Устройство двигателя самолета

Если взглянуть в небо, то, вероятно, вы увидите больше, чем несколько паровых следов — тонкие белые линии, которые реактивные самолеты нацарапывают на большом синем холсте, натянутом над нашими головами. На заре 20-го века сама идея полета на механических двигателях казалась многим нелепой мечтой. Как все изменилось! В любой момент только над Соединенными Штатами в небе проносится около 5000 самолетов. Мы настолько привыкли к идее полета, что даже не замечаем, как все самолеты кричат над нами, унося сотни людей по домам и на каникулы. Большинство современных самолетов оснащено реактивными двигателями (вернее, как мы вскоре увидим, газовыми турбинами). Что же это за волшебные машины и чем они отличаются от двигателей легковых и грузовых автомобилей? Давайте подробнее рассмотрим, как они работают!

Разработка реактивного двигателя

Чтобы полностью оценить важность реактивного двигателя и его место в авиации, лучше всего знать, как они появились и что они по большей части заменили. Ранние мечтатели об авиации делали наброски прототипов реактивных двигателей еще до того, как стали возможны воздушные шары и планеры. Перед реактивными двигателями самолеты были (и многие до сих пор) приводились в действие поршневыми двигателями, пропеллерными двигателями. Пока развитие турбовинтовых двигателей помогла увеличить скорость, тягу и мощность самолетов, авиационные инженеры все еще изо всех сил пытались использовать реактивную мощность.

Как и большинство авиационных инноваций, инновации в области реактивных двигателей были вызваны войной. Горстка пионеров авиации, в том числе Сэмюэл Лэнгли, была профинансирована военным министерством США для создания пилотируемого полета человека, чтобы его можно было использовать в качестве оружия. Хотя первый полет братьев Райт состоялся всего за несколько лет до начала Первой мировой войны, во время войны авиационные технологии быстро продвинулись до такой степени, что воздушные бои между самолетами происходили в самолетах с открытой кабиной.

Вторая мировая война подтолкнула ученых и гонщиков к разработке не только ракетной и ракетной техники, но и реактивных двигателей. Еще в 1939 году реактивные двигатели существовали, но в основном в лабораториях. Немецкий физик Ханс ван Охайн разработал работоспособный реактивный двигатель, который можно было использовать в истребителе. Самолет был построен компанией «Мессершмитт» и назывался Me 262. Как и все реактивные самолеты, самолет потреблял огромное количество топлива, и инженеры столкнулись с трудностями при разработке этой ранней версии, поскольку было трудно удержать его в воздухе, когда расходные материалы были очень востребованы. Он не много летал, но это был сильный первый шаг. В то же время британский новатор Фрэнк Уиттл разработал собственный реактивный двигатель, который использовался в Gloster Meteor. Иногда его использовали в качестве защитной меры,

После войны применение реактивных двигателей перешло к пассажирским авиакомпаниям. Как только это стало возможным, путешествие на реактивном самолете стало намного дешевле и доступнее. Считается, что эра реактивных самолетов началась в 1958 году, когда ныне несуществующая авиакомпания Pan American Airlines начала выполнять рейсы за границу на самолетах Boeing 707. Нужно понимать, как устройство двигателя самолета АН 2.

Как работает двигатель самолета

Огромная скорость реактивного двигателя работает по Третьему закону физики («Каждое действие — равная и противоположная реакция»). Третий закон приводится в движение тягой, создаваемой газовыми турбинами внутри. В передней части реактивного двигателя, вентилятор всасывает воздух. (Если вы посмотрите прямо на реактивный двигатель пассажирского реактивного самолета, вы увидите лопасти этого вентилятора.) Затем воздух задерживается внутри двигателя, где компрессор создает его под давлением. Компрессор содержит несколько вентиляторов, каждый из которых оснащен лопастями и прикреплен к валу.

После того, как эти вентиляторы выполнили свою работу по сжатию воздуха, подается топливо. Затем зажигается искра, в результате чего смесь топлива и воздуха загорается. Эта комбинация затем быстро расширяется и направляется через сопло, расположенное в задней части двигателя. Эта концентрированная энергия и есть тяга, которая приводит в движение самолет. Реакция происходит с невероятной скоростью, и турбины в большинстве современных реактивных двигателей вращаются более 10 000 раз в минуту.

Газотурбины

Газотурбинные двигатели имеют несколько характеристик, которые существенно отличают их от других электростанций, таких как двигатели внутреннего сгорания или электрические приводы. Все двигатели выделяют отработанное тепло, которое необходимо утилизировать. Штрафы, связанные с таким отводом тепла, увеличиваются с увеличением скорости полета. Одна отличительная характеристика газовой турбины, которая особенно актуальна для высокоскоростных самолетов, заключается в том, что тепло от топлива, теряемого из-за неэффективности газовых турбин, по большей части уходит вместе с выхлопом и действительно создает положительную тягу. Это контрастирует с другими силовыми установками, такими как поршневые двигатели, циклы Ренкина и Стерлинга и электрические приводы. Эти электростанции должны явно отказываться от отработанного тепла, а их необходимые системы охлаждения могут значительно увеличить сложность, вес и сопротивление. Такие штрафы могут быть значительными.

Например, Вторая важная характеристика заключается в том, что при постоянных настройках дроссельной заслонки тяга современного турбовентиляторного двигателя изменяется в зависимости от скорости и высоты таким образом, чтобы соответствовать изменению тяги, требуемому для коммерческого дозвукового авиалайнера. В частности, нынешним дозвуковым авиалайнерам для взлета требуется примерно в три-пять раз больше тяги, чем для крейсерского полета, и мощность, вырабатываемая турбовентиляторным двигателем с высокой степенью двухконтурности при постоянном открытии дроссельной заслонки, изменяется примерно таким же образом. Таким образом, турбовентиляторные двигатели хорошо подходят для современных авиалайнеров.

Также читайте: Истребитель пятого поколения Су-57