Синхронными реактивными называют микродвигатели с переменным вдоль окружности воздушного зазора магнитным сопротивлением и невозбужденным ротором. Вращающееся магнитное поле таких микродвигателей создается только м.д.с. статора. Изменение магнитного сопротивления вдоль окружности воздушного зазора двигателя осуществляют путем выбора соответствующей формы и материала ротора.
Роторы, схематически изображенные на рис. 2.28, а, б (здесь 1 – сердечник из электротехнической стали; 2 – стержни короткозамкнутой обмотки), отличаются от обычного короткозамкнутого ротора типа «беличья клетка» асинхронного микродвигателя только наличием внешних открытых (явнополюсная конструкция, рис. 2.28, а) или внутренних (неявнополюсная конструкция, рис. 2.28, б) пазов, которые обеспечивают изменение магнитного сопротивления вдоль окружности. У ротора, показанного на рис. 2.28, в, такой же эффект получают за счет выполнения его из двух разнородных по магнитным свойствам материалов.
На рис. 2.29 представлен синхронный реактивный микродвигатель типа СД с ротором, показанным на рис. 2.28, а. На рис. 2.29 обозначено: 1 – статор с двухфазной обмоткой; 2 – ротор; 3 – подшипниковый щит.
Принцип действия реактивного микродвигателя рассмотрим на статической модели, представленной на рис. 2.30. Вращающееся магнитное поле статора Φ1 заменим постоянным магнитом, магнитная ось которого совпадает с направлением м.д.с. статора. Угол между осью м.д.с. статора и продольной осью d ротора обозначим γ.
Рис. 2.28
Рис. 2.29
Рис. 2.30
На рис. 2.30, а показано положение ротора в случае, когда угол между осями ротора и потока статора γ = 0. Магнитные силовые линии проходят по пути наименьшего сопротивления и не деформируются. Реактивный вращающий момент Mp = 0. Ротор занимает положение устойчивого равновесия. Если принудительно повернуть ротор на угол γ по часовой стрелке (рис. 2.30, б), то магнитные силовые линии изогнутся.
Деформация магнитного поля вследствие упругих свойств силовых линий вызовет реактивный вращающий момент, стремящийся повернуть ротор против часовой стрелки. Очевидно, ротор установится под таким углом к оси потока статора, при котором внешний момент уравновесится реактивным моментом двигателя. При устранении внешнего момента ротор снова вернется в положение устойчивого равновесия, при котором γ = 0. При повороте ротора на 90° (рис. 2.30, в) силовые линии поля будут вновь проходить прямолинейно, не изгибаясь, но магнитное сопротивление в этом случае будет больше, чем при γ = 0.
Рис. 4.8 Рис. 4.9
Реактивный момент Mp = 0, т.е. ротор находится в равновесии. Однако между положениями равновесия при γ = 0 и γ = 90° имеется существенное различие. В первом случае равновесие устойчиво, так как при всяком отклонении от него ротор стремится вернуться в первоначальное положение. Во втором случае равновесие неустойчиво и достаточно малейшего возмущения, чтобы ротор вернулся в устойчивое положение максимальной магнитной проводимости, показанное на рис. 2.30, а или отличающееся от него на 180°.
Таким образом, реактивный момент всегда стремится установить ротор в положение минимального магнитного сопротивления на пути потока двигателя. Положение устойчивого равновесия ротора будет при γэ = 0 или 180° и неустойчивого – при γэ = 90 или 270°.
Нами был рассмотрен физический процесс создания реактивного вращающего момента в статическом режиме при смещении оси ротора относительно оси полюсов постоянного магнита. В реальных синхронных реактивных микродвигателях обмотки статора 1 создают вращающееся магнитное поле, а ротор 2 увлекается реактивным моментом вслед за полем и вращается с угловой скоростью поля (рис. 2.31).
Аналитические выражения реактивного момента через угол γ весьма громоздки. Поэтому при расчетах используют угол θu между результирующим вектором напряжения статора и поперечной осью q ротора, значение которого тоже зависит от момента нагрузки.
Вид угловой характеристики реактивного двигателя определяется законом изменения магнитного сопротивления вдоль окружности статора. Момент, соответствующий основной (второй) гармонике переменной составляющей магнитного сопротивления, без учета активного сопротивления обмотки статора находят по формуле, известной из общей теории явнополюсных электрических машин:
, (2.35)
где Xd и Xq – синхронные индуктивные сопротивления соответственно по продольной и поперечной осям.
Реактивный вращающий момент Мр в отличие от активного изменяется в функции угла θu по закону sin 2θu (сплошная линия на рис. 2.32). Установившийся режим в микродвигателе наступает при определенном угле θu, обеспечивающем равенство Мр = Мст, где Мст – статический момент сопротивления на валу двигателя.
У реальных синхронных микродвигателей активное сопротивление обмотки статора R1 относительно велико и соизмеримо с Xd и Xq. Поэтому для расчета реактивного момента нужно пользоваться уточненными формулами (2.32) и (2.33):
(2.36)
При R1 = 0 выражение (2.36) обращается в (2.35). Из формулы (2.36) следует, что сопротивление R1 влияет на значение момента Mр. Максимум момента смещается с 45° в сторону меньших углов θu = 30÷40° (пунктирная линия на рис. 2.32).
,
где γэ = pγ.
Угловые характеристики Mр = f(γэ) несинусоидальны, но при углах γэ = 0, 90, 180 и 270° момент Mр = 0.
При неравенстве угловых скоростей ротора и поля угол θu становится периодической функцией времени и среднее значение реактивного момента равно нулю. Поэтому у синхронных реактивных микродвигателей применяют асинхронный метод пуска. В качестве пусковой обмотки служит либо обмотка типа «беличья клетка» (см. рис. 2.28, а, б), либо алюминиевые части ротора (см. рис. 2.28, в). В двигателях с ротором, изображенным на рис. 2.28, б, сохранение полного комплекта стержней обмотки приводит к улучшению пусковых свойств, в частности к повышению момента входа в синхронизм.
У реактивных микродвигателей в процессе пуска вследствие изменения магнитного сопротивления RM появляется переменная составляющая магнитного потока, наводящая добавочную э.д.с. в обмотке статора. У них, как и у двигателей с постоянными магнитами, создается тормозной момент Mт, наиболее сильно искажающий характеристику результирующего момента пускового режима при угловых скоростях ротора, близких к 0,5ω1. При правильном выборе соотношения RMd и RMq влияние момента Μт на пусковые свойства реактивного микродвигателя обычно значительно слабее, так как ротор не возбужден. В синхронном режиме Мт = Мр.пост.
Рис. 2.33
Синхронные реактивные микродвигатели имеют невысокие энергетические показатели. Причиной низкого значения коэффициента мощности cos φ является то, что магнитный поток реактивного микродвигателя создается исключительно намагничивающим током статора, который имеет индуктивный характер. Увеличению намагничивающего тока способствует повышенное сопротивление магнитной цепи из-за наличия впадин на роторе (RMq > RMd). Соответственно низок и к.п.д. реактивных двигателей из-за значительных электрических потерь мощности в обмотке статора.
Таким образом, усиление неравенства магнитных и индуктивных сопротивлений по осям d и q способствует увеличению основной составляющей момента Мр [см. формулу (2.35)], но может вызвать ухудшение энергетических и пусковых характеристик двигателя. На практике у синхронных реактивных микродвигателей отношение ширины полюсной дуги ротора к полюсному делению выполняют примерно равным 0,5 – 0,6, а максимального воздушного зазора к минимальному – 10 – 12.
studfiles.net
Реактивный микродвигатель просмотров - 75
Эксперимент
Его применение в социологии крайне ограничено. Зато в психологии, физике и химии это главное средство познания. Методология и методика эксперимента пришли в социологию из психологии. Когда поставлена цель исследования (к примеру, изучить действие новой системы оплаты труда на рабочих) и подготовлена программа, создают две группы — экспериментальную и контрольную. В экспериментальной трудятся по-новому, а в контрольной — по-старому. Для чего это нужно?
Новая система оплаты может и не влиять на повышение производительности труда, или последняя выросла, но ученые сомневаются, вызвано это действием новой формы оплаты или чем-то другим. Контрольная группа служит эталоном сравнения. Сопоставление двух групп выявляет разницу и позволяет судить о том, произошли ожидаемые изменения или нет. Количество участвующих в эксперименте обычно невелико и редко превышает 10—15 человек.
Заключение
Социологическое исследование включает четыре последовательных, сменяющих друг друга организационно автономных и вместе с тем содержательно взаимосвязанных этапа:
- подготовку исследования,
- сбор первичной социологической информации,
- подготовку собранной информации к обработке и ее обработку (на ЭВМ),
- анализ обработанной информации, подготовку отчета по итогам исследования, формулирование выводов и рекомендаций.
Мусиенко Т.В., доктор политических наук, доцент, профессор кафедры гуманитарных дисциплин____________________________________________
(ФИО, уч. степень, уч. звание, должность автора-составителя)
Профессор
кафедры гуманитарных дисциплин ______________ Т.В.Мусиенко
(подпись)
Вращающий момент этого СД возникает при отсутствии магнитного поля ротора, имеющего разную магнитную проводимость в радиальных направлениях. Роторы реактивного СД изготавливаются из магнитомягкого материала либо явнополюсными, либо неявнополюсными.
1 – электротехническая сталь; 2 – алюминий
Рисунок 9.24-Поперечное сечение двухполюсного (а) и четырёхполюсного (б)
неявнополюсных роторов реактивного двигателя
Рисунок 9.25-Конструкция ротора синхронного реактивного двигателя
с явнополюсным ротором
На торцах секционированного ротора алюминиевые кольца замыкают алюминиевые прослойки ротора, образуя короткозамкнутую пусковую клетку. Применение двух разных по магнитным свойствам материалов обеспечивает различное магнитное сопротивление ротора в радиальных направлениях. Вращающий момент двигателя возникает за счёт стремления ротора занять положение, при котором магнитный поток полюсов статора проходит по оси полюсов – ротора с наименьшим магнитным сопротивлением.
В синхронном режиме при МС = 0 угол рассогласования θ = 0. В случае если на ротор действует момент сопротивления МС > 0, то угол рассогласования возрастает и возникают тангенциальные силы, вызывающие реактивный момент.
.
Наличие пассивного ротора, не имеющего собственного магнитного потока, вызывает снижение Мвращ и cos φ.
9.2.5 Принцип действия и основные свойства шагового двигателя.
Принцип получения дискретного перемещения ротора рассмотрим на примере простейшей схемы двухфазного шагового двигателя ШД (рисунок 9.27а). ШД имеет на статоре две пары явно выраженных полюсов, на которых находятся обмотки возбуждения (управления): обмотка 4 с выводами Ш - 1К и обмотка 3 с выводами 2Н - 2К. Каждая из обмоток состоит из двух частей, находящихся на противоположных полюсах статора 2. Ротором в рассматриваемой схеме является двухполюсный постоянный магнит 5.
Электрическое питание обмоток статора осуществляется импульсами напряжения, поступающими от устройства управления, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ преобразует одноканальную последовательность входных импульсов управления с частотой fy в многоканальную по числу фаз ШД с частотой коммутации обмоток fK. Предположим, что в начальный момент времени напряжение подаётся на обмотку 4. Ток в этой обмотке вызывает появление магнитного поля статора 2 с вертикально расположенными полюсами N - S. В результате взаимодействия этого поля с постоянным магнитом (ротором) ротор занимает равновесное положение, в котором оси магнитных полей статора и ротора совпадают. Положение будет устойчивым, поскольку при отклонении от него на ротор будет действовать синхронизирующий момент, стремящийся вернуть его в положение равновесия:
где α - угол между осями магнитных полей статора и ротора; МmаХ - максимальное значение момента.
В случае если напряжение снимается с обмотки 4 и подается на обмотку 3, то в этом случае образуется магнитное поле статора с горизонтальными полюсами (рисунок 9.276), ᴛ.ᴇ. магнитное поле совершит поворот на 90 °. Между магнитными осями статора и ротора возникает угол = 90 ° и ротор под действием максимального момента вращения повернётся на четверть окружности статора и займёт новое устойчивое положение. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, вслед за магнитным полем статора ротор совершит такое же шаговое перемещение.
Предположим, что отключили напряжение в обмотке 3 и вновь подали питание в обмотку 4,но с противоположной полярностью по отношению к полярности на рисунке 9.27а. Магнитное поле статора вновь будет иметь вертикально расположенные полюсы, но другой полярности. И снова ротор повернётся на 90 °. В случае если затем ту же процедуру повторить для обмотки 3, то ротор завершит полный оборот вдоль оси.
Кроме рассмотренного метода симметричной коммутации обмоток ШД, обеспечивающего шаговое перемещение ротора на 90 °, есть способ коммутации, который позволяет при той же конструкции двигателя уменьшить шаг ротора вдвое.
Допустим, что исходное положение ШД соответствует схеме, показанной на рисунке 9.27а. Подключим обмотку 3 к напряжению с полярностью, соответствующей положению магнитного поля на рис. 9.27б, не отключая обмотку 4. При этом образуется вторая горизонтальная система полюсов и действующее магнитное поле будет складываться из суммы магнитных полей горизонтальных и вертикальных полюсов. Ось результирующегополя располагается между полюсами с одинаковой полярностью, как это показано на рис.9.27г, ᴛ.ᴇ. ось магнитного поля совершит поворот на 45º. Ротор при таком порядке возбуждения обмоток ШД тоже повернётся на 45 °.
В случае если теперь снять напряжение с обмотки 4, то положение магнитного поля будет соответствовать рис. 9.27б. Следующее перемещение ротора на 45 ° произойдёт при возбуждении обмотки 4 без отключения обмотки 3 и т.д. Схема коммутации, при которой поочерёдно подключаются одна или две обмотки, принято называть несимметричной. Угловое перемещение ШД в общем случае определяется выражением
где - число пар полюсов ротора; - число переключений (тактов) в цикле, равное числу фаз ШД при симметричной коммутации и удвоенному числу фаз при несимметричной.
Рисунок 9.26-Простейшая схема двухфазного шагового двигателя
Шаговое перемещение ротора соответствует последовательности управляющих импульсов. При этом каждому импульсу соответствует одно переключение обмотки ШД (один такт коммутации) и один шаг ротора. Суммарный угол поворота ШД пропорционален числу импульсов, а его скорость - частоте коммутации обмоток fK:
Для реверса ШД при симметричной схеме коммутации, крайне важно изменить полярность напряжения обмотки, которая была отключена на данном такте коммутации. Тогда ротор ШД совершит шаг в противоположном направлении.
Основным режимом работы шагового привода является динамический режим. В отличие от синхронного двигателя ШД рассчитывается на вхождение в синхронизм из состояния покоя и принудительное электрическое торможение. Пуск ШД осуществляется скачкообразным или постепенным увеличением частоты управляющего напряжения статора от нуля до рабочей частоты; торможение - снижением частоты до нуля; а реверс -изменением последовательности коммутации обмоток ШД.
Вследствие электромагнитной инерции обмоток двигателя, механической инерции его ротора и наличия момента нагрузки на валу при резких изменениях частоты следования импульсов управления ротор ШД может не успеть отработать полностью все импульсы. По этой причине обеспечение требуемого характера переходных процессов в электроприводе с ШД является основной и наиболее сложной задачей. Максимальная частота управляющих импульсов, при которой возможен пуск ШД из неподвижного состояния без «выпадения» из синхронизма (пропуска шагов), принято называть частотой приёмистости.
Современные шаговые двигатели различны по конструктивному исполнению. Учитывая зависимость отчисла фаз и устройства магнитной системы они классифицируются как однофазные, двухфазные и многофазные с активным или пассивным ротором.
Активный ротор у ШД выполняется из постоянных магнитов или снабжается обмоткой возбуждения, как у обычных СД. Благодаря экономичности и надёжности в работе, технологичности в изготовлении, небольшим габаритным размерам и массе широкое распространение получили ШД с ротором из постоянных магнитов, называемые магнитоэлектрическими. Обычно ШД с активным ротором из-за сложности его изготовления с малыми полюсными делениями имеют шаг ль 15° до 90°. Для уменьшения шага в таких ШД увеличивают число фаз и тактов коммутации, а также используют двух статорную или двух роторную конструкции двигателя.
Скорости ШД с активным ротором составляют от 208 до 314 рад/с; частоты приёмистости от 70 до 500 Гц, номинальные вращающие моменты от до Н-м. Выпускаются несколько серий шаговых магнитоэлектрических двигателей: четырёхфазные ШДА, двух- и четырёхфазные ШД и ДШ-А; четырёхфазные ШДА-3 и др.
При крайне важности получения небольших единичных перемещений используются двигатели с пассивным ротором (реактивные и индукторные). Принцип действия этих ШД заключается во взаимодействии магнитного поля статора и ферромагнитного ротора. Статор и ротор реактивного ШД двигателя имеют явно выраженные полюсы, которые называются «зубцами». На зубцах статора размещаются обмотки возбуждения, питаемые от электронного коммутатора. Ротор не имеет обмоток возбуждения и в связи с этим принято называть пассивным.
Особенностью реактивного ШД является неравенство числа зубцов статора Zc и ротора Zp, причём Zp > Zc . Для такой конструкции ротора при каждом переключении его обмоток совершается поворот (шаг), равный разности полюсных делений статора и ротора:
где - угловая ширина полюсов статора и ротора
Уменьшая разность можно уменьшить шаг ротора. В практике эту
разность выбирают чётной, что улучшает использование ШД. Дня большего дробления шага полюсы статора выполняют с несколькими зубцами.
Реактивные ШД при своей простоте и технологичности имеют существенный недостаток: незначительная мощность и синхронизирующий момент, - что ограничивает их применение. Указанный недостаток отсутствует у индукторных ШД, где для увеличения синхронизирующего момента ротор намагничивается со стороны статора с помощью постоянных магнитов или дополнительной обмотки возбуждения.
9.2.6 Краткое описание индукторного двигателя
Отличительным признаком индукторной синхронной машины является то, что за один период магнитный поток в ней не изменяет своего знака, как в обычных синхронных машинах, а лишь изменяется от до . Индукторные генераторы применяют для получения переменного тока повышенной частоты (до 30 кГц).
а–график магнитного поля; б – устройство генератора; в – взаимное расположение зубцов
Рисунок 9.27-Характеристики индукторного генератора сдвоенного типа
Конструктивные схемы индукторных машин основаны на создании пульсаций магнитного поля за счёт изменения проводимости магнитной цепи. Для этого статору и ротору генератора придают зубчатый профиль. Когда зубец ротора находится против зубца статора, то магнитный поток в зубце статора приобретает наибольшее значение; когда же паз ротора расположен против зубца статора, то магнитный поток в этом зубце статора становится наименьшим. При этом частота переменного магнитного потока и, следовательно, частота ЭДС, наведенной в рабочей обмотке этим потоком, пропорциональны числу зубцов ротора :
.
Статор 1 и ротор 5 генератора выполнены сдвоенными. Обмотка возбуждения 2, располагаемая на статоре, подключена к источнику постоянного тока и создаёт магнитный поток, замыкающийся вдоль вала ротора 4, при этом на каждой части статора и ротора возбуждаются полюсы одной полярности. Число зубцов на статоре и на роторе одинаково. Пульсации магнитного потока происходят за счёт смещения зубцов вращающегося ротора относительно зубцов статора. На каждом зубце статора расположена катушка 3, в которой переменной составляющей магнитного потока наводится ЭДС.
Для обеспечения постоянства общего магнитного потока (в противном случае в обмотке возбуждения будет индуцироваться ЭДС высокой частоты) один пакет ротора смещён относительно другого пакета на половину зубцового деления.
Индукторная синхронная машина обратима. Индукторные синхронные двигатели позволяют получать малые частоты вращения ротора без применения механических редукторов. Синхронная частота вращения такого двигателя при частоте питающего напряжения зависит от числа зубцов в сердечнике ротора n:
Важно заметить, что для создания вращающегося магнитного поля обмотку статора индукторного двигателя делают либо трёхфазной, либо однофазной. В последнем случае на статоре помимо рабочей обмотки располагают ещё и пусковую обмотку, включаемую через пусковой конденсатор.
Эксперимент Его применение в социологии крайне ограничено. Зато в психологии, физике и химии это главное средство познания. Методология и методика эксперимента пришли в социологию из психологии. Когда поставлена цель исследования (например, изучить действие новой... [читать подробенее]
Эксперимент Его применение в социологии крайне ограничено. Зато в психологии, физике и химии это главное средство познания. Методология и методика эксперимента пришли в социологию из психологии. Когда поставлена цель исследования (например, изучить действие новой... [читать подробенее]
oplib.ru
Реактивный двигатель
Реактивный двигатель (двигатель прямой реакции) – двигатель, принцип работы которого основан на создании тяги посредством реакции на вытекающее из двигателя рабочее тело. Это двигатель, который в отличие от двигателя непрямой реакции сочетает двигатель и движитель и создает силу тяги посредством преобразования различных типов топлива в кинетическую энергию струи, которая выбрасывается в окружающее пространство.
Имея общий принцип действия, реактивные двигатели отличаются разнообразием модификаций. Во-первых, реактивные двигатели делятся на два класса по существенному признаку – необходимость в работе наличия атмосферного воздуха.
Двигатели, которые используют в своей работе атмосферный воздух для создания рабочей смеси (смесь воздуха с керосином, бензином), называются воздушно-реактивными. Те же двигатели, которые используют для образования рабочей смеси вещества, находящиеся непосредственно на аппарате, называются ракетными.
Ракетные двигатели составляют особый класс реактивных двигателей, так как они отличатся полной независимостью от окружающей среды.
Поделитесь на страничкеСледующая глава >
info.wikireading.ru
...
9 меc назад
ВМПАВТО - научно производственная компания Сайт http://smazka.ru/?utm_source=negoda Канал https://www.youtube.com/user/VMPAUT0 Обзор на...
...
10 меc назад
Работа и замер тяги двигателя здесь: https://www.youtube.com/watch?v=HxjMJ9L_KbQ&t=25s Начало постройки самолета здесь: https://www.youtube...
...
2 лет назад
Приветствую вас на канале VadimCraftShow, и в сегодняшнем выпуске я вам покажу КАК СДЕЛАТЬ РЕАКТИВНЫЙ-ДВИГАТЕЛЬ...
...
1 лет назад
Я знаю точно - невозможное возможно... Предыдущий запуск - https://www.youtube.com/watch?v=wNgrutUbL24&t=25s Финишные испытания...
...
2 лет назад
Обзор микродвигателя Радуга 7 - а так же испытания на стенде в стоке и после тюнинга. Посмотрите также "Самол...
...
1 лет назад
До недавнего времени микро ТРД видел только на картинках - сейчас уже есть свой самодельный и друг принёс...
...
2 лет назад
Подпишитесь ! Поддержите канал репостом и вы увидите результат гораздо быстрее !!!
...
2 лет назад
В ИНСТАГРАМЕ я приоткрываю завесу тайны на некоторые будущие видео :) https://www.instagram.com/igor.negoda/ (уже отснятые...
...
2 лет назад
Микродвигатель ...
...
2 лет назад
Мой инстаграм https://www.instagram.com/igor.negoda/ Мой ВК https://vk.com/id22202212 Моя почта [email protected] Мой Life канал ...
...
9 меc назад
Мой инстаграм: https://www.instagram.com/igor.negoda/ Проект Реактивный самолет закончен ! Видео на канале будет выходить...
...
1 лет назад
Самодельный ТРД - turbo jet engine https://www.youtube.com/playlist?list=PLyyfwUFI3XU-CvGsSXnczu4p9AEobpAED.
...
7 лет назад
Реактивный двигатель -- это не только огромная мощность, но и очень большой размер и вес. Но что если реактив...
...
7 меc назад
Мой инстаграм: https://www.instagram.com/igor.negoda/ - фото деталей Видео работы электрореактивного двигателя до модернизац...
...
10 меc назад
Продолжение ТУТ! https://youtu.be/EBDbSeDUrpA Всех приветствую! Давно уже было желание собрать свой реактивный двигател...
...
6 меc назад
Реактивные двигатели на авто которые вы должны увидеть. Реактивные двигатель от самолета в машине, это...
...
1 лет назад
Ссылка на двигатель ...
...
3 меc назад
ИГОРЬ НЕГОДА инстаграм https://www.instagram.com/igor.negoda/
cheposmotret.ru
Воздушно-реактивный двигатель
Воздушно-реактивный двигатель (ВРД) – реактивный двигатель, в котором воздух является основным компонентом рабочего тела. При этом воздух, поступающий в двигатель из окружающей атмосферы, подвергается сжатию и нагреву.
Нагрев осуществляется в камерах сгорания путем сжигания горючего (керосина и др.) с использованием кислорода воздуха в качестве окислителя. В случае применения ядерного топлива воздух в двигателе нагревается в специальных теплообменниках. По способу предварительного сжатия воздуха ВРД подразделяются на бескомпрессорные и компрессорные (газотурбинные).
В бескомпрессорных ВРД сжатие осуществляется только за счет скоростного напора воздушного потока, набегающего на двигатель в полете. В компрессорных ВРД воздух дополнительно сжимается в компрессоре, приводимом во вращение газовой турбиной, поэтому их называют еще турбокомпрессорными или газотурбинными двигателями (ГТВРД). В компрессорных ВРД нагретый газ высокого давления, отдавая часть своей энергии газовой турбине, вращающей компрессор, попадая в реактивное сопло, расширяется и выбрасывается из двигателя со скоростью, превышающей скорость полета ЛА. Это и создает силу тяги. Такие ВРД относят к двигателям прямой реакции. Если же часть энергии нагретого газа, отданная газовой турбине, становится значительной и турбина при этом приводит во вращение не только компрессор, но и специальный движитель (например, воздушный винт), обеспечивающий к тому же создание основной силы тяги, то такие ВРД называются двигателями непрямой реакции.
Использование воздушной среды в качестве компонента рабочего тела позволяет иметь на борту ЛА только одно горючее, доля которого в объеме рабочего тела в ВРД не превышает 2—6%. Эффект подъемной силы крыла позволяет осуществлять полет с тягой двигателя, которая существенно ниже массы ЛА. Оба эти обстоятельства предопределили преимущественное применение ВРД на ЛА при полетах в атмосфере. Особенно широко распространены компрессорные газотурбинные ВРД, являющиеся основным типом двигателей в современной военной и гражданской авиации.
При больших сверхзвуковых скоростях полета (М > 2,5) повышение давления только за счет динамического сжатия воздуха становится достаточно большим. Это позволяет создавать бескомпрессорные ВРД, которые по виду рабочего процесса подразделяются на прямоточные (ПВРД) и пульсирующие (ПуВРД). ПВРД состоит из входного устройства (воздухозаборника), камеры сгорания и выходного устройства (реактивного сопла). В сверхзвуковом полете встречный поток воздуха тормозится в каналах воздухозаборника, и его давление повышается. Сжатый воздух поступает в камеру сгорания, куда через форсунку впрыскивается горючее (керосин). Горение керосиново-воздушной смеси в камере (после предварительного ее воспламенения) осуществляется практически при мало изменяющемся давлении. Нагретый до высокой температуры (более 2000 К) газ высокого давления ускоряется в реактивном сопле и истекает из двигателя со скоростью, превышающей скорость полета ЛА. Параметры ПВРД в значительной степени зависят от высоты и скорости полета.
При скоростях полета, меньших двойной скорости звука (М < 2,0), эффективность ПВРД резко падает. При больших сверхзвуковых скоростях полета (М > > 5,0—6,0) обеспечение высокой эффективности ПВРД сопряжено с трудностями организации процесса горения в сверхзвуковом потоке и другими особенностями высокоскоростных течений. ПВРД находят применение в качестве маршевых двигателей сверхзвуковых крылатых ракет, двигателей вторых ступеней зенитных управляемых ракет, летающих мишеней, двигателей реактивных винтов и др.
Реактивное сопло также имеет изменяемые размеры и форму. Взлет самолета с ПВРД обычно производится с помощью ракетных силовых агрегатов (на жидком или твердом топливе). Преимущества ПВРД – способность эффективно работать на высоких скоростях и высотах полета, чем компрессорные ВРД; более высокая экономичность по сравнению с жидкостными ракетными двигателями (так как в ПВРД используется кислород воздуха, а в ЖРД кислород вводится как компонент топлива), простота конструкции и др.
К их недостаткам относят необходимость предварительного разгона ЛА другими типами двигателей, низкую эффективность на малых скоростях полета.
В зависимости от скорости ПВРД подразделяют на сверхзвуковые (СПВРД) при М от 1,0 до 5,0 и гиперзвуковые (ГПВРД) при М > 5,0. ГПВРД перспективны для воздушно-космических аппаратов. ПуВРД отличаются от ПВРД наличием специальных клапанов на входе в камеру сгорания и пульсирующим процессом горения. Горючее и воздух поступают в камеру сгорания периодически, когда клапаны открыты. После сгорания смеси давление в камере сгорания повышается, и входные клапаны закрываются. Газы с высоким давлением с большой скоростью устремляются в специальное выходное устройство и выбрасываются из двигателя. К концу их истечения давление в камере сгорания значительно снижается, клапаны снова открываются, и цикл работы повторяется. ПуВРД находили ограниченное применение в качестве маршевых двигателей дозвуковых крылатых ракет, в авиамоделях и др.
Поделитесь на страничкеСледующая глава >
info.wikireading.ru
