rumah » Musim dingin » Sejarah roket dan mesin roket. Mesin jet: prinsip pengoperasian (singkat)

Sejarah roket dan mesin roket. Mesin jet: prinsip pengoperasian (singkat)

Mendorong mesin ke arah yang berlawanan. Untuk mempercepat fluida kerja, dapat digunakan sebagai pemuaian gas yang dipanaskan dengan satu atau lain cara suhu tinggi(disebut mesin jet termal), dan lain-lain 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.

Kelas mesin jet

Ada dua kelas utama mesin jet:

Mesin jet- mesin kalor yang menggunakan energi oksidasi bahan bakar dengan oksigen dari udara yang diambil dari atmosfer. Fluida kerja mesin ini merupakan campuran hasil pembakaran dengan sisa komponen udara masuk.
Mesin roket- mengandung semua komponen fluida kerja di kapal dan mampu beroperasi di lingkungan apapun, termasuk di ruang tanpa udara.

Komponen mesin jet

Setiap mesin jet harus memiliki setidaknya dua komponen:

Ruang pembakaran (“reaktor kimia”) - ini adalah tempat energi kimia bahan bakar dilepaskan dan diubah menjadi energi panas gas.
Jet nozzle ("terowongan gas") - di mana energi termal gas diubah menjadi energi kinetiknya ketika gas mengalir keluar dari nosel dengan kecepatan tinggi, sehingga menciptakan gaya dorong jet.

Parameter teknis utama mesin jet

Utama parameter teknis ciri-ciri mesin jet adalah daya tarik(atau dikenal sebagai gaya traksi) adalah gaya yang dikembangkan mesin ke arah pergerakan kendaraan.

Selain daya dorong, mesin roket juga mempunyai ciri impuls tertentu, yang merupakan indikator tingkat kecanggihan atau kualitas mesin. Indikator ini juga menjadi tolak ukur efisiensi mesin. Bagan di bawah ini ditampilkan dalam bentuk grafik nilai-nilai atas indikator ini untuk jenis yang berbeda mesin jet, bergantung pada kecepatan penerbangan, dinyatakan dalam bentuk bilangan Mach, yang memungkinkan Anda melihat kisaran penerapan setiap jenis mesin.

Cerita

Mesin jet ditemukan oleh Dr. Hans von Ohain, seorang insinyur desain terkemuka Jerman, dan Sir Frank Whittle. Paten pertama untuk mesin turbin gas yang berfungsi diperoleh pada tahun 1930 oleh Frank Whittle. Namun, Ohain-lah yang pertama kali merakit model kerja.

Pada tanggal 2 Agustus 1939, pesawat jet pertama, Heinkel He 178, dilengkapi mesin, mengudara di Jerman. Dia 3, dikembangkan oleh Ohain.

Lihat juga

Yayasan Wikimedia. 2010.

Mesin jet
Mesin turbin gas

Lihat apa itu "Mesin jet" di kamus lain:

MESIN JET- JET ENGINE, mesin yang memberikan tenaga penggerak ke depan dengan cara melepaskan aliran cairan atau gas secara cepat ke arah yang berlawanan dengan arah pergerakan. Untuk menciptakan aliran gas berkecepatan tinggi, mesin jet menggunakan bahan bakar... ... Kamus ensiklopedis ilmiah dan teknis

Mesin jet- mesin yang menciptakan gaya traksi yang diperlukan untuk pergerakan dengan mengubah energi awal menjadi energi kinetik aliran jet fluida kerja (Lihat Fluida kerja); akibat keluarnya fluida kerja dari nozel mesin,... ... Ensiklopedia Besar Soviet

MESIN JET- (mesin reaksi langsung) mesin yang daya dorongnya ditimbulkan oleh reaksi (recoil) fluida kerja yang mengalir darinya. Mereka dibagi menjadi mesin air-jet dan roket... Kamus Ensiklopedis Besar

Mesin jet- mesin yang mengubah segala jenis energi primer menjadi energi kinetik fluida kerja (jet jet), yang menghasilkan gaya dorong jet. Mesin jet menggabungkan mesin itu sendiri dan perangkat penggeraknya. Bagian utama dari setiap... ... Kamus Kelautan

MESIN JET- Mesin JET, mesin yang daya dorongnya dihasilkan oleh reaksi langsung (recoil) dari fluida kerja yang mengalir keluar darinya (misalnya hasil pembakaran bahan bakar kimia). Mereka dibagi menjadi mesin roket (jika cadangan fluida kerja berada... ... Ensiklopedia modern

Mesin jet- JET ENGINE, mesin yang daya dorongnya timbul dari reaksi langsung (recoil) fluida kerja yang mengalir keluar darinya (misalnya hasil pembakaran bahan bakar kimia). Mereka dibagi menjadi mesin roket (jika cadangan fluida kerja berada... ... Kamus Ensiklopedis Bergambar

MESIN JET- mesin reaksi langsung, yang reaktif (lihat) dihasilkan oleh mundurnya pancaran fluida kerja yang mengalir darinya. Ada jet udara dan roket (lihat) ... Ensiklopedia Politeknik Besar

mesin jet- - Topik: industri minyak dan gas EN mesin jet... Panduan Penerjemah Teknis

mesin jet- mesin yang daya dorongnya ditimbulkan oleh reaksi (recoil) pancaran fluida kerja yang mengalir darinya. Dalam kaitannya dengan mesin, fluida kerja dipahami sebagai suatu zat (gas, cairan, padat), dengan bantuan energi panas yang dilepaskan selama... ... Ensiklopedia teknologi

mesin jet- (mesin reaksi langsung), suatu mesin yang daya dorongnya ditimbulkan oleh reaksi (recoil) fluida kerja yang mengalir darinya. Mereka dibagi menjadi mesin air-jet dan roket. * * * MESIN JET MESIN JET (mesin langsung... ... kamus ensiklopedis

Buku

Model pesawat dengan mesin pernafasan udara yang berdenyut, V. A. Borodin. Buku ini membahas desain, pengoperasian, dan teori dasar mesin jet berdenyut. Buku ini diilustrasikan dengan diagram pesawat model terbang jet. Direproduksi dalam versi aslinya...

Mesin pesawat jet pada paruh kedua abad ke-20 membuka kemungkinan baru dalam penerbangan: penerbangan dengan kecepatan melebihi kecepatan suara, pembuatan pesawat dengan muatan tinggi, dan memungkinkan perjalanan massal jarak jauh. Mesin turbojet dianggap sebagai salah satu mekanisme terpenting abad yang lalu, meskipun prinsip pengoperasiannya sederhana.

Cerita

Pesawat pertama Wright bersaudara, yang lepas landas sendiri pada tahun 1903, didukung oleh mesin pembakaran internal piston. Dan selama empat puluh tahun mesin jenis ini tetap menjadi yang utama dalam konstruksi pesawat terbang. Namun selama Perang Dunia II, menjadi jelas bahwa penerbangan baling-baling piston tradisional telah mencapai batas teknologinya - baik dalam hal tenaga maupun kecepatan. Salah satu alternatifnya adalah mesin pernafasan udara.

Gagasan menggunakan propulsi jet untuk mengatasi gravitasi pertama kali diajukan ke kelayakan praktis oleh Konstantin Tsiolkovsky. Pada tahun 1903, ketika Wright bersaudara meluncurkan pesawat pertama mereka, Flyer 1, ilmuwan Rusia tersebut menerbitkan karyanya “Exploration of World Spaces by Jet Instruments,” di mana ia mengembangkan dasar-dasar teorinya. penggerak jet. Sebuah artikel yang diterbitkan di Scientific Review membangun reputasinya sebagai seorang pemimpi dan tidak dianggap serius. Tsiolkovsky membutuhkan kerja dan shift selama bertahun-tahun sistem politik untuk membuktikan bahwa Anda benar.

Pesawat jet Su-11 bermesin TR-1, dikembangkan oleh Biro Desain Lyulka

Namun, negara yang sama sekali berbeda ditakdirkan untuk menjadi tempat kelahiran mesin turbojet serial - Jerman. Penciptaan mesin turbojet pada akhir tahun 1930-an merupakan hobi khas perusahaan-perusahaan Jerman. Hampir semua merek terkenal saat ini telah berhasil di bidang ini: Heinkel, BMW, Daimler-Benz dan bahkan Porsche. Kemenangan utama diberikan kepada perusahaan Junkers dan mesin turbojet serial pertama di dunia 109-004, yang dipasang pada pesawat turbojet pertama di dunia Me 262.

Meskipun penerbangan jet generasi pertama memiliki awal yang sangat sukses, solusi Jerman tidak dikembangkan lebih lanjut di mana pun di dunia, termasuk di Uni Soviet.

Di Uni Soviet, pengembangan mesin turbojet paling berhasil dilakukan oleh perancang pesawat legendaris Arkhip Lyulka. Pada bulan April 1940, ia mematenkan desainnya sendiri untuk mesin turbojet bypass, yang kemudian mendapat pengakuan dunia. Arkhip Lyulka tidak mendapat dukungan dari pimpinan negara. Dengan dimulainya perang, dia biasanya ditawari untuk beralih ke mesin tank. Dan hanya ketika Jerman memiliki pesawat dengan mesin turbojet, Lyulka diperintahkan untuk segera melanjutkan pengerjaan mesin turbojet TR-1 domestik.

Sudah pada bulan Februari 1947, mesin tersebut lulus tes pertamanya, dan pada tanggal 28 Mei, pesawat jet Su-11 melakukan penerbangan pertamanya dengan mesin TR-1 domestik pertama, yang dikembangkan oleh Biro Desain A.M. Lyulka, sekarang menjadi cabang dari Asosiasi Produksi Pembuatan Mesin Ufa, bagian dari United Engine-Building Corporation (UEC).

Prinsip operasi

Mesin turbojet (TRE) beroperasi berdasarkan prinsip mesin panas konvensional. Tanpa mendalami hukum termodinamika, mesin kalor dapat didefinisikan sebagai mesin yang mengubah energi menjadi kerja mekanis. Energi ini dimiliki oleh apa yang disebut fluida kerja – gas atau uap yang digunakan di dalam mesin. Ketika dikompresi dalam mesin, fluida kerja menerima energi, dan dengan pemuaian berikutnya kita mendapatkan kerja mekanis yang berguna.

Jelas bahwa usaha yang dikeluarkan untuk mengompresi gas harus selalu lebih kecil daripada usaha yang dapat dilakukan gas selama pemuaian. Jika tidak, tidak akan ada “produk” yang berguna. Oleh karena itu, gas juga harus dipanaskan sebelum atau selama pemuaian, dan didinginkan sebelum dikompresi. Akibatnya, akibat pemanasan awal, energi pemuaian akan meningkat secara signifikan dan akan muncul surplus yang dapat digunakan untuk memperoleh kerja mekanis yang kita perlukan. Ini sebenarnya adalah keseluruhan prinsip pengoperasian mesin turbojet.

Jadi, setiap mesin kalor harus mempunyai alat kompresi, pemanas, alat ekspansi dan pendinginan. Mesin turbojet memiliki semua ini: kompresor, ruang bakar, turbin, dan atmosfer berfungsi sebagai lemari es.

Fluida kerja, udara, masuk ke kompresor dan dikompresi di sana. Di kompresor, cakram logam dipasang pada satu sumbu berputar, di sepanjang tepinya ditempatkan apa yang disebut "bilah kerja". Mereka "mengambil alih" udara luar, melemparkannya ke dalam mesin.

Selanjutnya udara masuk ke ruang bakar, dipanaskan dan dicampur dengan hasil pembakaran (minyak tanah). Ruang bakar mengelilingi rotor mesin setelah kompresor dengan suatu cincin kontinu, atau berupa pipa-pipa tersendiri yang disebut pipa api. Minyak tanah penerbangan disuplai ke tabung api melalui nozel khusus.

Dari ruang bakar, fluida kerja yang dipanaskan masuk ke turbin. Ini mirip dengan kompresor, tetapi cara kerjanya berlawanan arah. Ia diputar dengan gas panas dengan prinsip yang sama seperti udara memutar baling-baling mainan anak-anak. Turbin mempunyai beberapa tahap, biasanya dari satu sampai tiga atau empat. Ini adalah unit yang paling banyak dimuat di mesin. Mesin turbojet memiliki kecepatan putaran yang sangat tinggi - hingga 30 ribu putaran per menit. Obor dari ruang bakar mencapai suhu 1100 hingga 1500 derajat Celcius. Udara di sini mengembang, menggerakkan turbin dan memberinya sebagian energi.

Setelah turbin terdapat jet nozzle, dimana fluida kerja berakselerasi dan mengalir keluar dengan kecepatan lebih besar dari kecepatan aliran datang, sehingga menimbulkan gaya dorong jet.

Generasi mesin turbojet

Terlepas dari kenyataan bahwa pada prinsipnya tidak ada klasifikasi pasti dari generasi mesin turbojet, hal itu mungkin saja terjadi garis besar umum jelaskan tipe utama pada berbagai tahap pengembangan mesin.

Mesin generasi pertama termasuk mesin Jerman dan Inggris dari Perang Dunia Kedua, serta VK-1 Soviet, yang dipasang pada pesawat tempur MIG-15 yang terkenal, serta pada pesawat IL-28 dan TU-14.

Pesawat tempur MIG-15

Mesin turbojet generasi kedua dibedakan dengan kemungkinan adanya kompresor aksial, afterburner, dan asupan udara yang dapat disesuaikan. Di antara contoh Soviet adalah mesin R-11F2S-300 untuk pesawat MiG-21.

Mesin generasi ketiga dicirikan oleh peningkatan rasio kompresi, yang dicapai dengan meningkatkan tahapan kompresor dan turbin, serta munculnya teknologi sirkuit ganda. Secara teknis ini adalah mesin yang paling rumit.

Munculnya material baru yang secara signifikan dapat meningkatkan suhu pengoperasian telah mendorong terciptanya mesin generasi keempat. Di antara mesin tersebut adalah AL-31 domestik yang dikembangkan oleh UEC untuk pesawat tempur Su-27.

Saat ini, pabrik Ufa UEC memulai produksi mesin pesawat generasi kelima. Unit baru tersebut akan dipasang pada pesawat tempur T-50 (PAK FA), yang menggantikan Su-27. Pembangkit listrik baru pada T-50 dengan peningkatan tenaga akan membuat pesawat lebih bermanuver, dan yang terpenting, akan terbuka era baru di industri pesawat terbang dalam negeri.

Dan apa arti pentingnya penerbangan modern. Sejak kemunculannya di Bumi, Manusia mengarahkan pandangannya ke langit. Dengan betapa mudahnya burung terbang dalam arus ke atas udara hangat! Dan tidak hanya spesimen kecil, tetapi bahkan spesimen besar seperti pelikan, bangau, dan banyak lainnya. Upaya untuk meniru mereka, menggunakan yang primitif berdasarkan kekuatan otot pilot itu sendiri, bahkan jika itu mengarah pada semacam "penerbangan", masih belum ada pembicaraan tentang implementasi massal dari pengembangan tersebut - desainnya sangat tidak dapat diandalkan, terlalu banyak pembatasan diberlakukan pada orang yang menggunakannya.

Lalu muncullah mesin pembakaran dalam dan motor baling-baling. Mereka ternyata sangat sukses sehingga mesin jet modern dan mesin baling-baling masih hidup berdampingan secara paralel. Tentunya telah mengalami sejumlah modifikasi.

Bagaimana mesin jet muncul?

Mayoritas solusi teknis, penemuan yang dikaitkan dengan Manusia, sebenarnya dimata-matai oleh alam. Misalnya, pembuatan pesawat layang gantung didahului dengan pengamatan terbangnya burung-burung yang terbang di angkasa. Bentuk ikan dan burung yang ramping juga diperdebatkan dengan cemerlang, tetapi dalam kerangka sarana teknis. Kisah serupa juga tidak luput dari perhatian mesin jet. Prinsip gerakan ini digunakan oleh banyak orang Kehidupan laut- gurita, cumi-cumi, ubur-ubur, dll. Tsiolkovsky berbicara tentang mesin seperti itu. Terlebih lagi, dia secara teoritis memperkuat kemungkinan menciptakan sebuah pesawat untuk penerbangan di ruang antarplanet.

Underlies Dan roket diketahui kembali Tiongkok Kuno. Kita dapat mengatakan bahwa gagasan untuk menciptakan mesin jet sudah “mengudara”; yang diperlukan hanyalah melihatnya dan menerjemahkannya ke dalam teknologi.

Struktur mesin dan prinsip pengoperasian

Inti dari setiap mesin jet adalah ruang dengan saluran keluar yang diakhiri dengan tabung bel. Campuran bahan bakar disuplai ke dalam ruangan dan terbakar di sana, berubah menjadi gas bersuhu tinggi. Karena tekanannya menyebar secara merata ke segala arah, menekan dinding, gas dapat meninggalkan ruangan hanya melalui soket yang berorientasi pada sisi yang berlawanan arah gerakan yang diinginkan. Hal ini membuat Apa yang telah dikatakan lebih mudah dipahami dengan sebuah contoh: seorang pria berdiri di atas es sambil memegang linggis yang berat di tangannya. Namun begitu dia melempar linggis ke samping, dia menerima dorongan percepatan dan meluncur di sepanjang es ke arah yang berlawanan dengan lemparannya. Perbedaan jangkauan terbang linggis dan perpindahan seseorang hanya dijelaskan oleh massanya; gaya-gaya itu sendiri adalah sama, dan vektor-vektornya berlawanan. Menggambar analogi dengan mesin jet: seseorang adalah pesawat terbang, dan skrapnya adalah gas super panas dari bel ruangan.

Meskipun sederhana, skema ini memiliki beberapa kelemahan signifikan - konsumsi bahan bakar yang tinggi dan tekanan yang sangat besar pada dinding ruang. Untuk mengurangi penggunaan konsumsi berbagai solusi: oksidator juga digunakan sebagai bahan bakar, yang mengubahnya keadaan agregasi, lebih disukai daripada bahan bakar cair; pilihan lainnya adalah bubuk yang dapat teroksidasi, bukan cairan.

Namun solusi terbaik adalah mesin ramjet. Ini adalah ruang tembus, dengan saluran masuk dan saluran keluar (secara relatif, silinder dengan bel). Saat perangkat bergerak, udara masuk ke dalam ruangan di bawah tekanan lingkungan luar, memanas dan berkontraksi. Campuran bahan bakar yang disuplai menyala dan memberikan suhu tambahan. Kemudian ia keluar melalui soket dan menciptakan impuls, seperti pada mesin jet konvensional. Dalam skema ini, bahan bakar merupakan elemen tambahan, sehingga biayanya jauh lebih rendah. Ini adalah jenis mesin yang digunakan di pesawat terbang, di mana Anda dapat melihat bilah turbin memompa udara ke dalam ruangan.

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 tinggi (yang disebut mesin jet termal) dan prinsip fisika lainnya, misalnya percepatan partikel bermuatan dalam medan elektrostatis (lihat mesin ion) dapat digunakan.

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 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 aliran jet 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, tergantung pada apa yang digunakan dalam pengoperasiannya 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.

Tahap penting dalam perkembangan gagasan propulsi jet adalah gagasan penggunaan roket sebagai mesin untuk 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 gerak benda dengan massa yang berubah-ubah.

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 orang Amerika yang pertama pesawat jet, di mana mesin jet berbahan bakar cair dipasang. 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. Itu memiliki mesin dengan 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.

Ide penciptaan mesin panas, termasuk mesin jet, telah dikenal manusia sejak zaman dahulu. Jadi, dalam risalah Heron dari Alexandria yang berjudul "Pneumatics" terdapat deskripsi tentang Aeolipile - bola "Aeolus". Desain ini tidak lebih dari turbin uap, di mana uap disuplai melalui tabung ke dalam bola perunggu dan, keluar darinya, memutar bola tersebut. Kemungkinan besar, perangkat itu digunakan untuk hiburan.

Bola "Aeolus" Orang Cina maju lebih jauh, menciptakan semacam "roket" pada abad ke-13. Awalnya digunakan sebagai kembang api, produk baru ini segera diadopsi dan digunakan untuk tujuan tempur. Leonardo yang hebat juga tidak mengabaikan gagasan itu, berniat menggunakan udara panas yang disuplai ke bilahnya untuk memutar ludah untuk menggoreng. Ide mesin turbin gas pertama kali dikemukakan pada tahun 1791 oleh penemu Inggris J. Barber: desain mesin turbin gasnya dilengkapi dengan generator gas, kompresor piston, ruang bakar, dan turbin gas. Dia menggunakan mesin panas dan A.F. sebagai pembangkit listrik untuk pesawatnya, yang dikembangkan pada tahun 1878. Mozhaisky: dua mesin uap menggerakkan baling-baling mesin. Karena efisiensi yang rendah, efek yang diinginkan tidak dapat dicapai. Insinyur Rusia lainnya – P.D. Kuzminsky - pada tahun 1892, mengembangkan gagasan mesin turbin gas di mana bahan bakar dibakar pada tekanan konstan. Memulai proyek tersebut pada tahun 1900, ia memutuskan untuk memasang mesin turbin gas dengan turbin gas multi-tahap di perahu kecil. Namun, kematian sang desainer menghalangi dia untuk menyelesaikan apa yang dia mulai. Mereka baru mulai menciptakan mesin jet secara lebih intensif pada abad ke-20: pertama secara teoritis, dan beberapa tahun kemudian – secara praktis. Pada tahun 1903, dalam karya “Eksplorasi Ruang Dunia dengan Instrumen Reaktif” K.E. Tsiolkovsky dikembangkan landasan teori mesin roket cair (LPRE) dengan uraian elemen utama mesin jet yang menggunakan bahan bakar cair. Ide untuk menciptakan mesin pernapasan udara (WRE) adalah milik R. Lorin, yang mematenkan proyek tersebut pada tahun 1908. Ketika mencoba membuat mesin, setelah gambar perangkat tersebut dipublikasikan pada tahun 1913, penemunya gagal: kecepatan yang dibutuhkan untuk pengoperasian mesin jet tidak pernah tercapai. Upaya untuk membuat mesin turbin gas terus berlanjut. Jadi, pada tahun 1906, insinyur Rusia V.V. Karavodin mengembangkan dan, dua tahun kemudian, membangun mesin turbin gas bebas kompresor dengan empat ruang pembakaran berselang dan turbin gas. Namun, tenaga yang dihasilkan perangkat tersebut, bahkan pada 10.000 rpm, tidak melebihi 1,2 kW (1,6 hp). Mesin turbin gas pembakaran intermiten juga diciptakan oleh desainer Jerman H. Holwarth. Setelah membangun mesin turbin gas pada tahun 1908, pada tahun 1933, setelah bertahun-tahun berupaya memperbaikinya, ia meningkatkan efisiensi mesin menjadi 24%. Namun, ide tersebut belum diterapkan secara luas.

V.P. Glushko Ide mesin turbojet disuarakan pada tahun 1909 oleh insinyur Rusia N.V. Gerasimov, yang menerima paten mesin turbin gas untuk menciptakan daya dorong jet. Pekerjaan implementasi ide ini tidak berhenti di Rusia dan selanjutnya: pada tahun 1913 M.N. Nikolskoy merancang mesin turbin gas dengan tenaga 120 kW (160 hp) dengan turbin gas tiga tahap; pada tahun 1923 V.I. Bazarov mengusulkan diagram skema mesin turbin gas, serupa desainnya dengan mesin turboprop modern; pada tahun 1930 V.V. Uvarov bersama dengan N.R. Briling merancang dan pada tahun 1936 mengimplementasikan mesin turbin gas dengan kompresor sentrifugal. Kontribusi besar terhadap penciptaan teori mesin jet dibuat oleh karya ilmuwan Rusia S.S. Nezhdanovsky, I.V. Meshchersky, N.E. Zhukovsky. Ilmuwan Perancis R. Hainault-Peltry, ilmuwan Jerman G. Oberth. Penciptaan mesin pernapasan udara juga dipengaruhi oleh karya ilmuwan terkenal Soviet B.S. Stechkin, yang menerbitkan karyanya “The Theory of an Air-Jet Engine” pada tahun 1929. Pekerjaan pembuatan mesin jet cair tidak berhenti: pada tahun 1926, ilmuwan Amerika R. Goddard meluncurkan roket menggunakan bahan bakar cair. Pengerjaan topik ini juga dilakukan di Uni Soviet: dari tahun 1929 hingga 1933 V.P. Glushko mengembangkan dan menguji mesin jet elektrotermal di Laboratorium Dinamika Gas. Selama periode ini, ia juga menciptakan mesin jet cair domestik pertama - ORM, ORM-1, ORM-2. Kontribusi terbesar terhadap implementasi praktis mesin jet dibuat oleh para perancang dan ilmuwan Jerman. Mendapat dukungan dan pendanaan dari negara, yang berharap dapat mencapai keunggulan teknis dalam perang yang akan datang dengan cara ini, korps teknik III Reich dengan efisiensi maksimum dan waktu singkat mendekati penciptaan sistem tempur berdasarkan ide propulsi jet. Berkonsentrasi pada komponen penerbangan, kita dapat mengatakan bahwa pada tanggal 27 Agustus 1939, pilot uji Heinkel, kapten E. Warsitz, melepas He.178 - sebuah pesawat jet, yang perkembangan teknologinya kemudian digunakan dalam pembuatannya. dari Heinkel He.280 dan Messerschmitt Me.262 Schwalbe. Mesin Heinkel Strahltriebwerke HeS 3 dipasang pada Heinkel He.178, dirancang oleh H.-I. von Ohaina, meski tidak memiliki kekuatan tinggi, berhasil membuka era penerbangan jet pesawat militer. Dicapai oleh He.178 kecepatan maksimum pada kecepatan 700 km/jam menggunakan mesin yang tenaganya tidak melebihi 500 kgf volume bicara. Kemungkinan tak terbatas terbentang di depan, yang membuat mesin piston kehilangan masa depan. Serangkaian mesin jet yang dibuat di Jerman, misalnya, Jumo-004 yang diproduksi oleh Junkers, memungkinkannya memiliki serial jet tempur dan pembom pada akhir Perang Dunia II, beberapa tahun lebih maju dari negara-negara lain yang bergerak ke arah ini. Setelah kekalahan Third Reich, teknologi Jermanlah yang mendorong perkembangan pesawat jet di banyak negara di dunia. Satu-satunya negara yang berhasil menjawab tantangan Jerman adalah Inggris Raya: mesin turbojet Rolls-Royce Derwent 8 buatan F. Whittle dipasang pada pesawat tempur Gloster Meteor.

Ditangkap Jumo 004 Mesin turboprop pertama di dunia adalah mesin Jendrassik Cs-1 Hongaria yang dirancang oleh D. Jendrasik, yang membuatnya pada tahun 1937 di pabrik Ganz di Budapest. Terlepas dari masalah yang muncul selama implementasi, mesin tersebut seharusnya dipasang pada pesawat serang bermesin ganda Hongaria Varga RMI-1 X/H, yang dirancang khusus untuk tujuan ini oleh perancang pesawat L. Vargo. Namun, spesialis Hongaria tidak dapat menyelesaikan pekerjaan - perusahaan dialihkan ke produksi mesin Daimler-Benz DB 605 Jerman, yang dipilih untuk dipasang pada Messerschmitt Me.210 Hongaria. Sebelum dimulainya perang, pekerjaan penciptaan terus berlanjut di Uni Soviet berbagai jenis mesin jet. Jadi, pada tahun 1939, sebuah roket diuji, didukung oleh mesin ramjet yang dirancang oleh I.A. Merkulova. Pada tahun yang sama, pekerjaan dimulai di Pabrik Leningrad Kirov pada pembangunan mesin turbojet domestik pertama yang dirancang oleh A.M. buaian. Namun, pecahnya perang terhenti pekerjaan eksperimental atas mesin, mengarahkan seluruh tenaga produksi ke kebutuhan bagian depan. Era mesin jet yang sebenarnya dimulai setelah berakhirnya Perang Dunia II, ketika tidak hanya dalam waktu singkat penghalang suara, tetapi juga gravitasi, yang memungkinkan umat manusia dibawa ke luar angkasa.

Tampilan