытание дополнительных моторов ДМ-2 в аэродинамической трубе началось в октябре 1939 г. и дало возможность проверить безопасность работы двигателей, отработать зажигание, устойчивость процесса горения и определить основные параметры ПВРД. Испытания проводились в течение всего периода летных исследований ДМ как с целью проверки конструктивных усовершенствований, вносимых в процессе летных испытаний, так и с целью периодического контроля за работой и состоянием материальной части двигателей.

Рис. 5. Авиационный прямоточный двигатель ДМ-4 под крылом самолета И-153

22 октября 1939 г. состоялись официальные испытания ДМ-2 в аэродинамической трубе. Результаты этих испытаний показаны в акте, где говорилось:

«Во время испытаний двигатель был запущен в работу три раза. Органы управления работали исправно. Двигатель показал полную надежность и безопасность в отношении взрыва.

В трубе при испытании двигателя была достигнута скорость 120 км/ч. При данной скорости двигатель дал тягу величиной в 10 кгс, что соответствует расчетным цифрам» [6, с. 74].

После успешных испытаний воздушно-реактивных двигателей в аэродинамической трубе они были установлены для летных испытаний на самолет конструкции Н. Н. Поликарпова И-15-бис (И-152). При первых испытаниях воздушно-реактивных двигателей самолет явился летающей лабораторией, предназначенной для исследования работы ПВРД. В целях предохранения фюзеляжа и хвостового оперения от возможного влияния продуктов сгорания ДМ хвост и оперение самолета И-15-бис были обшиты листовым дюралем (рис. 3).

Летные испытания самолета И-15-бис с двумя ПВРД, установленными под плоскостями самолета, начались в декабре 1939 г. Их проведение было поручено летчику-испытателю П. Е. Логинову (Краткий отчет об испытании авиационного воздушно-ракетного двигателя для увеличения максимальной скорости полета. — Научный архив ИИЕТ АН СССР.).

Рис. 6. Самолет конструкции А. С. Яковлева ЯК-7Б с прямоточными двигателями ДМ-4

Первые пять полетов были совершены с целью проверки модернизированной машины. Затем были совершены полеты для испытания зажигания в воздухе и отработки запуска двигателей. В результате этих первых полетов удалось добиться надежного запуска и устойчивой работы ПВРД.

25 января 1940 г. было проведено официальное испытание самолета И-15-бис с ПВРД. Летчик П. Е. Логинов сделал несколько кругов над Центральным аэродромом им. Фрунзе с работающими ПВРД. Он несколько раз выключал и вновь включал дополнительные моторы. Работа ПВРД оказалась надежной, устойчивой и не опасной для самолета. Полеты П. Е. Логинова в декабре 1939 г. и январе 1940 г. были первыми в мире полетами на самолете с прямоточными воздушно-реактивными двигателями.

В феврале — мае 1940 г. продолжались испытания ДМ-2 на самолете И-15-бис с целью испытания различных конструктивных усовершенствований, направленных на сокращение времени запуска и улучшение процессов горения. Затем были осуществлены полеты для измерения прироста скорости благодаря работе дополнительных моторов. В этих полетах, кроме П. Е. Логинова, приняли участие летчики-испытатели А. В. Давыдов, Н. А. Сопоцко. Всего на самолете И-15-бис с ДМ-2 было сделано 54 полета (табл. 1). Испытания проводились на скоростях 300 — 315 км/ч. При включении ПВРД скорость увеличивалась в среднем на 18 — 22 км/ч. Так как при подвеске двигателей скорость самолета несколько уменьшалась, то чистый прирост скорости был меньше указанных величин. Но при использовании самолета в качестве летающей лаборатории незначительное снижение его скорости не имело большого значения, а при практическом использовании ПВРД предполагалось существенно уменьшить его лобовое сопротивление путем хорошего капотирования или даже введением дополнительных моторов в конструкцию самолета, что прорабатывалось уже параллельно с описываемыми летными испытаниями.

Специальная комиссия, назначенная приказом Наркома, составила следующий акт: «Акт об испытании самолета И-15-бис с воздушно-ракетными моторами.»

На основании результатов летных испытаний комиссия констатирует, что работами завода «Авиахим» создан авиационный воздушно-ракетный двигатель, который работает на самолете и увеличивает скорость полета.

Безопасность, огнеупорность и долговечность двигателя проверены продолжительными испытаниями на земле и в полете…

Испытаниями установлено, что воздушно-ракетные двигатели увеличивают скорость самолета при собственной его скорости 315 км/ч в среднем на 15 км/ч…» [16, с. 3 — 4].

Таблица 1. Результаты испытаний самолета И-152-ДМ в 1940 г. [5, с. 66]

После испытаний самолета И-152-ДМ были произведены испытания ПВРД на самолете конструкции Н. Н. Поликарпова И-153, хорошо известного под именем «Чайка». Они начались в сентябре 1940 г. Их выполняли летчики-испытатели П. Е. Логинов, А. И. Жуков и А. В. Давыдов. Средний прирост скорости при включении ДМ на самолете «Чайка» составил около 30 км/ч (табл. 2) (рис. 4).

В августе 1940 г. были изготовлены новые воздушно-реактивные двигатели ДМ-4. Конструкция ДМ-4 являлась дальнейшим развитием конструкции ДМ-2.

3 октября 1940 г. состоялся первый полет самолета И-153 с дополнительными моторами ДМ-4. Самолет поднялся на высоту 2 тыс. м и при собственной скорости 388 км/ч благодаря включению ПВРД увеличил скорость на 42 км/ч, доведя ее до 430 км/ч. Во время последующих полетов с двигателями ДМ-4 средний прирост скорости составил примерно 40 км/ч по сравнению с полетом при неработающих воздушно-реактивных двигателях. 27 октября 1940 г. на самолете И-153 с воздушно-реактивными двигателями ДМ-4 на высоте 2 тыс. м был получен прирост скорости с 389 до 440 км/ч, т. е. на 51 км/ч (рис. 5).

В акте о результатах летных испытаний самолета И-153 с дополнительными моторами говорилось:

«. ..Летные испытания позволили полностью установить факт эффективной работы воздушно-ракетных двигателей и увеличения благодаря их действию максимальной скорости полета.

Испытанные воздушно-ракетные двигатели обладают способностью работать на любом сорте авиационного бензина независимо от дозировки этиловой жидкости.

Долговечность двигателей проверена продолжительными испытаниями на земле и в полете…» [6; с. 5 — 6].

Результаты летных испытаний получили положительную оценку. В то же время летные испытания позволили выявить основные недостатки двигателей и задачи дальнейшей исследовательской и конструкторской работы в области их совершенствования. Этими задачами являлись исследования процесса горения в камере ПВРД и его улучшение в целях повышения полноты сгорания, усовершенствование системы зажигания и доводка конструкции ПВРД в отношении ее дальнейшего облегчения, а также оснащение двигателей контрольно-измерительной аппаратурой и автоматикой.

Таблица 2. Результаты испытаний самолета И-152-ДМ в 1940 г. [5, с. 69]

Всего при испытании обоих самолетов с воздушно-реактивными двигателями ДМ-2 и ДМ-4 было сделано 74 полета, выполненных без единой аварии.

Работа по проектированию и летным испытаниям ПВРД на самолетах Н. Н. Поликарпова была начата в Отделе специальных конструкций, руководимым А. Я. Щербаковым, и продолжена в Отделе изобретений, руководимым В. В. Кольцовым и П. М. Блайманом завода «Авиахим». Ее выполняла конструкторская группа, в состав которой входили: конструкторы Меркулов И. А., Маслов А. П., Мельников А. А., Николаевский Б. А., техники Гонсовская А. А., Толстикова 3. В., авиамеханики Чарный И. А., Карев П. В., Ильин А. Н. и моторист Рыбаков Г. П. Этим небольшим коллективом были проведены первые в мире работы по созданию авиационных ПВРД.

В следующие годы работы по авиационным ПВРД проводились в СССР весьма широко. В 1941 г. были испытаны прямоточные воздушно-реактивные двигатели конструкции В. С. Зуева и Е. С. Щетинкова. Эти двигатели также устанавливались в качестве дополнительных на самолет с винтомоторной группой.

В 1942 г. состоялись летные испытания ПВРД конструкции М. М. Бондарюка на самолете ЛАГГ-3. Испытания показали практическую работоспособность прямоточных двигателей и выявили вместе с тем некоторые недостатки, которые необходимо было устранить для нормальной эксплуатации двигателей.

В 1944 г. на самолете ЯК-7Б были проведены летные испытания воздушно-реактивных двигателей ДМ-4с. Их выполнил летчик-испытатель С. Н. Анохин.

Во время полета на высоте 2340 м самолет ЯК-7Б без ДМ имел максимальную скорость 494 км/ч. При установке на самолет ДМ максимальная скорость снизилась до 460 км/ч. При работе ВРД максимальная скорость увеличилась на 53 км/ч, т. е. до 513 км/ч (рис. 6).

В 1948 г. М. М. Бондарюком был создан дозвуковой одноконтурный разгонно-маршевый двигатель, предназначенный в качестве ускорителя самолета Ла-9. Два прямоточных двигателя подвешивались под крыльями самолета и включались в работу по команде пилота. Двигатель работал в диапазоне числа М от 0,4 до 0,85 и развивал 320 кг тяги на расчетной высоте. Удельная тяга двигателя на разных режимах составляла 520 — 650 кг x с/кг. Прямоточные двигатели обеспечивали максимальный относительный прирост скорости самолету Ла-9 — 110 км/ч. Включение двигателя могло производиться многократно. Вес сухого двигателя составлял 40 кг.

Приведенные материалы показывают, как широко развернулись в нашей стране еще много десятилетий назад работы по созданию и летным испытаниям прямоточных воздушно-реактивных двигателей. Главным результатом выполненных в те годы стендовых и летных испытаний было то, что они подтвердили правильность ранее созданной теории и методов расчета, показали на практике работоспособность и надежность двигателей нового типа, позволили выбрать и уточнить направление дальнейших научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.

Параллельно с летными испытаниями в нашей стране велись начатые еще в ГИРДе теоретические и экспериментальные исследования процессов, протекающих в ПВРД, исследование и отработка отдельных элементов ПВРД и двигателей в целом. Особенно много внимания было уделено изучению процесса горения топлива и отработке камер сгорания, исследованию воздухозаборников для сверхзвуковых ПВРД, разработке методов и систем регулирования.

Наиболее полные и ценные результаты лабораторных исследований процессов горения и охлаждения камер сгорания ПВРД были получены коллективом ученых, возглавляемым док. техн. наук, проф. Е. С. Щетинковым. Сравнение результатов летных испытаний ПВРД, проведенных в 1939 — 1942 гг., и аналогичных испытаний 1948 г. убедительно показывают, каких больших успехов в области создания ПВРД добилась советская наука и техника за эти годы.

Весьма ценная работа по исследованию и доводке прямоточных воздушно-реактивных двигателей была проведена в 1942 — 1943 гг. в Московском авиационном институте им. Серго Орджоникидзе доктором физ-матем. наук, проф. К. А. Путиловым. Вспоминая об этой работе, он писал:

«Нужно сказать, что в те годы редко кто соглашался помогать энтузиастам ракетной техники, так как тогда эта область казалась экзотической, уводящей от неотложных нужд авиации. Нам посчастливилось, что директором МАИ тогда был Александр Иванович Михайлов. Он на свой риск, чтобы помочь СКБ, учредил в МАИ специальную экспериментально-исследовательскую группу (СЭИГ) и утвердил тему «Доработка и испытание дополнительных моторов специального типа».

При содействии А. И. Михайлова и его заместителя профессора Н. В. Иноземцева удалось преодолеть разнообразные и иногда довольно сложные препятствия, возникавшие из-за трудностей военных лет».

Благодаря этой большой повседневной помощи руководителей МАИ группе проф. К. А. Путилова удалось провести исследование прямоточных двигателей ДМ-4 в аэродинамической трубе, доработать их и подготовить к упомянутым выше летным испытаниям на самолете Як-7Б.

Успешное развитие советской ракетной техники и переход авиации в область сверхзвуковых скоростей полета поставили перед учеными и конструкторами задачу создания сверхзвуковых ПВРД (СПВРД). Для решения этой задачи требовались сверхзвуковые диффузоры. Отвечая запросам техники, требованиям нашей промышленности, коллектив ученых, руководимый академиком Г. И. Петровым, на основе многолетних теоретических и экспериментальных исследований разработал сверхзвуковые воздухозаборники для ПВРД.

Итоги замечательных достижений советских ученых в создании теоретических и экспериментальных основ прямоточных воздушно-реактивных двигателей показаны в фундаментальном научном труде «Прямоточные воздушно-реактивные двигатели», написанном выдающимися специалистами этой области техники М. М. Бондарюком и С. М. Ильяшенко [8].

В результате комплексных, проводимых многими научными коллективами, исследований проблемы прямоточных воздушно-реактивных двигателей и опирающихся на достижения ученых опытно-конструкторских работ в Советском Союзе созданы высокоэффективные ПВРД и заложен фундамент для создания космических ракет с воздушно-реактивными двигателями [11 — 15].

ЛИТЕРАТУРА

1.Циолковский К. Э.Космический корабль. — В кн.: Циолковский К. Э. Избр. тр. М., 1962, с. 220 — 241.

2.Цандер Ф. А.Проблема полета при помощи реактивных аппаратов. М., 1932.

3. Lorin R.Une experience simple relative au propulseur a reaction directe. -Aerop-hile, 1913, 21, p. 514.

4.Стечкин Б. С.Теория воздушного реактивного двигателя. — Техника воздушного флота, 1929, № 2, с. 96 — 103.

5. Crocco G. A.Iperaviazione superaviazione. — Aerotechnica, 1931, 11, p. 1173 — 1220.

6. Краткий отчет об испытании авиационного воздушно-ракетного двигателя для увеличения максимальной скорости полета. М., 1940. — В кн.: Из истории авиации и космонавтики. М., 1965, вып. 3.

7.Дудаков В. И.Основы теории воздушно-реактивного двигателя непрерывного действия. М., 1938.

8.Бондарюк М. М., Ильяшенко С. М.Прямоточные воздушно-реактивные двигатели. М., 1958.

9.Стечкин Б. С.Избранные труды. М., 1977.

10.Воронков Ю. С.Развитие авиационных газотурбинных двигателей, как элемента новой техники. — Канд. дис., М., 1969.

11.Раушенбах Б. В.Вибрационное горение. М., 1961.

12.Раушенбах Б. В., Беспалов С. А., Волынский М. С.и др. Физические основы рабочего процесса в камерах сгорания воздушно-реактивных двигателей. М., 1964.

13.Щетинков Е. С.Физика горения газов. М., 1965.

14.Зуев В. С, Макарон В. С.Теория прямоточных и ракетно-прямоточных двигателей. М., 1971.

15.Пономарев А. Н.Авиация на пороге в космос. М., 1971.

«Мессер» и «Метеор»: кто открыл век реактивной авиации?

• Павел Аксенов
• Русская служба Би-би-си

25 июля 2014

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

«Глостер Метеоры» — первые военные реактивные самолеты, участвовавшие в боях

Первый в истории воздушный бой реактивного самолета состоялся в эти дни 70 лет назад.

Точнее сказать сложно — историки спорят, кому принадлежит пальма первенства — германскому Me.262 или британскому Gloster Meteor.

История зафиксировала воздушные схватки германского и английского самолетов в двух разных боях, но точной информации о воздушных победах нет.

В оставшиеся 13 месяцев Второй мировой войны реактивная авиация, ставшая основой послевоенных ВВС во всем мире, не произвела сенсации — воздушные командиры противников еще не знали, как использовать доставшийся им мощный инструмент.

Ни «Метеоры», ни «Ласточки» (Schwalbe — так по-немецки назывался Ме.262) не сыграли решающей роли в воздухе, как и другие самолеты с реактивными двигателями.

Однако и тот и другой внесли важный вклад в послевоенное развитие авиации других стран.

Германский истребитель попал в руки союзников, его подробно изучали в США, Британии и СССР.

Однако гораздо большее влияние на развитие советской авиации оказали британские реактивные двигатели — Лондон продал их Советскому Союзу по политическим соображениям, и эти установки были скопированы советскими инженерами.

Первые бои

О них приходится говорить именно так — во множественном числе, ибо было их два.

25 июля 1944 года реактивный германский «Мессершмитт» атаковал в районе Мюнхена разведчик DH.98 Mosquito из 544-й эскадрильи Королевских ВВС.

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

В Британии «Глостер Метеор», конечно, не столь знаменит как «Спитфайр», но их много в музеях, их реставрируют, и есть даже машины в летном состоянии. Этот самолет следует со снятыми консолями крыльев в Музей реактивной авиации в Глостершире

Пропустить Подкаст и продолжить чтение.

Подкаст

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

эпизоды

Конец истории Подкаст

Существует версия, согласно которой британский самолет был сбит — главным оружием двухмоторного разведывательного «Москито» была скорость, однако именно это не играло никакой роли в схватке с реактивным перехватчиком.

Между тем, на сайте КВВС в разделе, посвященном истории авиабазы «Бенсон», с которой взлетал «Москито», говорится, что ему удалось скрыться в облаках после 20 минут погони.

Германский самолет принадлежал группе Erprobungskommando 262 (сокращенно — Ekdo 262), это была испытательная авиачасть, которая тестировала новые машины в боевых условиях.

27 июля первые боевые вылеты совершили британские F.Mk I Gloster Meteor, которыми была вооружена 616-я эскадрилья.

Эти скоростные самолеты казались командованию КВВС спасительным решением проблемы «Фау-1» — немецких крылатых ракет, которыми в то время активно обстреливали Лондон.

«Метеоры» к этому моменту уже были приняты на вооружение и сведены в эскадрилью №616.

Отсюда и неразбериха с первенством в боевом применении истребителей — «Мессершмитт» из испытательной группы, по мнению некоторых историков, не мог считаться самолетом на боевом задании.

Правда, на сайте КВВС именно этот бой признан первой воздушной схваткой реактивного самолета в истории.

«Сырые» машины

Первая миссия британского реактивного самолета закончилась провалом — патрулировавший побережье британский летчик заметил крылатую ракету, зашел на нее, но у самолета заклинило пушки.

Через несколько дней, 4 августа, «Метеор» под управлением флаинг офицера (старшего лейтенанта) Дикси Дина открыл счет в истории побед реактивных самолетов.

Автор фото, Getty

Подпись к фото,

Множество самолетов Me.262 досталось союзникам

Он также не смог сбить летящую бомбу из заклинившей пушки и использовал прием, который довольно часто применяли пилоты КВВС.

Он аккуратно поравнялся с летящей «Фау-1», поддел ее крыло своим и перевернул — бомба, которая могла лететь строго по прямой, в такой ситуации падала на землю и взрывалась (существует несколько объяснений этому, которые касаются, в основном конструкции ее механизма ориентирования в пространстве).

Правда, в результате «Метеоры» не снискали себе славы «охотников за Фау».

Отказ пушки, несовершенство системы управления «Фау», которая также по сути была реактивным самолетом, только без пилота, показывают, в сколь зачаточном состоянии была в то время реактивная авиация.

«Мессершмитт» не испытывал тех же проблем с пушками, но у него была своя ахиллесова пята — двигатель.

Имитируя противника

Jumo 004B фирмы Junkers страдал от серьезных «детских болезней». Прежде всего, конструкторам не удалось довести до ума систему подачи топлива, и любая попытка резко увеличить скорость могла привести к катастрофе.

Эта особенность могла испортить «карьеру» любому поршневому самолету, но высочайшая скорость — более 850 километров в час — была решающим фактором. Ме.262 зарекомендовал себя как высокоэффективный перехватчик, и тем самым частично определил судьбу своего противника «Метеора».

И без того не горевшее желанием отправлять новейшие самолеты в бой над чужой территорией, где противник мог их сбить и заполучить двигатели или другие секреты, командование КВВС отправило часть самолетов для тренировок экипажей бомбардировщиков. Они имитировали нападения немцев и помогали отрабатывать приемы борьбы с перехватчиками.

Запрет для «Метеоров» на полеты над территорией противника сохранялся почти до конца войны в Европе. Они сражались, но ограничивались перехватом германских самолетов, залетавших через линию фронта. Таковых в 1945 году было уже совсем немного.

«Мессершмитты» же наоборот — самым активным образом участвовали в боях, отражая налеты на Германию, и потому их боевой счет гораздо выше.

Вокруг мотора

Двигатель был в то время главной частью истребителя. Образно говоря, самолет строился «вокруг мотора». Он был его сердцем и главной частью.

Уже после войны британские, советские, американские специалисты изучали все доставшиеся им германские реактивные самолеты (помимо Schwalbe Люфтваффе использовали одномоторный легкий He.162, а также целую серию различных более тяжелых машин компании Arado).

В СССР, как и в Британии, США, Германии и других странах, велись работы по созданию собственного реактивного двигателя, этим занимался конструктор Архип Люлька.

Однако к 1945 году стало понятно, что работы идут медленно, и отставание от других стран слишком велико.

В начале 1945 года в СССР наладили выпуск трофейных моторов Jumo-004 и BMW-003. Однако, и тот, и другой были слишком «сырыми».

Двигатель для советских ВВС

В результате двигатели удалось купить в Британии — премьер-министр Клемент Эттли дал добро на продажу в Советский Союз нескольких моторов фирмы Rolls-Royce — Derwent (которым были оснащены «Метеоры») и Nene.

Nene был в то время самым мощным авиамотором в мире, созданным на основе Derwent. Тот, в свою очередь, был создан на базе Welland — детища отца британской реактивной авиации Фрэнка Уиттла.

Британские моторы были в то время не только самыми мощными, но и самыми надежными, и с наибольшим ресурсом.

В своей книге «Цель жизни» советский авиаконструктор Александр Яковлев описал свой разговор со Сталиным.

«Мы внесли также предложение о необходимости закупки реактивных двигателей «Дервент» и «Нин». В отличие от двигателей с многоступенчатыми осевыми компрессорами, эти — с центробежными компрессорами — были конструктивно проще и проявили себя с самой лучшей стороны в эксплуатации. Сталин очень удивился такому, как он считал, наивному предложению: «Какой же дурак станет продавать свои секреты!». Но я разъяснил, что «Нин» и «Дервент» уже несекретны, широко рекламируются в печати, и лицензии на их производство проданы ряду стран англичанами».

Но на самом деле эта продажа в Британии была воспринята со скандалом. Покупка Советским Союзом всего нескольких моторов могла означать только одно — «обратную инженерию».

Nene и Derwent в СССР разобрали, скопировали и построили свои моторы — соответственно, РД-45 и РД-500.

Советский Derwent — РД-500 — ставился на двух ранних реактивных истребителях Ла-15 и Як-23.

РД-45, который в серийном производстве назывался ВК-1, позволил СССР построить один из самых известных и массовых самолетов — МиГ-15.

Реактивные двигатели

Меню Общее введение Реактивные самолеты и Вторая мировая война Как это работает Другой полезный материал Библиография

Реактивные самолеты и Вторая мировая война Разработка реактивных двигателей во время войны Перед Второй мировой войной, в 1939 году, реактивные двигатели в основном существовали в лабораториях. Однако конец войны показал, что реактивные двигатели с их большой мощностью и компактностью были в авангарде развития авиации. Молодой немецкий физик Ганс фон Охайн работал в компании Ernst Heinkel, специализирующейся на передовых двигателях, над созданием первого в мире реактивного самолета, экспериментального Heinkel He 178. Первый полет он совершил 27 и 19 августа.39. Опираясь на это достижение, немецкий конструктор двигателей Ансельм Франц разработал двигатель, пригодный для использования в реактивном истребителе. Этот самолет, Ме 262, был построен Мессершмиттом. Хотя Me 262 был единственным реактивным истребителем, участвовавшим в боевых действиях во время Второй мировой войны, он провел значительное количество времени на земле из-за высокого расхода топлива. Его часто называли «сидячей уткой для атак союзников». Тем временем в Англии Фрэнк Уиттл полностью самостоятельно изобрел реактивный двигатель. Таким образом, британцы разработали удачный двигатель для другого раннего реактивного истребителя — Gloster Meteor. Великобритания использовала его для обороны страны, но из-за недостатка скорости он не использовался для боевых действий над Германией. Британцы поделились технологией Уиттла с США, что позволило General Electric (GE) построить реактивные двигатели для первого в Америке реактивного истребителя Bell XP-59. Британцы продолжали разрабатывать новые реактивные двигатели по конструкции Уиттла, а компания Rolls-Royce начала работу над двигателем Nene в 1944 году. Компания продала Nenes Советскому Союзу — советская версия двигателя, фактически приводившая в действие реактивный истребитель МиГ-15. которые позже сражались с американскими истребителями и бомбардировщиками во время Корейской войны. 19Капитуляция Германии в 45 г. выявила существенные открытия и изобретения военного времени. General Electric и Pratt & Whitney, еще один американский производитель двигателей, добавили уроки немецкого языка к урокам Уиттла и других британских конструкторов. Ранние реактивные двигатели, такие как у Me 262, быстро потребляли топливо. Таким образом, была поставлена ​​первоначальная задача: построить двигатель, который мог бы обеспечить высокую тягу при меньшем расходе топлива. Компания Pratt & Whitney решила эту дилемму в 1948 году, объединив два двигателя в один. Двигатель включал два компрессора; каждый вращается независимо, внутренний обеспечивает высокое сжатие для хорошей производительности. Каждый компрессор потреблял энергию от своей турбины; следовательно, было две турбины, одна за другой. Такой подход привел к двигателю J-57. На нем летали коммерческие авиалайнеры — Boeing 707, Douglas DC-8. Один из выдающихся послевоенных двигателей, он поступил на вооружение ВВС США в 1919 г.53. Человек за двигателем Ханс фон Охайн Ганс фон Охайн из Германии был конструктором первого работающего реактивного двигателя, хотя заслуга изобретения реактивного двигателя принадлежит британцу Фрэнку Уиттлу. Уиттл, который зарегистрировал патент на турбореактивный двигатель в 1930 году, получил это признание, но не проводил летных испытаний до 1941 года. Охайн родился 14 декабря 1911 года в Дессау, Германия. Работая над докторской диссертацией в Геттингенском университете, он сформулировал свою теорию реактивного движения в 1919 г.33. После получения степени в 1935 году он стал младшим ассистентом Роберта Уичарда Пола, директора Физического института университета. Получив патент на свой турбореактивный двигатель в 1936 году, Охайн присоединился к компании Heinkel в Ростоке, Германия. К 1937 году он построил испытанный на заводе демонстрационный двигатель, а к 1939 году — полностью действующий реактивный самолет He 178. Вскоре после этого Охайн руководил созданием He S.3B, первого полностью действующего центробежного турбореактивного двигателя. Этот двигатель был установлен на самолете He 178, совершившем первый в мире полет реактивного самолета 27 августа 19 г.39. Охайн разработал усовершенствованный двигатель He S.8A, который впервые поднялся в воздух 2 апреля 1941 года. Эта конструкция двигателя, однако, была менее эффективной, чем разработанная Ансельмом Францем, которая приводила в движение Me 262, первый действующий реактивный самолет. истребитель. Охейн приехал в Соединенные Штаты в 1947 году и стал ученым-исследователем на базе ВВС Райт-Паттерсон, Лабораториях аэрокосмических исследований, Лаборатории аэродинамических двигателей Райта и Исследовательском институте Дейтонского университета. За 32 года службы в правительстве США Охейн опубликовал более 30 технических статей и зарегистрировал 19патенты США. В 1991 году Национальная инженерная академия США наградила Охейна премией Чарльза Старка Дрейпера как пионера реактивной эры. Охейн умер 13 марта 1998 года в своем доме в Мельбурне, штат Флорида. Heinkel He 178 был первым в мире реактивным самолетом. 16-03-2004

История первого американского реактивного двигателя: секретные ребята хотели выиграть войну, но в итоге сократили мир

Участок

Шел 1941 год. В Европе бушевала Вторая мировая война, и нацистские бомбардировщики над Лондоном были обычным явлением. Это было также, когда группа инженеров GE в Линне, штат Массачусетс, получила секретный подарок от Его Величества короля Георга VI. Внутри нескольких ящиков были сложены части первого реактивного двигателя, успешно построенного и испытанного союзниками. Задача инженеров заключалась в том, чтобы усовершенствовать самодельную машину, довести ее до массового производства и помочь Англии выиграть войну.

Над проектом работало более тысячи человек, но мало кто знал, что они строят. Одним из них был Джозеф Сорота, который стал частью внутреннего круга в качестве сотрудника № 5. «Наши коллеги называли нас Hush-Hush Boys», — сказал Сорота GE Reports во время визита в свой дом престарелых во Флориде в 2016 году, 10 месяцев. до того, как он скончался в возрасте 96 лет. «Мы не могли ни с кем говорить о нашей работе. Нам сказали, что нас могут расстрелять».

Сорота, вероятно, был последним живым членом избранной группы.

Вверху и вверху: Джозеф Сорота, вероятно, был последним живым членом Hush-Hush Boys, группы инженеров GE, которые помогли запустить Америку в эпоху реактивных двигателей. Ему было 96 лет, когда он умер в 2017 году. Изображение предоставлено: GE Reports

The Last Of The Hush-Hush Boys

Родители Сороты приехали в США из Ровно, ныне часть Украины. «Моей матери было 12 лет, когда ее брат в Америке купил ей билет на третье место на «Титанике», — сказал он. «Но в Англии была плохая погода, и она опоздала на корабль на два часа».

Как и многие еврейские иммигранты, Сорота поселились в бостонском районе Дорчестер. Джозеф с раннего возраста проявлял способности ко всему, что связано с механикой, ремонтируя машины и бытовую технику для семьи и соседей. «Когда ему было 7 лет, он починил часы с кукушкой у врача, чтобы оплатить счет за лечение», — сказал его сын Алан Сорота.

Сорота хотел изучать инженерное дело в Массачусетском технологическом институте, но когда он и его мать поехали туда на трамвае, они поняли, что не могут позволить себе платить за обучение. Он остановился на вечерних инженерных курсах Северо-восточного университета.

Сорота был еще студентом в 1941 году, когда он поступил на работу на завод GE в Линне, в 10 милях к северу от Бостона. Вскоре он стал частью промышленной войны.

Стук в дверь

После нескольких месяцев работы Сороту вызвали в главный офис. «Был человек, которого я никогда не встречал, который спросил меня, что я делал по дороге домой, есть ли у меня девушка, выпивал ли я в баре», — сказал он. «Когда он представился человеком из ФБР, я чуть не умер. Я не сделал ничего плохого, но я думал, что он был там, возможно, чтобы арестовать меня. Это была война».

Мужчина сказал Сороте следовать за другим незнакомцем к маленькому зданию с высокой кирпичной дымовой трубой в задней части промышленной площадки Линн-Ривер, которое должно было служить мастерской и испытательной камерой для двигателя. «Мне сказали, что я собираюсь работать здесь, — сказал Сорота.

Военное министерство США и Корпус армейской авиации поручили компании GE восстановить и коммерциализировать британский реактивный двигатель, известный как двигатель Уиттла в честь его конструктора, офицера Королевских ВВС Фрэнка Уиттла.

Правительство выбрало GE для этого проекта из-за ее знаний о высокотемпературных металлах, необходимых для противостояния нагреву внутри двигателя, и благодаря ее опыту в создании турбин для электростанций и турбонагнетателей для высотных бомбардировщиков.

Отбойный молоток и метрическая система

Проект был настолько секретным, что членам команды приходилось брать в руки отбойные молотки, сносить стены и переделывать свою мастерскую самостоятельно. Проблемы быстро вылезли после того, как распаковали двигатель из коробки. «У нас не было нужных инструментов, — сказал Сорота. «Наши ключи не подходили к гайкам и болтам, потому что они были в метрической системе. Нам пришлось их еще немного растолочь, чтобы попасть внутрь».

У GE

было всего шесть месяцев, чтобы перепроектировать двигатель, и команда работала без перерыва, руководствуясь чертежами Уиттла и горсткой британских инженеров. В смену Сороты входило 15 человек. Его работа заключалась в том, чтобы помочь спроектировать камеры, направляющие воздух внутрь двигателя. «Сотрудник ФБР предупредил меня, что если я выдам какие-либо секреты, наказанием будет смерть», — сказал Сорота.

Первый огонь

19 марта42, всего через пять месяцев после начала проекта, Hush-Hush Boys завезли свой прототип в бетонный бункер, прикрепленный к мастерской и прозванный «Форт-Нокс» для испытаний. Камера открывалась в старую кирпичную дымовую трубу для отвода выхлопных газов и маскировки испытаний. Но двигатель заглох. «Мы могли запустить его только на короткое время», — сказал Сорота.

Вернулись к своим чертежам, переделали компрессор и стали добиваться большей тяги. Форт-Нокс, как и дымовая труба, стоит до сих пор. Сегодня небольшая бронзовая доска увековечивает этот подвиг.

Конец света, каким мы его знали

Летом 1942 года, через 10 месяцев после запуска, инженеры загрузили первую пару работающих реактивных двигателей, каждый из которых создавал тягу в 1300 фунтов, на железнодорожный вагон и отправили их на армейский аэродром Мурок в пустыне Мохаве в Калифорнии. Авиаконструктор Ларри Белл работал параллельно с командой GE над созданием первого в Америке реактивного самолета XP-59.. 2 октября 1942 года самолет взлетел на высоту 6000 футов, что стало небольшим первым шагом для технологии, которая в итоге привела к уменьшению мира. Двигатель, названный IA, теперь является частью коллекции Смитсоновского института в Вашингтоне, округ Колумбия,

.

Ось прогресса

В первых двигателях GE использовалась радиальная, также называемая центробежной, турбина для сжатия потока воздуха внутри двигателя и создания тяги. По конструкции он был похож на более старую технологию, которую GE использовала для турбонагнетателей, которые придавали американским бомбардировщикам дальней авиации и другим самолетам дополнительную мощность. Вернувшись в Линн, Сорота начал работать над двигателем с осевой турбиной, которая проталкивала воздух через двигатель вдоль его оси. «Двигатель Whittle, когда мы разобрали компрессор, был похож на компрессор пылесоса», — сказал Сорота. «У него была двухсторонняя крыльчатка, которая была очень неэффективной. Наши инженеры разработали то, что сейчас известно как осевой компрессор». Сегодня этот компрессор используется практически во всех современных реактивных двигателях и газовых турбинах.

Добро пожаловать в реактивный век

Осевой компрессор заработал внутри двигателя J47, который стал первым реактивным двигателем, сертифицированным для коммерческой авиации. GE произвела 35 000 J47, что сделало его самым производимым реактивным двигателем в истории. Но Сороты не было рядом, чтобы увидеть это. Его отец умер, и он ушел из компании, чтобы взять на себя управление несколькими многоквартирными домами в районе Бостона, принадлежавшими семье. «Я не хотел уходить, но у меня было четверо братьев и сестер», — сказал он. «Я был самым старшим, и мне приходилось заниматься делами».

Компания GE продолжала работать над реактивными двигателями, которые используются во многих новейших военных и пассажирских самолетах. Компания производит самый мощный в мире реактивный двигатель GE9X. Эти двигатели более чем в 100 раз мощнее оригинала Sorota. Сорота сказал: «Мне никогда не приходило в голову, что это перевернет всю авиационную промышленность, как это произошло».

В 1950-х годах компания GE сняла документальный фильм о создании первого американского реактивного двигателя. Взгляните:

Разработка реактивных двигателей.

Обзор. Способность реактивных самолетов доставлять товары и услуги на высоких скоростях изменила способ ведения бизнеса, а их доступность позволила большему количеству людей путешествовать по воздуху.

Предыстория

До разработки реактивных двигателей в авиационной промышленности существовали абсолютные ограничения на скорость, дальность и высоту полета самолетов и грузоподъемность. У Фрэнка Уиттла была мечта устранить эти границы.

В 1923 году, в возрасте 16 лет, Уиттл поступил в колледж Королевских ВВС в Крэнвелле. Когда он был выбран для подготовки офицеров и пилотов в 1926 году, он написал диссертацию на тему «Будущие разработки в области проектирования самолетов ». Уиттл исследовал новые возможности двигателей, которые в 1929, привел к его идее использовать газовую турбину для реактивного движения. Уиттл подал заявку на патент в 1930 году, но интерес (и финансирование) со стороны правительства был скудным. Единственный имеющийся отчет об идее реактивного движения был обескураживающим, и, хотя анализ был основан на устаревших материалах, министерство авиации выработало скептическое отношение к исследованиям Уиттла, которое длилось годами.

Фактически, британское правительство так мало думало о патенте Уиттла на реактивный двигатель, что разрешило его публикацию, когда он был утвержден в 1932. В течение года в Германии была запущена собственная программа исследований реактивных самолетов. Уиттл продолжал работать над своим проектом без официальной поддержки. На самом деле, когда в 1935 году срок действия его патента истек, у Уиттла не было пяти фунтов, чтобы продлить его, поэтому он так и не получил гонорары за свое изобретение.

Чтобы должным образом финансировать эксперименты, Уиттл собрал инвесторов и коллег, чтобы в 1936 году создать Power Jets Ltd. инвесторам то, во что они инвестировали. В то же время правительство не желало предоставлять достаточное финансирование Уиттлу для продолжения его исследований.

Уиттл также столкнулся с серьезными техническими проблемами. Тремя основными элементами реактивного двигателя являются компрессор, камера сгорания и турбина. Реактивный двигатель всасывает воздух, сжимает его в 3-12 раз, смешивает его с топливом (сжигает для перегрева воздуха, а небольшое количество используется для вращения турбины для большего сжатия воздуха) и вытесняет воздух и продукты сгорания. конец для создания тяги. Хотя газовые турбины существовали, Уиттлу пришлось полностью их переосмыслить. Цель современных турбин заключалась в том, чтобы использовать как можно больше энергии сгорания для привода машин. Реактивный двигатель Уиттла забирал большую часть продуктов сгорания и использовал их для создания тяги, используя лишь небольшую часть для привода турбины. Кроме того,
Уиттлу нужно было разработать материалы, которые могли бы выдержать огромные силы, создаваемые двигателем, и ему нужно было найти оптимальный способ смешивания топлива и воздуха в его системе.

Несмотря на множество препятствий, Уиттл смог испытать первый реактивный двигатель, турбореактивный двигатель WU (Whittle Unit), в 1937 году. (К тому времени Уиттл также запатентовал свою идею турбовентиляторного двигателя, но условия его финансирования не допустить испытания этой новой идеи.) В том же году авиаконструктор Ханс Пабст фон Охайн (1911-) тайно испытал реактивный двигатель на немецком заводе Heinkel Aircraft Works.

Имея работающий прототип, Уиттл продолжил разработку своего двигателя, работая над тем, чтобы сделать его более прочным, мощным и эффективным. Работа часто требовала физической смелости, так как испытательные двигатели ревели, лопасти вентилятора ломались, а механизмы заклинивали на тысячах оборотов в минуту. В некоторых случаях от машины убегали все, кроме Уиттла. Ему пришлось не только решать технические проблемы, но и продолжать борьбу с официальным сопротивлением. Даже когда работа переместилась на реактивный самолет, Комитет Национальной академии наук по газовым турбинам заявил, что цель «кажется за гранью возможного».

Однако к августу 1939 года разногласий уже не было. Немцы испытали первый действующий реактивный самолет Heinkel He 178. К 1941 году у немцев была серийная модель самолета, которая могла развивать скорость до 100 миль в час (161 км в час) быстрее, чем самый быстрый истребитель союзников.

Impact

Первый британский реактивный самолет не летал до 1941 года, через несколько недель после того, как немецкая серийная модель совершила свой первый полет. Gloster E.28/39 (Pioneer) пилотировал Джерри Сэйер. Он был оснащен двигателем W1A Уиттла и имел максимальную скорость горизонтального полета 370 миль в час (595 км/ч) на высоте 25 000 футов (7 620 м). Планы двигателя W2 следующего поколения и самолета Meteor были изъяты из рук Power Jets Ltd. и переданы конкурентам — сначала Rover, затем Rolls-Royce, — и британский реактивный самолет не участвовал в боевых действиях до 1944 года, когда он выстрелил. сбить ракету Фау-1. (В соответствии с планами Уиттла американцы построили собственную версию «Метеора» — P-59, который был тайно испытан еще в 1942 году, но никогда не использовался в боевых действиях. )

К счастью для союзников, немцы не воспользовались своим преимуществом. в реактивной авиации. Немцы сосредоточились на ракетной технике, и «Мессершмитт Ме-262», впервые использованный в бою в 1942 использовался как штурмовик, а не как истребитель.
Воздушных боев между Метеором и Ме-262 не было.

Хотя влияние реактивной авиации во время Второй мировой войны было минимальным, с тех пор она сыграла решающую роль в большинстве крупных конфликтов. 1950-е годы с их героями-испытателями называют золотым веком авиации. Реактивные двигатели позволяли самолетам летать выше и быстрее, чем это было возможно для винтовых кораблей. Хотя звуковой барьер был преодолен ракетным двигателем, все серийные модели сверхзвуковых самолетов были оснащены реактивными двигателями. Реактивные истребители, способные летать со скоростью Маха, сегодня являются компонентами арсеналов большинства промышленно развитых стран. Производство военных самолетов также оказало влияние на экономику. Например, один заказ Греции на 50 F-16 в 2000 году оценивался в 2,1 миллиарда долларов.

Сами реактивные двигатели продолжали развиваться. Первым крупным коммерческим применением стал турбовинтовой двигатель. Эти двигатели использовали большую часть своей мощности для вращения турбины, а не для создания тяги. Турбина использовалась для привода гребных винтов и использовала преимущество реактивных двигателей с высоким отношением мощности к весу. Турбовинтовой двигатель можно было использовать с традиционными планерами, и он стал популярным в Европе. Он не очень хорошо конкурировал в США, где требовались более длительные полеты и большая экономия топлива. Первым чистым реактивным самолетом стал Boeing 707, который начал эксплуатироваться в 1958.

Турбовентиляторный двигатель Уиттла, который нагнетает больше воздуха через реактивный самолет, увеличивая тягу без увеличения расхода топлива, занял видное место в авиации и является двигателем для популярного Боинга 757. Существует также несколько версий реактивного двигателя, в том числе ПВРД и ГПВРД, разработанные для того, чтобы вывести характеристики самолетов за пределы возможностей турбореактивного двигателя Уиттла.

Влияние реактивного двигателя на коммерческую авиацию не поддается исчислению и стало неожиданностью. Реактивные двигатели, впервые представленные для сокращения времени в пути для пассажиров, вскоре стали средством открытия гораздо более широкого рынка коммерческих полетов. Грузоподъемность реактивного двигателя намного превышает мощность винтового самолета, а это означает, что за каждую поездку можно перевозить больше пассажиров и грузов. Реактивные самолеты требуют меньше обслуживания, чем пропеллерные, и служат дольше. Вступил в силу эффект масштаба, и со временем потребительские расходы на авиаперевозки снизились более чем наполовину (в постоянных долларах). В результате авиаперевозки конкурируют с такими альтернативами, как автомобиль или поезд. Авиакомпании США перевезли более 600 миллионов пассажиров за 19 лет.98, что в 10 раз больше, чем в 1960 году. Авиаперевозки также стали популярными: с 1970 по 1998 год тоннаж увеличился в пять раз. В 1998 году прибыль всех авиакомпаний США составила 9 миллиардов долларов. В 1955 году, пиковом году для нереактивных самолетов, прибыль составила 140 миллионов долларов. Коммерческая аэрокосмическая промышленность также оказала важное экономическое влияние. Например, в 2000 году Kenya Airways заказала у Boeing пять самолетов на сумму полмиллиарда долларов.

Широкая доступность экономичного воздушного транспорта сделала путешествия на большие расстояния обычным явлением. Это способствовало развитию международного бизнеса и мировой торговли. Скорость реактивных самолетов сделала доставку почты и посылок в ночное время обычным делом. Экономичный воздушный транспорт также увеличил скорость обмена идеями между странами, но также ускорил распространение болезней, поскольку пассажиры невольно переносят бактерии через границы.

Мечта Уиттла сбылась, часто перед лицом почти необъяснимого сопротивления, но лично он извлек лишь скромную выгоду из своего вклада в авиацию. Когда британское правительство национализировало Power Jets Ltd., Уиттл ушел в отставку. Его гений был более оценен в Америке, и в 1953 году он стал профессором-исследователем в Военно-морской академии США.0233 Воздух и космос: История полета Национального музея авиации и космонавтики. Нью-Йорк: Bullfinch Press, 1997.

Голли, Джон. Происхождение реактивного самолета — Фрэнк Уиттл и изобретение реактивного двигателя. Shrewsbury: Airlife Publishing, 1996.

Интернет-сайты

«Музей авиации Мидленда: Реактивный двигатель». http://www.jetman.dircon.co.uk/mam/thejet.htm

«Машина Уиттла». http://people.aero.und.edu/~draper/whittle.html

Наука и ее время: понимание социальной значимости научных открытий

Ганс фон Охайн и изобретение реактивного двигателя

Ганс Иоахим Пабст фон Охайн (1911-1998)

14 декабря 1911 года родился немецкий инженер Ганс Иоахим Пабст фон Охайн , сконструировавший первый действующий реактивный самолет. двигатель. Фон Охайн независимо разработал первый реактивный двигатель в то же время, когда Фрэнк Уиттл делал то же самое в Великобритании, их конструкции являются примером одновременного изобретения.

Ганс Охайн – Ранние годы

Ганс фон Охайн родился в Дессау, Германия, старший сын Вольфа Пабста фон Охайна и его жены Катарины-Лоизы. После окончания Арндт-гимназии Далема в 19В 30 лет Ганс фон Охайн изучал физику в Геттингене, Ростоке и Берлине. Он получил докторскую степень. по физике и аэродинамике Геттингенского университета, к тому времени одного из крупных центров авиационных исследований. Еще в 1934 году он теоретически заинтересовался новым безвинтовым двигателем для самолетов и начал экспериментировать за свой счет. Охайн получил техническую поддержку от автомеханика Макса Хана в мастерской, где его личный автомобиль обслуживался и ремонтировался. После получения степени в 1935 лет фон Охайн стал первым младшим ассистентом, а затем директором Физического института университета. Когда фон Охайн подал заявку на патент на свое изобретение в 1936 году, патентное бюро сослалось на патент Фрэнка Уиттла 1930 года. Однако, поскольку между этими двумя идеями существовали важные различия, он получил свой патент «Процесс и устройство для создания воздушных потоков для движущихся самолетов ». В отличие от конструкции Power Jets WU Фрэнка Уиттла, в конструкции фон Охайна использовались центробежный компрессор и турбина, расположенные очень близко друг к другу спиной к спине, с пламенными баками, обернутыми вокруг внешней части сборки.

Разработка турбореактивного двигателя

В конце концов Охайн договорился с Максом Ханом о создании модели его конструкции двигателя на собственные средства. Завершенная модель была даже больше в диаметре, чем полностью работающий двигатель Уиттла 1937 года, хотя и намного короче по оси тяги. Фон Охайн отвез модель в университет для испытаний, но столкнулся с серьезными проблемами со стабильностью горения. В 1936 году фон Охайн подписал консультационное соглашение с компанией Heinkel в Ростоке, а затем в Штутгарте для развития своих идей по турбореактивным двигателям. После руководства программой исследований и разработок фон Охайн спроектировал и произвел успешный двигатель на жидком топливе. Успешные стендовые испытания одного из его двигателей прошли 19 сентября. 37. Фон Охайн сообщил: « Аппарат полностью оправдал ожидания. Он достиг ожидаемых характеристик, хорошо справился с ускорением и торможением, вероятно, из-за относительно небольшого момента инерции ротора компрессора и турбины и большой стабильности сгорания водорода в широком рабочем диапазоне. ” [3]

Первый самолет с турбореактивным двигателем

Двигатель HeS.3B был установлен на самолет Heinkel He 178, и первый самолет с турбореактивным двигателем совершил свой первый полет 27 августа 1939 на аэродроме Хейнкель недалеко от Ростока, Германия.[1,6] Пилотом этого исторического первого полета реактивного самолета был капитан полета Эрих Варзиц. Через несколько недель после первого полета Адольфа Гитлера уговорили понаблюдать за демонстрацией. Охейн заявил, что он казался недружелюбным, ледяным и нездоровым. Он спросил помощника, что случилось. Помощник сказал, что демонстрация была слишком ранней, потому что « фюрер не любит вставать с постели до 11 часов утра » Гитлер не видел необходимости в новом авиадвигателе, комментируя « почему надо лететь быстрее скорости звука? » [4]. За полностью действующим прототипом фон Охайна в 1941 году последовал двигатель Уиттла для Gloster E.28/39. В июле 1944 года практически одновременно в эксплуатацию вступили действующие реактивные истребители из Германии и Великобритании. После войны эти двое встретились и подружились. .

Реплика Heinkel He 178 – первого в мире реактивного двигателя (фото: Википедия)

Тем не менее, Ганс фон Охайн разработал второй усовершенствованный реактивный двигатель He S.8A, первый полет которого состоялся 2 апреля 19 года.41. Конструкция двигателя Охайна, в которой использовался центробежный компрессор, по своей сути была менее эффективной, чем двигатель с осевым компрессором, и именно турбореактивный двигатель этого типа, разработанный Ансельмом Францем, приводил в движение Мессершмидт Ме 262, первый в мире действующий реактивный истребитель. Для сравнения, двигатели фон Охайна мало использовались во время Второй мировой войны. [2] С 1935 по 1945 год фон Охайн получил более 50 патентов компании, касающихся радиальных и осевых турбореактивных двигателей. К сожалению, он потерял все права на эти изобретения с поражением Германии во Второй мировой войне.

Эмиграция в США

После операции «Облачность», как и многие другие немецкие инженеры, фон Охайн эмигрировал в США в 1945 году и стал инженером ВВС США в их центре разработки двигателей, где он продолжил свою работу как в теоретических, так и в экспериментальных исследованиях. в движении и энергии и преобразовании энергии. В 1956 году он был назначен директором Лаборатории авиационных исследований ВВС, а к 1975 году он был там главным научным сотрудником Лаборатории авиационных двигателей. фон Охайн ушел из Wright-Patterson в 1979 лет и занял должность адъюнкт-профессора в близлежащем Дейтонском университете. Он разработал и продемонстрировал концепцию «реактивного крыла» для увеличения тяги холодного воздуха для самолетов с вертикальным и укороченным взлетом и посадкой. Кроме того, он показал, что потенциальная эффективность электрогидродинамического генератора (в котором энергия жидких газов преобразуется непосредственно в электричество без использования движущихся частей) может быть использована в качестве практического источника энергии [4]. Среди многих других почестей и наград фон Охайн был награжден кольцом Людвига-Прандтля от Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt (Немецкого общества аэронавтики и астронавтики) за «выдающийся вклад в области аэрокосмической техники» в 1919 году.92.

Противоречия

Хотя сам Пабст фон Охайн не был членом НСДАП, нельзя исключать, что он был замешан в эксплуатации и смерти военнопленных, [12] подневольных рабочих и узников концлагерей через свою работа на заводах Хейнкеля, на руководящей должности. Когда в 2004 году стало известно о планах назвать пассажирский терминал аэропорта Росток-Лааге в честь Ханса Иоахима Пабста фон Охайна в его честь, бывшие российские и польские подневольные рабочие и узники концлагеря Барт, среди прочих, протестовали против такой дани. Заключенных заставляли работать на фабриках Heinkel в Ростоке, а также на фабриках Heinkel-Hirth в Штутгарте. Более поздние исследования действительно создают впечатление, что Пабст фон Охайн намеренно замедлил дальнейшее развитие технологии реактивного движения, но не могут доказать это без сомнений.

Позже Охайн переехал в Мельбурн, штат Флорида, со своей женой Хэнни, где он умер в 1998 году в возрасте 86 лет. орг

.

.

.

Факты о реактивных двигателях | Наука с Kids.com

Опубликовано Admin / в научных фактах

Реактивный двигатель

Эти факты о реактивных двигателях включают историю реактивных двигателей, типы реактивных двигателей и то, как работают реактивные двигатели. Узнайте эти факты о реактивных двигателях и многом другом.

История реактивных двигателей

• До разработки реактивных двигателей в самолетах использовались традиционные поршневые двигатели. Фактически, братья Райт использовали алюминиевый поршневой двигатель для своего первого самолета 1903 года «Райт Флайер». К 1930-м годам авиационные инженеры считали, что скорость самолетов может достичь своего предела. Они не понимали, как поршневой двигатель может вращать винт быстрее.
• В 1930-х годов два человека независимо друг от друга придумали, как увеличить мощность и скорость двигателя, способного привести в движение самолет. Доктор Ханс фон Охайн и Фрэнк Уиттл признаны соавторами реактивного двигателя.
• Первым типом реактивного двигателя, изобретенным доктором Хансом фон Охайном и Фрэнком Уиттлом, был турбореактивный двигатель.
• 27 августа 1939 года доктор Ганс фон Охайн успешно поднял в воздух первый самолет с турбореактивным двигателем. Heinkel HeS 3B Turbojet был первым реактивным двигателем для самолета.

Турбореактивный двигатель Heinkel HeS 3B

• Первым типом реактивного двигателя, изобретенного доктором Гансом фон Охайном и Фрэнком Уиттлом, был турбореактивный двигатель.
• Немецкий Messerschmidtt ME 262 A был первым боевым реактивным самолетом. Он использовался Германией в конце Второй мировой войны.

Первым реактивным боевым самолетом стал Messerschmidtt ME 262.

• На сегодняшний день существует 3 типа реактивных двигателей. 3 типа реактивных двигателей включают турбореактивный двигатель, турбовентиляторный двигатель и турбовинтовой двигатель.

Как работает реактивный двигатель

• Реактивный двигатель похож на поршневой, но немного сложнее. Вместо конструкции, в которой для перемещения поршней в четырехтактном цикле используется сжигаемое топливо, реактивный двигатель приводится в действие постоянно вращающимися лопастями турбины. Чтобы лопасти турбины вращались, требуется непрерывная подача топлива и воздуха для горения.

Факты о турбореактивных двигателях

9Турбореактивные двигатели 0355 были первым типом реактивных двигателей.
• Турбореактивные двигатели более сложны, чем поршневые двигатели, но являются наиболее простым типом реактивных двигателей.
• Турбореактивный двигатель имеет компрессор, камеру сгорания и турбину, которые заменяют поршни для создания тяги в задней части двигателя.
• Чтобы создать достаточную тягу для питания самолета, воздух проходит через компрессор и сгорает вместе с топливом в камере сгорания, приводя в действие турбину двигателя, которая создает тягу.
• Турбореактивный двигатель представляет собой простой тип реактивного двигателя, но не такой эффективный, как турбовинтовой реактивный двигатель.

Факты о турбовентиляторном двигателе

• Турбовентиляторный реактивный двигатель имеет внутренний вентилятор в передней части двигателя.
• В дополнение к вентилятору в передней части двигателя турбовентиляторные двигатели имеют компрессор, камеру сгорания (также известную как камера сгорания) и турбину, аналогичную турбореактивным двигателям.
• Современные турбовентиляторные двигатели имеют два компрессора в передней части двигателя. Первый компрессор известен как бустер. Второй компрессор представляет собой компрессор высокого давления.
• Современные турбовентиляторные двигатели также имеют две турбины в задней части двигателя. Первая турбина представляет собой турбину высокого давления, а вторая — турбину низкого давления.
• Вентилятор турбовентиляторного двигателя также нагнетает воздух вокруг основной части двигателя снаружи. Этот поток воздуха помогает создать дополнительную тягу. Он также охлаждает двигатель и помогает снизить шум двигателя.
• Современные турбовентиляторные двигатели очень эффективны и сегодня используются в большинстве коммерческих самолетов для экономии топлива и снижения стоимости полета.

Факты о турбовинтовых двигателях

• Турбовинтовой двигатель аналогичен турбовентиляторному или турбореактивному двигателю, за исключением того, что он имеет внешний воздушный винт.
• Поскольку турбина этого типа реактивного двигателя вращается в результате сжигания топлива и воздуха в камере сгорания, вращение турбины приводит к вращению воздушного винта.
• Подобно многим электродвигателям, в турбовинтовых двигателях используется редуктор. Турбина вращается намного быстрее, чем обычно вращается пропеллер. Редуктор преобразует вращение турбины в необходимую скорость вращения гребного винта.
• Турбовинтовой двигатель имеет большую мощность, чем поршневой двигатель того же размера.
• Самолет с турбовинтовым двигателем обычно наиболее эффективен на высоте от 20 000 до 30 000 футов.

Турбовентиляторные реактивные двигатели, подобные этому, используются в большинстве современных коммерческих авиалайнеров.

• Поделиться
• Ценю
• Теги
• Об авторе
• Наверх

Отлично! Вы нам тоже нравитесь 🙂

Спасибо, что нашли время оставить отзыв!

• научные факты
• фактов о реактивных двигателях
• факты о реактивном двигателе
• турбовинтовой двигатель
• ТРД
• ТРДД

написал Админ

разработка реактивного двигателя