Bagaimana cara kerja mesin jet pesawat? Diagram pengoperasian mesin jet

Mesin jet adalah mesin yang menciptakan gaya traksi yang diperlukan untuk pergerakan dengan mengubah energi internal bahan bakar menjadi energi kinetik aliran jet fluida kerja.

Fluida kerja mengalir keluar dari mesin dengan kecepatan tinggi, dan sesuai dengan hukum kekekalan momentum, gaya reaktif dihasilkan, mendorong mesin ke arah yang berlawanan. Untuk mempercepat fluida kerja, baik pemuaian gas yang dipanaskan dengan satu atau lain cara hingga suhu termal yang tinggi (yang disebut mesin jet termal) dan lainnya prinsip fisik, misalnya percepatan partikel bermuatan dalam medan elektrostatis (lihat mesin ion).

Mesin jet menggabungkan mesin itu sendiri dengan alat penggerak, yaitu menciptakan gaya traksi hanya melalui interaksi dengan fluida kerja, tanpa dukungan atau kontak dengan benda lain. Oleh karena itu, bahan bakar ini paling sering digunakan untuk menggerakkan pesawat terbang, roket, dan pesawat ruang angkasa.

Dalam mesin jet, gaya dorong yang diperlukan untuk penggerak diciptakan dengan mengubah energi awal menjadi energi kinetik fluida kerja. Akibat keluarnya fluida kerja dari nozel mesin, timbul gaya reaktif berupa recoil (jet). Mundurnya menggerakkan mesin dan peralatan yang terhubung secara struktural dengannya di ruang angkasa. Pergerakan terjadi dalam arah yang berlawanan dengan aliran keluar pancaran. Dapat diubah menjadi energi kinetik aliran jet jenis yang berbeda energi: kimia, nuklir, listrik, matahari. Mesin jet menghasilkan tenaga penggeraknya sendiri tanpa partisipasi mekanisme perantara.

Untuk menciptakan gaya dorong jet, diperlukan sumber energi awal yang diubah menjadi energi kinetik aliran jet, fluida kerja yang dikeluarkan dari mesin dalam bentuk aliran jet, dan mesin jet, mengubah jenis energi pertama menjadi energi kedua.

Bagian utama dari mesin jet adalah ruang bakar, tempat terciptanya fluida kerja.

Semua mesin jet dibagi menjadi dua kelas utama, bergantung pada apakah mesin tersebut beroperasi menggunakan lingkungan atau tidak.

Kelas pertama adalah mesin pernapasan udara (WRE). Semuanya bersifat termal, di mana fluida kerja terbentuk selama reaksi oksidasi zat yang mudah terbakar dengan oksigen dari udara sekitar. Massa utama fluida kerja adalah udara atmosfer.

Dalam mesin roket, semua komponen fluida kerja terletak pada peralatan yang dilengkapi dengannya.

Ada juga mesin gabungan yang menggabungkan kedua tipe di atas.

Penggerak jet pertama kali digunakan pada bola Heron, prototipe turbin uap. Mesin jet berbahan bakar padat muncul di Cina pada abad ke-10. N. e. Rudal semacam itu digunakan di Timur, dan kemudian di Eropa untuk kembang api, sinyal, dan kemudian sebagai rudal tempur.

Tahapan penting dalam perkembangan gagasan propulsi jet adalah gagasan penggunaan roket sebagai mesin pesawat terbang. Ini pertama kali dirumuskan oleh revolusioner Rusia NI Kibalchich, yang pada bulan Maret 1881, tak lama sebelum eksekusinya, mengusulkan desain pesawat terbang (pesawat roket) yang menggunakan tenaga jet dari gas bubuk yang dapat meledak.

N. E. Zhukovsky, dalam karyanya “Tentang reaksi cairan yang mengalir keluar dan masuk” (1880-an) dan “Tentang teori kapal yang digerakkan oleh gaya reaksi air yang mengalir” (1908), adalah orang pertama yang mengembangkan isu-isu dasar teori jet mesin.

Karya-karya menarik tentang studi penerbangan roket juga dimiliki oleh ilmuwan terkenal Rusia IV Meshchersky, khususnya di bidangnya. teori umum gerakan tubuh massa variabel.

Pada tahun 1903, K. E. Tsiolkovsky, dalam karyanya “Eksplorasi ruang dunia menggunakan instrumen jet,” memberikan pembenaran teoretis untuk penerbangan roket, serta diagram skematik mesin roket, yang mengantisipasi banyak hal mendasar dan fitur desain mesin roket cair modern (LPRE). Jadi, Tsiolkovsky membayangkan penggunaan bahan bakar cair untuk mesin jet dan pasokannya ke mesin dengan pompa khusus. Dia mengusulkan untuk mengontrol penerbangan roket menggunakan kemudi gas - pelat khusus yang ditempatkan dalam aliran gas yang keluar dari nosel.

Keunikan mesin jet cair adalah, tidak seperti mesin jet lainnya, mesin ini membawa seluruh pasokan oksidator bersama dengan bahan bakarnya, dan tidak mengambil udara yang mengandung oksigen yang diperlukan untuk membakar bahan bakar dari atmosfer. Ini adalah satu-satunya mesin yang dapat digunakan untuk penerbangan dengan ketinggian sangat tinggi di luar atmosfer bumi.

Roket pertama di dunia dengan mesin roket cair dibuat dan diluncurkan pada 16 Maret 1926 oleh R. Goddard dari Amerika. Beratnya sekitar 5 kilogram, dan panjangnya mencapai 3 m, bahan bakar roket Goddard adalah bensin dan oksigen cair. Penerbangan roket ini berlangsung 2,5 detik, dan terbang sejauh 56 m.

Pekerjaan eksperimental sistematis pada mesin ini dimulai pada tahun 30-an abad ke-20.

Mesin roket berbahan bakar cair Soviet pertama dikembangkan dan dibuat pada tahun 1930–1931. di Laboratorium Dinamis Gas Leningrad (GDL) di bawah kepemimpinan calon akademisi V.P. Glushko. Seri ini disebut ORM - motor roket eksperimental. Glushko menggunakan beberapa inovasi baru, misalnya mendinginkan mesin dengan salah satu komponen bahan bakar.

Secara paralel, pengembangan mesin roket dilakukan di Moskow oleh Jet Propulsion Research Group (GIRD). Dia inspirator ideologis adalah F.A. Tsander, dan penyelenggaranya adalah S.P. Korolev muda. Tujuan Korolev adalah membangun kendaraan roket baru - pesawat roket.

Pada tahun 1933, F.A. Zander membangun dan berhasil menguji mesin roket OR1, yang menggunakan bensin dan udara bertekanan, dan pada tahun 1932–1933. – Mesin OR2, menggunakan bensin dan oksigen cair. Mesin ini dirancang untuk dipasang pada pesawat layang yang dimaksudkan untuk terbang sebagai pesawat roket.

Pada tahun 1933, roket Soviet pertama dibuat dan diuji di GIRD bahan bakar cair.

Mengembangkan pekerjaan yang telah mereka mulai, para insinyur Soviet kemudian terus mengerjakan pembuatan mesin jet cair. Secara total, dari tahun 1932 hingga 1941, Uni Soviet mengembangkan 118 desain mesin jet cair.

Di Jerman pada tahun 1931, uji coba rudal oleh I. Winkler, Riedel dan lainnya dilakukan.

Penerbangan pertama pesawat roket dengan mesin berbahan bakar cair dilakukan di Uni Soviet pada bulan Februari 1940. Mesin roket berbahan bakar cair digunakan sebagai pembangkit listrik pesawat tersebut. Pada tahun 1941, di bawah kepemimpinan perancang Soviet V.F.Bolkhovitinov, pesawat jet pertama dibangun - pesawat tempur dengan mesin roket berbahan bakar cair. Pengujiannya dilakukan pada Mei 1942 oleh pilot G. Ya Bakhchivadzhi.

Pada saat yang sama, penerbangan pertama pesawat tempur Jerman dengan mesin seperti itu terjadi. Pada tahun 1943, Amerika Serikat menguji pesawat jet Amerika pertama yang dilengkapi mesin jet berbahan bakar cair. Di Jerman, beberapa pesawat tempur dengan mesin rancangan Messerschmitt dibuat pada tahun 1944 dan digunakan dalam pertempuran di Front Barat pada tahun yang sama.

Selain itu, mesin roket cair digunakan pada roket V2 Jerman, yang dibuat di bawah kepemimpinan V. von Braun.

Pada 1950-an, mesin berbahan bakar cair dipasang pada rudal balistik, dan kemudian pada satelit buatan Bumi, Matahari, Bulan dan Mars, serta stasiun antarplanet otomatis.

Mesin roket berbahan bakar cair terdiri dari ruang bakar dengan nosel, unit turbopump, generator gas atau generator uap-gas, sistem otomasi, elemen kontrol, sistem pengapian dan unit tambahan (penukar panas, mixer, penggerak).

Ide mesin pernafasan udara telah dikemukakan lebih dari satu kali negara lain. Karya paling penting dan orisinal dalam hal ini adalah penelitian yang dilakukan pada tahun 1908–1913. Ilmuwan Perancis R. Lauren, yang, khususnya, pada tahun 1911 mengusulkan sejumlah desain mesin ramjet. Mesin ini menggunakan udara atmosfer sebagai oksidator, dan kompresi udara di ruang bakar disediakan oleh tekanan udara dinamis.

Pada bulan Mei 1939, sebuah roket dengan mesin ramjet yang dirancang oleh P. A. Merkulov diuji untuk pertama kalinya di Uni Soviet. Itu adalah roket dua tahap (tahap pertama adalah roket bubuk) dengan berat lepas landas 7,07 kg, dan berat bahan bakar untuk mesin ramjet tahap kedua hanya 2 kg. Selama pengujian, roket mencapai ketinggian 2 km.

Pada tahun 1939–1940 Untuk pertama kalinya di dunia, pengujian musim panas terhadap mesin pernapasan udara yang dipasang sebagai mesin tambahan pada pesawat yang dirancang oleh N.P. Polikarpov dilakukan di Uni Soviet. Pada tahun 1942, mesin ramjet rancangan E. Zenger diuji di Jerman.

Mesin pernapasan udara terdiri dari diffuser di mana udara dikompresi karena energi kinetik aliran udara yang datang. Bahan bakar diinjeksikan ke dalam ruang bakar melalui nosel dan campurannya terbakar. Aliran jet keluar melalui nosel.

Proses pengoperasian mesin jet berlangsung terus menerus sehingga tidak mempunyai daya dorong awal. Dalam hal ini, pada kecepatan penerbangan kurang dari setengah kecepatan suara, mesin pernafasan udara tidak digunakan. Penggunaan mesin jet yang paling efektif adalah pada kecepatan supersonik dan dataran tinggi. Pesawat yang digerakkan oleh mesin jet lepas landas menggunakan mesin roket yang menggunakan bahan bakar padat atau cair.

Kelompok mesin pernapasan udara lainnya – mesin turbokompresor – telah mengalami perkembangan yang lebih besar. Mereka dibagi menjadi turbojet, di mana daya dorong dihasilkan oleh aliran gas yang mengalir dari nosel jet, dan turboprop, di mana daya dorong utama dihasilkan oleh baling-baling.

Pada tahun 1909, desain mesin turbojet dikembangkan oleh insinyur N. Gerasimov. Pada tahun 1914, letnan Rusia angkatan laut M. N. Nikolskoy merancang dan membangun model mesin pesawat turboprop. Fluida kerja untuk menggerakkan turbin tiga tahap adalah gas hasil pembakaran campuran terpentin dan asam nitrat. Turbin bekerja tidak hanya pada baling-baling: produk pembakaran gas buang yang diarahkan ke nosel ekor (jet) menciptakan daya dorong jet selain gaya dorong baling-baling.

Pada tahun 1924, V.I.Bazarov mengembangkan desain mesin jet turbocompressor penerbangan, yang terdiri dari tiga elemen: ruang bakar, turbin gas, dan kompresor. Aliran udara bertekanan di sini untuk pertama kalinya dibagi menjadi dua cabang: sebagian kecil masuk ke ruang bakar (ke burner), dan sebagian besar dicampur dengan gas-gas kerja untuk menurunkan suhunya di depan turbin. Hal ini menjamin keamanan bilah turbin. Tenaga turbin multistage dihabiskan untuk menggerakkan kompresor sentrifugal dari mesin itu sendiri dan sebagian lagi untuk memutar baling-baling. Selain baling-baling, daya dorong tercipta karena reaksi aliran gas yang melewati tail nozzle.

Pada tahun 1939, pembangunan mesin turbojet yang dirancang oleh A.M. Lyulka dimulai di pabrik Kirov di Leningrad. Uji cobanya terganggu oleh perang.

Pada tahun 1941, di Inggris, penerbangan pertama dilakukan dengan pesawat tempur eksperimental yang dilengkapi mesin turbojet yang dirancang oleh F. Whittle. Dilengkapi dengan mesin turbin gas yang menggerakkan kompresor sentrifugal yang menyuplai udara ke ruang bakar. Produk pembakaran digunakan untuk menciptakan daya dorong jet.

Gloster Whittle (E.28/39)

Pada mesin turbojet, udara yang masuk selama penerbangan dikompresi terlebih dahulu di saluran masuk udara dan kemudian di turbocharger. Udara terkompresi disuplai ke ruang bakar, di mana bahan bakar cair (paling sering minyak tanah penerbangan) disuntikkan. Pemuaian sebagian gas yang terbentuk selama pembakaran terjadi pada turbin yang memutar kompresor, dan pemuaian akhir terjadi pada nosel jet. Ruang afterburner dapat dipasang di antara turbin dan mesin jet, dirancang untuk itu pembakaran tambahan bahan bakar.

Saat ini, sebagian besar pesawat militer dan sipil, serta beberapa helikopter, dilengkapi dengan mesin turbojet.

Pada mesin turboprop, gaya dorong utama dihasilkan oleh baling-baling, dan gaya dorong tambahan (sekitar 10%) dihasilkan oleh aliran gas yang mengalir dari nosel jet. Prinsip pengoperasian mesin turboprop mirip dengan turbojet, yang membedakan adalah turbin tidak hanya memutar kompresor, tetapi juga baling-baling. Mesin ini digunakan pada pesawat subsonik dan helikopter, serta untuk penggerak kapal dan mobil berkecepatan tinggi.

Mesin jet propelan padat paling awal digunakan dalam rudal tempur. Milik mereka aplikasi yang luas dimulai pada abad ke-19, ketika unit rudal muncul di banyak angkatan bersenjata. DI DALAM akhir XIX V. yang pertama diciptakan bubuk tanpa asap, dengan pembakaran lebih stabil dan efisiensi lebih besar.

Pada tahun 1920an-1930an, pekerjaan dilakukan untuk menciptakan senjata roket. Hal ini menyebabkan munculnya peluncur roket- "Katyusha" di Uni Soviet, mortir roket enam laras di Jerman.

Perkembangan bubuk mesiu jenis baru memungkinkan penggunaan mesin jet berbahan bakar padat dalam rudal tempur, termasuk mesin balistik. Selain itu, mereka digunakan dalam penerbangan dan astronotika sebagai mesin tahap pertama kendaraan peluncuran roket, mesin starter untuk pesawat dengan mesin ramjet, dan mesin pengereman untuk pesawat ruang angkasa.

Mesin jet bahan bakar padat terdiri dari rumahan (ruang bakar), yang berisi seluruh pasokan bahan bakar dan nosel jet. Bodinya terbuat dari baja atau fiberglass. Nosel - terbuat dari grafit, paduan tahan api, grafit.

Bahan bakar dinyalakan oleh alat pengapian.

Pengendalian gaya dorong dilakukan dengan mengubah permukaan pembakaran muatan atau luas penampang kritis nosel, serta dengan menginjeksikan cairan ke dalam ruang bakar.

Arah gaya dorong dapat diubah dengan menggunakan kemudi gas, deflektor (deflektor), motor kendali bantu, dll.

Mesin jet berbahan bakar padat sangat andal, dapat disimpan dalam waktu lama, sehingga selalu siap untuk dihidupkan.

Dalam mesin jet, gaya dorong yang diperlukan untuk penggerak diciptakan dengan mengubah energi awal menjadi energi kinetik fluida kerja. Akibat keluarnya fluida kerja dari nozel mesin, timbul gaya reaktif berupa recoil (jet). Mundurnya menggerakkan mesin dan peralatan yang terhubung secara struktural dengannya di ruang angkasa. Pergerakan terjadi dalam arah yang berlawanan dengan aliran keluar pancaran. Berbagai jenis energi dapat diubah menjadi energi kinetik aliran jet: kimia, nuklir, listrik, matahari. Mesin jet menghasilkan tenaga penggeraknya sendiri tanpa partisipasi mekanisme perantara.

Untuk menciptakan daya dorong jet, diperlukan sumber energi awal, yang diubah menjadi energi kinetik aliran jet, fluida kerja yang dikeluarkan dari mesin dalam bentuk aliran jet, dan mesin jet itu sendiri, yang mengubah energi pertama. jenis energi ke dalam yang kedua.

Bagian utama dari mesin jet adalah ruang bakar, tempat terciptanya fluida kerja.

Semua mesin jet dibagi menjadi dua kelas utama, bergantung pada apakah mesin tersebut beroperasi menggunakan lingkungan atau tidak.

Kelas pertama adalah mesin air-jet (WRD). Semuanya bersifat termal, di mana fluida kerja terbentuk selama reaksi oksidasi zat yang mudah terbakar dengan oksigen dari udara sekitar. Sebagian besar fluida kerja adalah udara atmosfer.

Dalam mesin roket, semua komponen fluida kerja terletak pada peralatan yang dilengkapi dengannya.

Ada juga mesin gabungan yang menggabungkan kedua tipe di atas.

Penggerak jet pertama kali digunakan pada bola Heron, prototipe turbin uap. Mesin jet berbahan bakar padat muncul di Cina pada abad ke-10. N. e. Rudal semacam itu digunakan di Timur, dan kemudian di Eropa untuk kembang api, sinyal, dan kemudian sebagai rudal tempur.

Tahapan penting dalam perkembangan gagasan propulsi jet adalah gagasan penggunaan roket sebagai mesin pesawat terbang. Ini pertama kali dirumuskan oleh revolusioner Rusia NI Kibalchich, yang pada bulan Maret 1881, tak lama sebelum eksekusinya, mengusulkan desain pesawat terbang (pesawat roket) yang menggunakan tenaga jet dari gas bubuk yang dapat meledak.

N. E. Zhukovsky, dalam karyanya “Tentang reaksi cairan yang mengalir keluar dan masuk” (1880-an) dan “Tentang teori kapal yang digerakkan oleh gaya reaksi air yang mengalir” (1908), adalah orang pertama yang mengembangkan isu-isu dasar teori jet mesin.

Karya-karya menarik tentang studi penerbangan roket juga dimiliki oleh ilmuwan terkenal Rusia IV Meshchersky, khususnya di bidang teori umum gerak benda dengan massa variabel.

Pada tahun 1903, K. E. Tsiolkovsky, dalam karyanya “Exploration of World Spaces with Jet Instruments,” memberikan pembenaran teoretis untuk penerbangan roket, serta diagram skema mesin roket, yang mengantisipasi banyak fitur fundamental dan desain. mesin roket berbahan bakar cair (LPRE) modern. Jadi, Tsiolkovsky membayangkan penggunaan bahan bakar cair untuk mesin jet dan pasokannya ke mesin dengan pompa khusus. Dia mengusulkan untuk mengontrol penerbangan roket menggunakan kemudi gas - pelat khusus yang ditempatkan dalam aliran gas yang keluar dari nosel.

Keunikan mesin jet berbahan bakar cair adalah, tidak seperti mesin jet lainnya, mesin ini membawa seluruh pasokan oksidator bersama dengan bahan bakarnya, dan tidak mengambil udara yang mengandung oksigen yang diperlukan untuk membakar bahan bakar dari atmosfer. Ini adalah satu-satunya mesin yang dapat digunakan untuk penerbangan dengan ketinggian sangat tinggi di luar atmosfer bumi.

Roket pertama di dunia dengan mesin roket cair dibuat dan diluncurkan pada 16 Maret 1926 oleh R. Goddard dari Amerika. Beratnya sekitar 5 kilogram, dan panjangnya mencapai 3 m, bahan bakar roket Goddard adalah bensin dan oksigen cair. Penerbangan roket ini berlangsung 2,5 detik, dan terbang sejauh 56 m.

Pekerjaan eksperimental sistematis pada mesin ini dimulai pada tahun 30-an abad ke-20.

Mesin roket berbahan bakar cair Soviet pertama dikembangkan dan dibuat pada tahun 1930–1931. di Laboratorium Dinamis Gas Leningrad (GDL) di bawah kepemimpinan calon akademisi V.P. Glushko. Seri ini disebut ORM - motor roket eksperimental. Glushko menggunakan beberapa inovasi baru, misalnya mendinginkan mesin dengan salah satu komponen bahan bakar.

Secara paralel, pengembangan mesin roket dilakukan di Moskow oleh Jet Propulsion Research Group (GIRD). Inspirasi ideologisnya adalah F.A. Tsander, dan penyelenggaranya adalah S.P. Korolev muda. Tujuan Korolev adalah membangun kendaraan roket baru - pesawat roket.

Pada tahun 1933, F.A. Zander membangun dan berhasil menguji mesin roket OR-1, yang menggunakan bensin dan udara bertekanan, dan pada tahun 1932–1933. – Mesin OR?2, menggunakan bensin dan oksigen cair. Mesin ini dirancang untuk dipasang pada pesawat layang yang dimaksudkan untuk terbang sebagai pesawat roket.

Pada tahun 1933, roket berbahan bakar cair Soviet pertama dibuat dan diuji di GIRD.

Mengembangkan pekerjaan yang telah mereka mulai, para insinyur Soviet kemudian terus mengerjakan pembuatan mesin jet cair. Secara total, dari tahun 1932 hingga 1941, Uni Soviet mengembangkan 118 desain mesin jet cair.

Di Jerman pada tahun 1931, uji coba rudal oleh I. Winkler, Riedel dan lainnya dilakukan.

Penerbangan pertama pesawat terbang/pesawat roket dengan mesin jet berbahan bakar cair dilakukan di Uni Soviet pada bulan Februari 1940. Mesin roket berbahan bakar cair digunakan sebagai pembangkit listrik pesawat tersebut. Pada tahun 1941, di bawah kepemimpinan perancang Soviet V.F.Bolkhovitinov, pesawat jet pertama dibangun - pesawat tempur dengan mesin roket berbahan bakar cair. Pengujiannya dilakukan pada Mei 1942 oleh pilot G. Ya Bakhchivadzhi.

Pada saat yang sama, penerbangan pertama pesawat tempur Jerman dengan mesin seperti itu terjadi. Pada tahun 1943, Amerika Serikat menguji pesawat jet Amerika pertama yang dilengkapi dengan mesin jet berbahan bakar cair. Di Jerman, beberapa pesawat tempur dengan mesin rancangan Messerschmitt dibuat pada tahun 1944 dan digunakan dalam pertempuran di Front Barat pada tahun yang sama.

Selain itu, mesin roket berbahan bakar cair digunakan pada roket V-2 Jerman, yang dibuat di bawah kepemimpinan V. von Braun.

Pada tahun 1950-an, mesin roket berbahan bakar cair dipasang rudal balistik, dan kemudian pada satelit buatan Bumi, Matahari, Bulan dan Mars, stasiun antarplanet otomatis.

Mesin roket berbahan bakar cair terdiri dari ruang bakar dengan nosel, unit turbopump, generator gas atau generator uap-gas, sistem otomasi, elemen kontrol, sistem pengapian dan unit tambahan (penukar panas, mixer, penggerak).

Ide mesin air-jet telah dikemukakan lebih dari satu kali di berbagai negara. Karya paling penting dan orisinal dalam hal ini adalah penelitian yang dilakukan pada tahun 1908–1913. Ilmuwan Perancis R. Lauren, yang, khususnya, pada tahun 1911 mengusulkan sejumlah desain mesin ramjet. Mesin ini menggunakan udara atmosfer sebagai oksidator, dan kompresi udara di ruang bakar disediakan oleh tekanan udara dinamis.

Pada bulan Mei 1939, sebuah roket dengan mesin ramjet yang dirancang oleh P. A. Merkulov diuji untuk pertama kalinya di Uni Soviet. Itu adalah roket dua tahap (tahap pertama adalah roket bubuk) dengan berat lepas landas 7,07 kg, dan berat bahan bakar untuk mesin ramjet tahap kedua hanya 2 kg. Selama pengujian, roket mencapai ketinggian 2 km.

Pada tahun 1939–1940 Untuk pertama kalinya di dunia, pengujian musim panas terhadap mesin pernapasan udara yang dipasang sebagai mesin tambahan pada pesawat yang dirancang oleh N.P. Polikarpov dilakukan di Uni Soviet. Pada tahun 1942, mesin ramjet rancangan E. Zenger diuji di Jerman.

Mesin jet udara terdiri dari diffuser di mana udara dikompresi karena energi kinetik aliran udara yang datang. Bahan bakar diinjeksikan ke dalam ruang bakar melalui nosel dan campurannya terbakar. Aliran jet keluar melalui nosel.

Proses pengoperasian mesin jet berlangsung terus menerus sehingga tidak mempunyai daya dorong awal. Dalam hal ini, pada kecepatan penerbangan kurang dari setengah kecepatan suara, mesin air-jet tidak digunakan. Penggunaan mesin jet yang paling efektif adalah pada kecepatan supersonik dan ketinggian. Pesawat yang ditenagai oleh mesin air-jet lepas landas menggunakan mesin roket yang menggunakan bahan bakar padat atau cair.

Kelompok mesin air-jet lainnya – mesin turbokompresor – telah mengalami perkembangan yang lebih besar. Mereka dibagi menjadi turbojet, di mana daya dorong dihasilkan oleh aliran gas yang mengalir dari nosel jet, dan turboprop, di mana daya dorong utama dihasilkan oleh baling-baling.

Pada tahun 1909, desain mesin turbojet dikembangkan oleh insinyur N. Gerasimov. Pada tahun 1914, Letnan Angkatan Laut Rusia M.N. Nikolskoy merancang dan membangun model mesin pesawat turboprop. Fluida kerja untuk menggerakkan turbin tiga tahap adalah gas hasil pembakaran campuran terpentin dan asam nitrat. Turbin bekerja tidak hanya pada baling-baling: produk pembakaran gas buang yang diarahkan ke nosel ekor (jet) menciptakan daya dorong jet selain gaya dorong baling-baling.

Pada tahun 1924, V.I.Bazarov mengembangkan desain mesin jet turbocompressor penerbangan, yang terdiri dari tiga elemen: ruang bakar, turbin gas, dan kompresor. Aliran udara bertekanan di sini untuk pertama kalinya dibagi menjadi dua cabang: sebagian kecil masuk ke ruang bakar (ke burner), dan sebagian besar dicampur dengan gas-gas kerja untuk menurunkan suhunya di depan turbin. Hal ini menjamin keamanan bilah turbin. Tenaga turbin multistage dihabiskan untuk menggerakkan kompresor sentrifugal dari mesin itu sendiri dan sebagian lagi untuk memutar baling-baling. Selain baling-baling, daya dorong tercipta karena reaksi aliran gas yang melewati tail nozzle.

Pada tahun 1939, pembangunan mesin turbojet yang dirancang oleh A.M. Lyulka dimulai di pabrik Kirov di Leningrad. Uji cobanya terganggu oleh perang.

Pada tahun 1941, di Inggris, penerbangan pertama dilakukan dengan pesawat tempur eksperimental yang dilengkapi mesin turbojet yang dirancang oleh F. Whittle. Dilengkapi dengan mesin turbin gas yang menggerakkan kompresor sentrifugal yang menyuplai udara ke ruang bakar. Produk pembakaran digunakan untuk menciptakan daya dorong jet.

Pada mesin turbojet, udara yang masuk selama penerbangan dikompresi terlebih dahulu di saluran masuk udara dan kemudian di turbocharger. Udara terkompresi disuplai ke ruang bakar, di mana bahan bakar cair (paling sering minyak tanah penerbangan) disuntikkan. Pemuaian sebagian gas yang terbentuk selama pembakaran terjadi pada turbin yang memutar kompresor, dan pemuaian akhir terjadi pada nosel jet. Afterburner dapat dipasang di antara turbin dan mesin jet untuk menghasilkan pembakaran bahan bakar tambahan.

Saat ini, sebagian besar pesawat militer dan sipil, serta beberapa helikopter, dilengkapi dengan mesin turbojet.

Pada mesin turboprop, gaya dorong utama dihasilkan oleh baling-baling, dan gaya dorong tambahan (sekitar 10%) dihasilkan oleh aliran gas yang mengalir dari nosel jet. Prinsip pengoperasian mesin turboprop mirip dengan turbojet, yang membedakan adalah turbin tidak hanya memutar kompresor, tetapi juga baling-baling. Mesin ini digunakan pada pesawat subsonik dan helikopter, serta untuk penggerak kapal dan mobil berkecepatan tinggi.

Mesin jet propelan padat paling awal digunakan dalam rudal tempur. Penggunaannya secara luas dimulai pada abad ke-19, ketika unit rudal muncul di banyak angkatan bersenjata. Pada akhir abad ke-19. Bubuk tanpa asap pertama diciptakan, dengan pembakaran lebih stabil dan kinerja lebih baik.

Pada tahun 1920-1930an, pekerjaan dilakukan untuk membuat senjata jet. Hal ini menyebabkan munculnya mortir berpeluncur roket - Katyusha di Uni Soviet, mortir berpeluncur roket enam laras di Jerman.

Perkembangan bubuk mesiu jenis baru memungkinkan penggunaan mesin jet berbahan bakar padat dalam rudal tempur, termasuk mesin balistik. Selain itu, mereka digunakan dalam penerbangan dan astronotika sebagai mesin untuk kendaraan peluncuran tahap pertama, mesin starter untuk pesawat dengan mesin ramjet, dan mesin pengereman untuk pesawat ruang angkasa.

Mesin jet bahan bakar padat terdiri dari rumahan (ruang bakar), yang berisi seluruh pasokan bahan bakar dan nosel jet. Bodinya terbuat dari baja atau fiberglass. Nosel - terbuat dari grafit, paduan tahan api, grafit.

Bahan bakar dinyalakan oleh alat pengapian.

Pengendalian gaya dorong dilakukan dengan mengubah permukaan pembakaran muatan atau luas penampang kritis nosel, serta dengan menginjeksikan cairan ke dalam ruang bakar.

Arah gaya dorong dapat diubah dengan menggunakan kemudi gas, deflektor (deflektor), motor kendali bantu, dll.

Mesin jet berbahan bakar padat sangat andal, dapat disimpan dalam waktu lama, sehingga selalu siap untuk dihidupkan.

Definisi yang luar biasa

Definisi tidak lengkap ↓

ABSTRAK

PADA TOPIK INI:

Mesin jet .

DITULIS OLEH: Kiselev A.V.

KALININGRAD

Perkenalan

Mesin jet, mesin yang menciptakan gaya traksi yang diperlukan untuk pergerakan dengan mengubah energi awal menjadi energi kinetik aliran jet fluida kerja; Akibat keluarnya fluida kerja dari nosel mesin, timbul gaya reaktif berupa reaksi (recoil) jet, menggerakkan mesin dan peralatan yang terhubung secara struktural dengannya dalam ruang dengan arah yang berlawanan dengan arah. aliran keluar jet. Berbagai jenis energi (kimia, nuklir, listrik, matahari) dapat diubah menjadi energi kinetik (kecepatan) aliran jet dalam jet roket. Mesin reaksi langsung (mesin reaksi langsung) menggabungkan mesin itu sendiri dengan alat penggerak, yaitu menyediakan pergerakannya sendiri tanpa partisipasi mekanisme perantara.

Untuk membuat jet dorong yang digunakan oleh R.D., perlu:

sumber energi awal (primer), yang diubah menjadi energi kinetik aliran jet;

fluida kerja yang dikeluarkan dari jet dalam bentuk aliran jet;

R.D. sendiri merupakan pengubah energi.

Energi awal disimpan di dalam pesawat atau kendaraan lain yang dilengkapi mesin roket (bahan bakar kimia, bahan bakar nuklir), atau (pada prinsipnya) dapat berasal dari luar (energi surya). Untuk memperoleh fluida kerja dalam propelan cair, dapat digunakan zat yang diambil dari lingkungan (misalnya udara atau air);

suatu zat yang terletak di dalam tangki peralatan atau langsung di ruang R.D.; campuran zat yang berasal dari lingkungan dan disimpan di dalam kendaraan.

Di R.D. modern, bahan kimia paling sering digunakan sebagai bahan utama

Tes tembakan rudal

mesin Pesawat Luar Angkasa

Mesin turbojet AL-31F pesawat terbang Su-30MK. Milik kelas mesin pernafasan

energi. Dalam hal ini, fluida kerjanya adalah gas panas - hasil pembakaran bahan bakar kimia. Selama pengoperasian mesin pembakaran, energi kimia zat pembakaran diubah menjadi energi panas hasil pembakaran, dan energi termal gas panas diubah menjadi energi mekanik dari gerak translasi aliran jet dan, akibatnya, peralatan tempat mesin dipasang. Bagian utama dari setiap mesin pembakaran adalah ruang bakar tempat fluida kerja dihasilkan. Bagian terakhir dari ruangan yang berfungsi untuk mempercepat fluida kerja dan menghasilkan aliran jet disebut jet nozzle.

Tergantung pada apakah lingkungan digunakan atau tidak selama pengoperasian mesin roket, mesin tersebut dibagi menjadi 2 kelas utama - mesin pernapasan udara (ARE) dan mesin roket (RE). Semua VRD adalah mesin panas, fluida kerjanya terbentuk selama reaksi oksidasi zat yang mudah terbakar dengan oksigen atmosfer. Udara yang berasal dari atmosfer merupakan sebagian besar fluida kerja WRD. Jadi, perangkat dengan mesin propelan membawa sumber energi (bahan bakar) ke dalamnya, dan mengambil sebagian besar fluida kerja dari lingkungan. Berbeda dengan VRD, seluruh komponen fluida kerja pendorong terletak pada peralatan yang dilengkapi dengan pendorong. Kurangnya tenaga penggerak yang berinteraksi dengannya lingkungan, dan keberadaan semua komponen fluida kerja pada perangkat menjadikan RD satu-satunya yang cocok untuk bekerja di luar angkasa. Ada juga mesin roket gabungan, yang merupakan kombinasi dari kedua tipe utama.

Sejarah mesin jet

Prinsip penggerak jet telah dikenal sejak lama. Nenek moyang R. d dapat dianggap sebagai bola Bangau. Mesin roket berbahan bakar padat - roket bubuk - muncul di Tiongkok pada abad ke-10. N. e. Selama ratusan tahun, rudal semacam itu pertama kali digunakan di Timur dan kemudian di Eropa sebagai kembang api, sinyal, dan rudal tempur. Pada tahun 1903, K. E. Tsiolkovsky, dalam karyanya “Exploration of World Spaces with Jet Instruments,” adalah orang pertama di dunia yang mengemukakan prinsip-prinsip dasar teori mesin roket cair dan mengusulkan elemen-elemen dasar mesin roket berbahan bakar cair. desain. Mesin roket cair Soviet pertama - ORM, ORM-1, ORM-2 dirancang oleh VP Glushko dan, di bawah kepemimpinannya, dibuat pada tahun 1930-31 di Laboratorium Dinamika Gas (GDL). Pada tahun 1926, R. Goddard meluncurkan roket dengan menggunakan bahan bakar cair. RD elektrotermal pertama dibuat dan diuji oleh Glushko di GDL pada tahun 1929-33.

Pada tahun 1939, Uni Soviet menguji rudal dengan mesin ramjet yang dirancang oleh I. A. Merkulov. Diagram mesin turbojet pertama? diusulkan oleh insinyur Rusia N. Gerasimov pada tahun 1909.

Pada tahun 1939, pembangunan mesin turbojet yang dirancang oleh A.M. Lyulka dimulai di pabrik Kirov di Leningrad. Pengujian mesin yang dibuat dicegah oleh Perang Patriotik Hebat tahun 1941-45. Pada tahun 1941, mesin turbojet yang dirancang oleh F. Whittle (Inggris Raya) pertama kali dipasang di pesawat dan diuji. Sangat penting Penciptaan R.D. didasarkan pada karya teoretis ilmuwan Rusia S. S. Nezhdanovsky, I. V. Meshchersky, N. E. Zhukovsky, karya ilmuwan Prancis R. Hainault-Peltry, dan ilmuwan Jerman G. Oberth. Kontribusi penting terhadap penciptaan WRD adalah karya ilmuwan Soviet B. S. Stechkin, “The Theory of an Air-Jet Engine,” yang diterbitkan pada tahun 1929.

R.D. memiliki berbagai tujuan dan cakupan penerapannya terus berkembang.

Penggerak radar paling banyak digunakan pada berbagai jenis pesawat.

Sebagian besar pesawat militer dan sipil di seluruh dunia dilengkapi dengan mesin turbojet dan mesin bypass turbojet, dan digunakan pada helikopter. Mesin radar ini cocok untuk penerbangan dengan kecepatan subsonik dan supersonik; Mereka juga dipasang pada pesawat proyektil; mesin turbojet supersonik dapat digunakan pada tahap pertama pesawat luar angkasa. Mesin ramjet dipasang pada peluru kendali antipesawat, rudal jelajah, dan pesawat tempur pencegat supersonik. Mesin ramjet subsonik digunakan pada helikopter (dipasang di ujung bilah rotor utama). Mesin pulse jet memiliki daya dorong rendah dan hanya ditujukan untuk pesawat dengan kecepatan subsonik. Selama Perang Dunia ke-2 (1939-45), mesin ini dilengkapi dengan pesawat proyektil V-1.

Taxiways sebagian besar digunakan pada pesawat berkecepatan tinggi.

Mesin roket cair digunakan pada kendaraan peluncuran pesawat ruang angkasa dan pesawat ruang angkasa sebagai mesin penggerak, pengereman dan kontrol, serta pada rudal balistik yang dipandu. Mesin roket propelan padat digunakan pada rudal balistik, antipesawat, antitank, dan militer lainnya, serta pada kendaraan peluncuran dan pesawat ruang angkasa. Mesin propelan padat kecil digunakan sebagai booster untuk lepas landas pesawat. Motor roket listrik dan motor roket nuklir dapat digunakan di pesawat ruang angkasa.

Namun, batang yang perkasa ini, prinsip reaksi langsung, melahirkan mahkota besar "pohon keluarga" dari keluarga mesin jet. Untuk mengenal cabang-cabang utama mahkotanya, yang memahkotai “batang” reaksi langsung. Tak lama kemudian, seperti terlihat pada gambar (lihat di bawah), batang ini terbelah menjadi dua bagian, seolah terbelah oleh sambaran petir. Kedua batang baru tersebut sama-sama dihiasi dengan mahkota yang kuat. Pembagian ini terjadi karena semua mesin jet “kimia” dibagi menjadi dua kelas tergantung pada apakah mesin tersebut menggunakan udara sekitar untuk pengoperasiannya atau tidak.

Salah satu batang yang baru terbentuk adalah kelas mesin pernapasan udara (WRE). Sesuai dengan namanya, mereka tidak dapat beroperasi di luar atmosfer. Itu sebabnya mesin ini menjadi dasarnya penerbangan modern, baik berawak maupun tak berawak. WRD menggunakan oksigen atmosfer untuk membakar bahan bakar; tanpanya, reaksi pembakaran di mesin tidak akan berlangsung. Namun tetap saja, mesin turbojet saat ini paling banyak digunakan.

(mesin turbojet), dipasang di hampir semua pesawat modern tanpa kecuali. Seperti semua mesin yang menggunakan udara atmosfer, mesin turbojet memerlukan alat khusus untuk mengompresi udara sebelum dialirkan ke ruang bakar. Lagi pula, jika tekanan di ruang bakar tidak melebihi tekanan atmosfer secara signifikan, maka gas tidak akan mengalir keluar dari mesin dengan kecepatan lebih tinggi - tekananlah yang mendorongnya keluar. Namun pada kecepatan buang yang rendah, daya dorong mesin akan rendah, dan mesin akan mengkonsumsi banyak bahan bakar; mesin seperti itu tidak akan dapat digunakan. Pada mesin turbojet, kompresor digunakan untuk mengompresi udara, dan desain mesin sangat bergantung pada jenis kompresor. Ada mesin dengan kompresor aksial dan sentrifugal, kompresor aksial mungkin kurang lebih terima kasih telah menggunakan sistem kami jumlah yang lebih besar tahap kompresi, menjadi satu atau dua kaskade, dll. Untuk menggerakkan kompresor, mesin turbojet mempunyai turbin gas, yang menjadi asal muasal nama mesin tersebut. Karena adanya kompresor dan turbin, desain mesinnya cukup rumit.

Mesin pernapasan udara non-kompresor memiliki desain yang jauh lebih sederhana, di mana peningkatan tekanan yang diperlukan dicapai dengan metode lain, yang memiliki nama: mesin berdenyut dan mesin ramjet.

Dalam mesin yang berdenyut, hal ini biasanya dilakukan oleh jaringan katup yang dipasang di saluran masuk mesin; ketika bagian baru dari campuran bahan bakar-udara mengisi ruang bakar dan terjadi kilatan di dalamnya, katup menutup, mengisolasi ruang bakar dari ruang bakar. saluran masuk mesin. Akibatnya, tekanan di dalam ruangan meningkat, dan gas keluar melalui nosel jet, setelah itu seluruh proses diulangi.

Dalam mesin non-kompresor jenis lain, aliran langsung, bahkan tidak ada jaringan katup ini dan tekanan di ruang bakar meningkat sebagai akibat dari tekanan kecepatan tinggi, yaitu. mengerem aliran udara yang masuk ke mesin dalam penerbangan. Jelas bahwa mesin seperti itu hanya mampu beroperasi ketika pesawat terbang Ia sudah terbang dengan kecepatan yang cukup tinggi; ia tidak akan mengembangkan daya dorong apa pun saat diparkir. Namun pada kecepatan yang sangat tinggi, 4-5 kali kecepatan suara, mesin ramjet menghasilkan daya dorong yang sangat tinggi dan mengkonsumsi lebih sedikit bahan bakar dibandingkan mesin jet “kimia” lainnya dalam kondisi ini. Itu sebabnya mesin ramjet.

Keunikan desain aerodinamis pesawat supersonik bermesin ramjet (ramjet engine) adalah karena adanya mesin akselerator khusus yang memberikan kecepatan yang diperlukan untuk memulai pengoperasian mesin ramjet yang stabil. Hal ini membuat bagian ekor struktur menjadi lebih berat dan memerlukan pemasangan stabilisator untuk memastikan stabilitas yang diperlukan.

Prinsip pengoperasian mesin jet.

Mesin jet modern yang kuat dari berbagai jenis didasarkan pada prinsip reaksi langsung, yaitu. prinsip penciptaan penggerak(atau gaya dorong) berupa reaksi (mundur) aliran “zat kerja” yang mengalir dari mesin, biasanya gas panas.

Di semua mesin ada dua proses konversi energi. Pertama, energi kimia bahan bakar diubah menjadi energi panas hasil pembakaran, dan kemudian energi panas tersebut digunakan untuk melakukan kerja mekanis. Mesin tersebut antara lain mesin piston mobil, lokomotif diesel, turbin uap dan gas pembangkit listrik, dll.

Mari kita pertimbangkan proses ini dalam kaitannya dengan mesin jet. Mari kita mulai dengan ruang bakar mesin, di mana campuran yang mudah terbakar telah dibuat dengan satu atau lain cara, tergantung pada jenis mesin dan jenis bahan bakar. Ini bisa berupa, misalnya, campuran udara dan minyak tanah, seperti pada mesin turbojet pada pesawat jet modern, atau campuran oksigen cair dan alkohol, seperti pada beberapa mesin roket cair, atau, terakhir, sejenis bahan bakar padat. untuk roket bubuk. Campuran yang mudah terbakar dapat terbakar, mis. masuk ke dalam reaksi kimia dengan pelepasan energi yang cepat dalam bentuk panas. Kemampuan melepaskan energi selama reaksi kimia merupakan energi kimia potensial molekul-molekul campuran. Energi kimia suatu molekul berkaitan dengan ciri-ciri strukturnya, lebih tepatnya, struktur kulit elektronnya, yaitu. awan elektron yang mengelilingi inti atom yang membentuk molekul. Sebagai hasil dari reaksi kimia, di mana beberapa molekul dihancurkan dan yang lain diciptakan, terjadi restrukturisasi kulit elektron secara alami. Dalam restrukturisasi ini terdapat sumber energi kimia yang dilepaskan. Terlihat bahwa bahan bakar mesin jet hanya dapat berupa zat-zat yang pada saat terjadi reaksi kimia di dalam mesin (pembakaran), melepaskan panas yang cukup banyak dan juga membentuk gas dalam jumlah besar. Semua proses ini terjadi di ruang bakar, tetapi mari kita fokus pada reaksi bukan pada tingkat molekuler (hal ini telah dibahas di atas), tetapi pada “fase” kerja. Sampai pembakaran dimulai, campuran tersebut mempunyai persediaan energi kimia potensial yang besar. Tapi kemudian nyala api menelan campuran itu, beberapa saat lagi - dan reaksi kimianya berakhir. Sekarang, alih-alih molekul campuran yang mudah terbakar, ruangan tersebut diisi dengan molekul produk pembakaran, yang “dikemas” lebih padat. Kelebihan energi ikat, yaitu energi kimia dari reaksi pembakaran yang telah berlangsung, dilepaskan. Molekul-molekul yang memiliki kelebihan energi ini hampir seketika memindahkannya ke molekul dan atom lain sebagai akibat dari seringnya tumbukan dengan mereka. Semua molekul dan atom di ruang bakar mulai bergerak secara acak, kacau dengan kecepatan yang jauh lebih tinggi, dan suhu gas meningkat. Ini adalah bagaimana energi kimia potensial bahan bakar diubah menjadi energi panas produk pembakaran.

Transisi serupa dilakukan di semua mesin panas lainnya, tetapi mesin jet pada dasarnya berbeda dari mesin tersebut dalam hal nasib lebih lanjut dari produk pembakaran panas.

Setelah gas panas yang mengandung energi panas besar dihasilkan dalam mesin kalor, energi ini harus diubah menjadi energi mekanik. Lagi pula, mesin berfungsi untuk melakukan pekerjaan mekanis, untuk “menggerakkan” sesuatu, untuk menjalankannya, tidak peduli apakah itu dinamo, jika diminta untuk dilengkapi dengan gambar pembangkit listrik, lokomotif diesel, mobil atau mesin. pesawat terbang.

Agar energi panas gas berubah menjadi energi mekanik, volumenya harus ditingkatkan. Dengan pemuaian seperti itu, gas melakukan kerja, yang menghabiskan energi internal dan panasnya.

Dalam kasus mesin piston, gas yang mengembang menekan piston yang bergerak di dalam silinder, piston mendorong batang penghubung, yang kemudian memutar poros engkol mesin. Poros dihubungkan ke rotor dinamo, poros penggerak lokomotif diesel atau mobil, atau baling-baling pesawat - mesin melakukan pekerjaan yang bermanfaat. DI DALAM mesin uap, atau turbin gas, gas yang mengembang menyebabkan roda yang terhubung ke poros turbin berputar - di sini tidak diperlukan mekanisme engkol transmisi, yang merupakan salah satu keunggulan besar turbin

Gas, tentu saja, juga memuai dalam mesin jet, karena tanpanya gas tidak dapat melakukan kerja. Namun usaha pemuaian dalam hal ini tidak dihabiskan untuk putaran poros. Terkait dengan mekanisme penggerak, seperti pada mesin kalor lainnya. Tujuan dari mesin jet berbeda - untuk menciptakan daya dorong jet, dan untuk ini aliran gas - produk pembakaran - harus mengalir keluar dari mesin dengan kecepatan tinggi: gaya reaksi aliran ini adalah daya dorong mesin. . Akibatnya, kerja pemuaian gas hasil pembakaran bahan bakar di mesin harus dihabiskan untuk mempercepat gas itu sendiri. Ini berarti bahwa energi panas gas dalam mesin jet harus diubah menjadi energi kinetiknya - pergerakan termal molekul yang acak dan kacau harus digantikan oleh aliran terorganisirnya dalam satu arah yang sama untuk semua.

Salah satu bagian terpenting dari mesin, yang disebut jet nozzle, berfungsi untuk tujuan ini. Apa pun jenis mesin jetnya, mesin tersebut harus dilengkapi dengan nosel yang melaluinya gas panas - hasil pembakaran bahan bakar di dalam mesin - mengalir keluar dari mesin dengan kecepatan tinggi. Pada beberapa mesin, gas masuk ke nosel segera setelah ruang bakar, misalnya pada mesin roket atau ramjet. Pada mesin turbojet lainnya, gas pertama-tama melewati turbin, yang kemudian mengeluarkan sebagian energi panasnya. Dalam hal ini digunakan untuk menggerakkan kompresor yang memampatkan udara di depan ruang bakar. Namun, dengan satu atau lain cara, nosel adalah bagian terakhir dari mesin - gas mengalir melaluinya sebelum meninggalkan mesin.

Nozel jet dapat memiliki bentuk yang berbeda-beda, dan terlebih lagi, desain yang berbeda-beda tergantung pada jenis mesinnya. Hal utama adalah kecepatan aliran gas keluar dari mesin. Jika kecepatan aliran keluar ini tidak melebihi kecepatan rambat gelombang suara dalam gas yang keluar, maka nosel adalah bagian pipa yang berbentuk silinder atau meruncing sederhana. Jika kecepatan aliran keluar melebihi kecepatan suara, maka nosel berbentuk seperti pipa yang mengembang atau mula-mula menyempit lalu mengembang (Lavl nozzle). Hanya dalam pipa dengan bentuk seperti ini, seperti yang ditunjukkan oleh teori dan pengalaman, gas dapat dipercepat hingga kecepatan supersonik dan melewati “penghalang suara”.

Diagram mesin jet

Mesin turbofan merupakan mesin jet yang paling banyak digunakan dalam penerbangan sipil.

Bahan bakar yang masuk ke mesin (1), bercampur dengan udara bertekanan dan terbakar di ruang bakar (2). Gas yang mengembang memutar turbin berkecepatan tinggi (3) dan kecepatan rendah, yang selanjutnya menggerakkan kompresor (5), yang mendorong udara ke dalam ruang bakar, dan kipas (6), yang menggerakkan udara melalui ruang ini dan mengarahkan. itu ke dalam pipa knalpot. Dengan menggantikan udara, kipas memberikan daya dorong tambahan. Mesin jenis ini mampu mengembangkan daya dorong hingga 13.600 kg.

Kesimpulan

Mesin jet mempunyai banyak keistimewaan yang luar biasa, tetapi yang utama adalah ini. Roket tidak memerlukan tanah, air, atau udara untuk bergerak, karena ia bergerak akibat interaksi dengan gas yang terbentuk selama pembakaran bahan bakar. Sebab, roket bisa bergerak di ruang hampa udara.

K. E. Tsiolkovsky adalah pendiri teori penerbangan luar angkasa. Bukti ilmiah tentang kemungkinan penggunaan roket untuk penerbangan ke luar angkasa, di luar atmosfer bumi, dan ke planet lain di tata surya diberikan untuk pertama kalinya oleh ilmuwan dan penemu Rusia Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky

Bibliografi

Kamus Ensiklopedis Teknisi Muda.

Fenomena Termal dalam Teknologi.

Bahan dari situs http://goldref.ru/;

1. Jet gerakan (2)

   Abstrak >> Fisika

   Yang ada dalam bentuk reaktif jet dikeluarkan dari reaktif mesin; saya sendiri reaktif mesin- konverter energi... dengan yang mana reaktif mesin mempengaruhi perangkat yang dilengkapi dengan ini reaktif mesin. Daya tarik reaktif mesin tergantung pada...

2. Jet pergerakan alam dan teknologi

   Abstrak >> Fisika

   Salpu maju. Yang paling menarik adalah reaktif mesin cumi-cumi Cumi-cumi adalah yang paling... yaitu. peralatan dengan reaktif mesin, menggunakan bahan bakar dan oksidator yang terletak di perangkat itu sendiri. Reaktif mesin- Ini mesin, mengubah...

3. Reaktif Sistem roket peluncuran ganda BM-13 Katyusha

   Abstrak >> Tokoh Sejarah

   Hulu ledak dan bubuk reaktif mesin. Bagian kepala dengan caranya sendiri... sekering dan detonator tambahan. Reaktif mesin memiliki ruang bakar, di... peningkatan tajam dalam kemampuan menembak reaktif

Mesin jet saat ini banyak digunakan sehubungan dengan eksplorasi luar angkasa. Mereka juga digunakan untuk rudal meteorologi dan militer dari berbagai jarak. Selain itu, semua pesawat modern berkecepatan tinggi dilengkapi dengan mesin pernafasan udara.

DI DALAM luar angkasa tidak mungkin menggunakan mesin lain kecuali mesin jet: tidak ada dukungan (padat cair atau gas), dimulai dari mana pesawat ruang angkasa bisa mendapat dorongan. Penggunaan mesin jet untuk pesawat terbang dan roket yang tidak melampaui atmosfer disebabkan oleh hal tersebutapa sebenarnya yang bisa disediakan oleh mesin jet kecepatan maksimum penerbangan.

Struktur mesin jet.

Sederhananya berdasarkan prinsip operasi: udara luar (dalam mesin roket - oksigen cair) disedot ke dalamnyaturbin, di sana ia bercampur dengan bahan bakar dan terbakar di ujung turbin membentuk apa yang disebut. “fluida kerja” (jet stream), yang menggerakkan mobil.

Pada bagian awal turbin terdapat penggemar, yang menyedot udara lingkungan luar menjadi turbin. Ada dua tugas utama- asupan udara utama dan pendinginan seluruh mesinmesin secara keseluruhan dengan memompa udara antara kulit terluar mesin dan bagian dalam. Ini mendinginkan ruang pencampuran dan pembakaran serta mencegahnya runtuh.

Di belakang kipas angin ada yang kuat kompresor, yang memaksa udara bertekanan tinggi masuk ke ruang bakar.

Ruang bakar mencampurkan bahan bakar dengan udara. Setelah campuran bahan bakar-udara terbentuk, ia dinyalakan. Selama proses pembakaran, terjadi pemanasan yang signifikan pada campuran dan bagian sekitarnya, serta pemuaian volumetrik. Sebenarnya, mesin jet menggunakan ledakan terkendali untuk mendorong dirinya sendiri. Ruang bakar mesin jet adalah salah satu bagian terpanas. Dia membutuhkan pendinginan intensif yang konstan. Tapi ini tidak cukup. Suhu di dalamnya mencapai 2.700 derajat, sehingga sering kali terbuat dari keramik.

Setelah ruang bakar, campuran bahan bakar-udara yang terbakar langsung diarahkan ke dalamnya turbin. Turbin terdiri dari ratusan bilah yang ditekan oleh aliran jet, menyebabkan turbin berputar. Turbin pada gilirannya berputar batang, di mana mereka berada penggemar Dan kompresor. Dengan demikian, sistemnya tertutup dan hanya memerlukan pasokan saja bahan bakar dan udara untuk fungsinya.

Ada dua kelas utama mesin jet tubuh:

Mesin jet- mesin jet di dalamnya udara atmosfer digunakan sebagai fluida kerja utama dalam siklus termodinamika, serta saat menciptakan daya dorong jet mesin. Mesin tersebut menggunakan energi oksidasi udara mudah terbakar yang diambil dari atmosfer dengan oksigen. Fluida kerja mesin ini merupakan produk campuranpembakaran dengan komponen lain dari udara masuk.

Mesin roket- berisi semua komponen fluida kerja di kapal dan mampu bekerja di lingkungan apa pun, termasuk di ruang tanpa udara.

Jenis mesin jet.

- Mesin jet klasik- Digunakan terutama pada pesawat tempur dalam berbagai modifikasi.