|
Реактивный двигатель представляет собой устройство, в котором химическая энергия топлива преобразуется в кинетическую энергию струи рабочего вещества (газа), расширяющегося в соплах. Эта струя создает тягу за счет реактивного действия рабочего тела, вытекающего из двигателя в сторону, противоположную на-правлению движения летательного аппарата.
Реактивные двигатели подразделяются на две основные категории — ракетные двигатели и воздушно-реактивные двигатели (ВРД).
Ракета несет на борту запас как горючего, так и окислителя, необ-ходимого для сгорания топлива (жидкий кислород, озон, перекись водорода, азотная кислота и др.). В отличие от них воздушно-реактивные двигатели несут на борту только запас горючего, а в качестве окислителя используется кислород атмосферного воздуха. Следовательно, ВРД пригодны для работы только в атмосфере Земли, тогда как ракетные двигатели могут работать как в атмосфере, так и в космическом пространстве.
Рассмотрим вначале циклы ВРД. По принципу действия ВРД делятся на компрессорные и бескомпрессорные.
Схема ВРД с турбокомпрессором представлена. В тур-бокомпрессорном ВРД (ТРД) жидкое горючее, подаваемое из топливных баков, сгорает в камере сгорания , и затем продукты сгорания, расширившись в сопле, выбрасываются во внешнюю среду. Окислителем служит кислород воздуха. Для того чтобы повысить КПД двигателя, применяют предварительное сжатие воздуха. Воздух, засасываемый из атмосферы через диффузор /, сжимается осевым или центробежным компрессором 2 и только после этого поступает в камеру сгорания. Привод компрессора осуществляется от специальной газовой турбины, на вращение которой расходуется часть располагаемого теплоперепада продуктов сгорания (компрессор с приводом от газовой турбины называется турбокомпрессором). Пройдя через газовую турбину, продукты сгорания расширяются в сопле.
Из сказанного следует, что цикл ТРД осуществляется следующим образом: сжатие воздуха в турбокомпрессоре от атмосферного давления до давления р2 происходит по адиабате. Затем к рабочему телу подводится теплота qit выделяющаяся при сгорании топлива; этот процесс происходит при постоянном давлении . Расширение рабочего тела (воздух + продукты сгорания) в газовой турбине и затем в реактивном сопле двигателя осуществляется по адиабате (от точки до точки — отдача работы в газовой турбине, точки — ускорение потока в сопле). Цикл замыкается изобарой при давлении, равном атмосферному.
Из сказанного следует, что цикл ТРД принципиально ничем не от-личается от цикла газотурбинной установки со сгоранием при p=const, рассмотренного нами. Следовательно, полученные ранее соотношения полностью применимы и к циклу ТРД. ТРД в настоящее время является основным типом двигателя для скоростных самолетов.
В бескомпрессорных ВРД, как это следует из самого названия двигателя, компрессор отсутствует и предварительное сжатие воздуха осуществляется только за счет торможения набегающего потока воздуха.
|
