Воздушно-реактивный двигатель
Воздушно-реактивный двигатель (ВРД) — реактивный двигатель, в котором рабочее тело образуется посредством сжигания кислорода, содержащего в атмосферном воздухе. Сила тяги возникает в результате истечения рабочих газов из реактивного сопла. Для получения большой скорости истечения газов из сопла воздух, поступающий в камеру сгорания ВРД, подвергается сжатию. ВРД используются для приведения в движения воздушных летательных аппаратов, таких как самолёты, вертолёты, крылатые ракеты.
В зависимости от способа сжатия воздуха ВРД делятся на следующие типы:
Прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД)
| Файл:Pryamotochnyi VRD.png |
|
1 — диффузор; 2 — впрыск горючего; 3 — стабилизатор пламени; 4 — сопло. |
В прямоточном ВРД (ПВРД) воздух сжимается за счёт кинетической энергии набегающего потока воздуха. При скоростях полёта ниже половины скорости звука повышение давления воздуха в диффузоре незначительно, поэтому получаемая сила тяги мала, а при нулевой скорости полностью отсутствуют. Поэтому для выхода на рабочие скорости (М>0,5, где М — число Маха), используются дополнительные ускорители.
Преимущества:
- простота конструкции и отсутствие движущихся частей;
- способность работать на значительно больших скоростях и высотах полёта, чем ТРД;
- экономичность по сравнению с ракетными двигателями, поскольку окислитель берётся из окружающего пространства.
Недостатки:
- отсутствие стартовой тяги, неэффективность при дозвуковых скоростях полёта.
При гиперзвуковых скоростях (M=5—10) используется гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ГПВРД), который характеризуется сверхзвуковой скоростью сгорания топлива, что требует существенных конструктивных изменений. В настоящее время ГПВРД находятся в стадии испытаний.
Пульсирующие воздушно-реактивные двигатели (ПуВРД)
| Файл:Pulsiruyushhii VRD.png |
|
1 — клапаны; 2 — впрыск горючего; 3 — камера сгорания; 4 — сопло; 5 — свеча зажигания. |
В пульсирующем воздушно-реактивном двигателе (ПуВРД) используется камера сгорания с входными клапанами и длинное цилиндрическое выходное сопло. Горючее и воздух подаются периодически.
Цикл работы ПуВРД состоит из следующих фаз:
- Клапаны открываются и в камеру сгорания поступает воздушно-топливная смесь.
- Смесь поджигается с помощью искры свечи зажигания. Образовавшееся избыточное давление закрывает клапан.
- Горячие продукты сгорания выходят через сопло и создают реактивную тягу.
Наиболее известным летательным аппаратом, применявшим ПуВРД, являлся немецкий самолёт-снаряд Фау-1. В настоящее время ПуВРД не применяются из-за низкой экономичности по сравнению с газотурбинными двигателями.
Турбореактивные двигатели (ТРД)
Турбореактивные двигатели (ТРД) имеют компрессор с приводом от газовой турбины, что позволяет независимо от скорости полёта создавать сжатие воздуха, обеспечивающее большие скорости истечения газов из выходного (реактивного) сопла и большую силу тяги.
Более подробное описание ТРД см. в статье Газотурбинный двигатель.