Storia dei razzi e dei motori a razzo. Motori a reazione - astratto

- Turboelica.

Tali motori consentono agli aerei di grandi dimensioni di volare a velocità accettabili e consumare meno carburante.

Motore turboelica a due pale

- Motore a reazione turbofan.

Questo tipo di motore è un parente più economico del tipo classico. la differenza principale è che all'ingresso è posizionato ventola di diametro maggiore, A che fornisce aria non solo alla turbina, ma anchecrea un flusso abbastanza potente al di fuori di esso. In questo modo, si ottiene una maggiore efficienza migliorando l’efficienza.

C'è una ventola nella parte anteriore del motore a reazione. Preleva aria dall'ambiente esterno, aspirandola nella turbina. Nei motori a razzo, l'aria sostituisce l'ossigeno liquido. La ventola è dotata di numerose pale in titanio che hanno una forma speciale.

Cercano di rendere l'area dei fan abbastanza grande. Oltre all'aspirazione dell'aria, questa parte del sistema partecipa anche al raffreddamento del motore, proteggendone le camere dalla distruzione. Dietro la ventola c'è un compressore. Forza l'aria nella camera di combustione ad alta pressione.

Uno dei principali elementi strutturali di un motore a reazione è la camera di combustione. In esso, il carburante viene mescolato con l'aria e acceso. La miscela si accende, accompagnata da un forte riscaldamento delle parti dell'alloggiamento. La miscela di carburante si espande ad alta temperatura. In effetti, nel motore si verifica un'esplosione controllata.

Dalla camera di combustione, una miscela di carburante e aria entra nella turbina, composta da numerose pale. La corrente a getto esercita pressione su di essi e fa ruotare la turbina. La forza viene trasmessa all'albero, al compressore e alla ventola. Si forma un sistema chiuso, il cui funzionamento richiede solo una fornitura costante della miscela di carburante.

L'ultima parte di un motore a reazione è l'ugello. Un flusso riscaldato entra qui dalla turbina, formando una corrente a getto. Anche l'aria fredda viene fornita a questa parte del motore dalla ventola. Serve a rinfrescare l'intera struttura. Il flusso d'aria protegge la cuffia dell'ugello dagli effetti dannosi del getto d'aria, impedendo la fusione delle parti.

Come funziona un motore a reazione?

Il fluido di lavoro del motore è un getto. Esce dall'ugello ad una velocità molto elevata. Questo crea una forza reattiva che spinge l'intero dispositivo nella direzione opposta. La forza di trazione è creata esclusivamente dall'azione del getto, senza alcun appoggio da parte di altri corpi. Questa caratteristica del motore a reazione ne consente l'utilizzo come centrale elettrica per razzi, aerei e veicoli spaziali.

In parte, il funzionamento di un motore a reazione è paragonabile all'azione di un flusso d'acqua che scorre da un tubo. Sotto un'enorme pressione, il liquido viene fornito attraverso il tubo fino all'estremità ristretta del tubo. La velocità dell'acqua che esce dall'ugello è maggiore che all'interno del tubo. Ciò crea una forza di contropressione che consente al vigile del fuoco di trattenere la manichetta solo con grande difficoltà.

La produzione di motori a reazione è un ramo speciale della tecnologia. Poiché la temperatura del fluido di lavoro qui raggiunge diverse migliaia di gradi, le parti del motore sono realizzate con metalli e materiali ad alta resistenza resistenti alla fusione. Le singole parti dei motori a reazione sono realizzate, ad esempio, con speciali composti ceramici.

Video sull'argomento

La funzione dei motori termici è quella di convertire l'energia termica in lavoro meccanico utile. Il fluido di lavoro in tali installazioni è il gas. Preme con forza sulle pale della turbina o sul pistone, provocandone il movimento. Gli esempi più semplici di motori termici sono i motori a vapore, nonché i motori a carburatore e diesel a combustione interna.

Istruzioni

I motori termici a pistone sono costituiti da uno o più cilindri, all'interno dei quali è presente un pistone. Il gas caldo si espande nel volume del cilindro. In questo caso, il pistone si muove sotto l'influenza del gas ed esegue un lavoro meccanico. Un tale motore termico converte il movimento alternativo del sistema a pistoni in rotazione dell'albero. A tale scopo il motore è dotato di un manovellismo.

I motori termici a combustione esterna includono motori a vapore in cui il fluido di lavoro viene riscaldato quando il carburante viene bruciato all'esterno del motore. Nel cilindro viene immesso gas o vapore riscaldato ad alta pressione e ad alta temperatura. Allo stesso tempo, il pistone si muove e il gas si raffredda gradualmente, dopodiché la pressione nel sistema diventa quasi uguale alla pressione atmosferica.

Il gas di scarico viene rimosso dal cilindro, nel quale viene immediatamente fornita la porzione successiva. Per riportare il pistone nella sua posizione iniziale, vengono utilizzati i volani fissati all'albero motore. Tali motori termici possono fornire una o doppia azione. Nei motori a doppio effetto, ci sono due fasi di corsa del pistone per giro dell'albero; nei motori a semplice effetto, il pistone esegue una corsa nello stesso tempo.

La differenza tra i motori a combustione interna e i sistemi sopra descritti è che qui il gas caldo si ottiene bruciando la miscela aria-carburante direttamente nel cilindro e non all'esterno di esso. Fornire la porzione successiva di carburante e

MOTORE A REAZIONE, un motore che crea la forza di trazione necessaria per il movimento convertendo l'energia potenziale in energia cinetica della corrente a getto del fluido di lavoro. Per fluido di lavoro, in relazione ai motori, si intende una sostanza (gas, liquida, solida) con l'aiuto della quale l'energia termica rilasciata durante la combustione del carburante viene convertita in lavoro meccanico utile. Come risultato del deflusso del fluido di lavoro dall'ugello del motore, viene generata una forza reattiva sotto forma di reazione (rinculo) del getto, diretta nello spazio nella direzione opposta al deflusso del getto. Vari tipi di energia (chimica, nucleare, elettrica, solare) possono essere convertiti in energia cinetica (velocità) di una corrente a getto in un motore a reazione.

Un motore a reazione (motore a reazione diretta) combina il motore stesso con un dispositivo di propulsione, ovvero fornisce il proprio movimento senza la partecipazione di meccanismi intermedi. Per creare la spinta del getto (spinta del motore) utilizzata da un motore a reazione, è necessaria: una fonte di energia iniziale (primaria), che viene convertita nell'energia cinetica della corrente a getto; il fluido di lavoro, che viene espulso dal motore a reazione sotto forma di una corrente a getto; Il motore a reazione stesso è un convertitore di energia. Spinta del motore – si tratta di una forza reattiva, che è il risultato delle forze gasdinamiche di pressione e attrito applicate alle superfici interne ed esterne del motore. Esiste una distinzione tra spinta interna (spinta a getto) - il risultato di tutte le forze gasdinamiche applicate al motore, senza tener conto della resistenza esterna, e spinta effettiva, che tiene conto della resistenza esterna della centrale elettrica. L'energia iniziale viene immagazzinata a bordo di un aereo o di un altro veicolo dotato di motore a reazione (combustibile chimico, combustibile nucleare) oppure (in linea di principio) può provenire dall'esterno (energia solare).

Per ottenere il fluido di lavoro in un motore a reazione è possibile utilizzare una sostanza prelevata dall'ambiente (ad esempio aria o acqua); una sostanza che si trova nei serbatoi di un apparecchio o direttamente nella camera di un motore a reazione; una miscela di sostanze provenienti dall'ambiente e immagazzinate a bordo del veicolo. I moderni motori a reazione utilizzano molto spesso l'energia chimica come energia primaria. In questo caso, il fluido di lavoro sono i gas caldi, prodotti della combustione di combustibili chimici. Quando un motore a reazione funziona, l'energia chimica delle sostanze in combustione viene convertita in energia termica dei prodotti della combustione e l'energia termica dei gas caldi viene convertita in energia meccanica del movimento traslatorio della corrente a getto e, di conseguenza, dell'apparato su cui si trova il motore a reazione il motore è installato.

Il principio di funzionamento di un motore a reazione

In un motore a reazione (Fig. 1), un flusso d'aria entra nel motore e incontra le turbine che ruotano ad alta velocità compressore , che aspira aria dall'ambiente esterno (tramite un ventilatore incorporato). Pertanto, vengono risolti due problemi: l'aspirazione dell'aria primaria e il raffreddamento dell'intero motore nel suo insieme. Le pale della turbina del compressore comprimono l'aria circa 30 volte o più e la "spingono" (pompano) nella camera di combustione (generando il fluido di lavoro), che è la parte principale di qualsiasi motore a reazione. La camera di combustione funge anche da carburatore, miscelando il carburante con l'aria. Potrebbe trattarsi, ad esempio, di una miscela di aria e cherosene, come nel motore a turbogetto di un moderno aereo a reazione, o di una miscela di ossigeno liquido e alcol, come in alcuni motori a razzo liquidi, o di qualche tipo di combustibile solido per razzi a polvere . Dopo la formazione della miscela aria-carburante, questa si accende e l'energia viene rilasciata sotto forma di calore, ovvero i carburanti per motori a reazione possono essere solo quelle sostanze che, durante una reazione chimica nel motore (combustione), rilasciano parecchia di calore e formano anche una grande quantità di gas.

Durante il processo di combustione si verifica un notevole riscaldamento della miscela e delle parti circostanti, nonché un'espansione volumetrica. In effetti, un motore a reazione utilizza un'esplosione controllata per spingersi. La camera di combustione di un motore a reazione è una delle parti più calde (la temperatura al suo interno raggiunge i 2700° C), deve essere costantemente raffreddato intensamente. Un motore a reazione è dotato di un ugello attraverso il quale i gas caldi, i prodotti della combustione del carburante nel motore, fuoriescono dal motore a grande velocità. In alcuni motori, i gas entrano nell'ugello immediatamente dopo la camera di combustione, ad esempio nei motori a razzo o ramjet. Nei motori a turbogetto passano prima i gas dopo la camera di combustione turbina , ai quali cedono parte della loro energia termica per azionare il compressore, che serve a comprimere l'aria davanti alla camera di combustione. Ma, in un modo o nell'altro, l'ugello è l'ultima parte del motore: i gas lo attraversano prima di lasciare il motore. Forma direttamente la corrente a getto. L'aria fredda viene diretta nell'ugello, pompata dal compressore per raffreddare le parti interne del motore. L'ugello del getto può avere forme e design diversi a seconda del tipo di motore. Se la velocità di scarico deve superare la velocità del suono, allora l'ugello ha la forma di un tubo che si espande o prima si restringe e poi si espande (ugello Laval). Solo in un tubo di questa forma il gas può essere accelerato a velocità supersoniche e superare la “barriera del suono”.

A seconda se l'ambiente viene utilizzato o meno durante il funzionamento di un motore a reazione, si dividono in due classi principali: motori a respirazione d'aria(WRD) e motori a razzo(RD). Tutta la WFD – motori termici, il cui fluido di lavoro si forma durante la reazione di ossidazione di una sostanza infiammabile con l'ossigeno atmosferico. L'aria proveniente dall'atmosfera costituisce la maggior parte del fluido di lavoro del WRD. Pertanto, un dispositivo con motore a propellente trasporta a bordo una fonte di energia (carburante) e aspira la maggior parte del fluido di lavoro dall'ambiente. Questi includono un motore a turbogetto (TRE), un motore ramjet (motore ramjet), un motore a getto d'aria pulsato (motore Pvjet) e un motore ramjet ipersonico (motore scramjet). A differenza del VRD, tutti i componenti del fluido di lavoro RD si trovano a bordo del veicolo equipaggiato con RD. L'assenza di un dispositivo di propulsione che interagisce con l'ambiente e la presenza di tutti i componenti del fluido di lavoro a bordo del veicolo rendono il lanciarazzi adatto al funzionamento nello spazio. Esistono anche motori a razzo combinati, che sono una combinazione di entrambi i tipi principali.

Principali caratteristiche dei motori a reazione

Il principale parametro tecnico che caratterizza un motore a reazione è la spinta - la forza che il motore sviluppa nella direzione del movimento del veicolo, impulso specifico - il rapporto tra la spinta del motore e la massa del carburante per missili (fluido di lavoro) consumato in 1 s, o una caratteristica identica: consumo specifico di carburante (quantità di carburante consumato per 1 s per 1 N di spinta sviluppata da un motore a reazione), massa specifica del motore (peso di un motore a reazione in condizioni operative per unità di spinta da esso sviluppata). Per molti tipi di motori a reazione, caratteristiche importanti sono le dimensioni e la durata. L'impulso specifico è un indicatore del grado di sofisticazione o qualità di un motore. Il diagramma sopra (Fig. 2) presenta graficamente i valori superiori di questo indicatore per diversi tipi di motori a reazione in base alla velocità di volo, espressi sotto forma di numero di Mach, che consente di vedere il campo di applicabilità di ciascun tipo di motore. Questo indicatore è anche una misura dell'efficienza del motore.

La spinta - la forza con cui un motore a reazione agisce su un veicolo dotato di questo motore - è determinata dalla formula: $$P = mW_c + F_c (p_c – p_n),$$ dove $m$ è la portata massica (portata massica) del fluido di lavoro in 1 s; $W_c$ è la velocità del fluido di lavoro nella sezione trasversale dell'ugello; $F_c$ è l'area della sezione di uscita dell'ugello; $p_c$ è la pressione del gas nella sezione trasversale dell'ugello; $p_n$ – pressione ambiente (normalmente pressione atmosferica). Come si può vedere dalla formula, la spinta di un motore a reazione dipende dalla pressione ambientale. È maggiore nel vuoto e minore negli strati più densi dell’atmosfera, cioè varia a seconda dell’altitudine di volo di un veicolo dotato di motore a reazione sopra il livello del mare, se si considera il volo nell’atmosfera terrestre. L'impulso specifico di un motore a reazione è direttamente proporzionale alla velocità del flusso del fluido di lavoro dall'ugello. La portata aumenta all'aumentare della temperatura del fluido di lavoro fluente e alla diminuzione del peso molecolare del carburante (minore è il peso molecolare del carburante, maggiore è il volume dei gas formati durante la sua combustione e, di conseguenza, la velocità di il loro flusso). Poiché la portata dei prodotti della combustione (fluido di lavoro) è determinata dalle proprietà fisiche e chimiche dei componenti del carburante e dalle caratteristiche di progettazione del motore, essendo un valore costante con cambiamenti non molto grandi nella modalità operativa del motore a reazione, la L'entità della forza reattiva è determinata principalmente dalla massa al secondo di consumo di carburante e fluttua entro un intervallo molto ampio (minimo per motori elettrici – massimo per motori a razzo liquidi e solidi). I motori a reazione a bassa spinta vengono utilizzati principalmente nei sistemi di stabilizzazione e controllo degli aerei. Nello spazio, dove le forze gravitazionali si avvertono debolmente e praticamente non esiste un ambiente la cui resistenza debba essere superata, possono essere utilizzate anche per l'accelerazione. I motori taxi con la massima spinta sono necessari per lanciare razzi a lunghe distanze e altitudini, e soprattutto per lanciare aerei nello spazio, cioè per accelerarli alla prima velocità di fuga. Tali motori consumano una quantità molto elevata di carburante; di solito funzionano per un tempo molto breve, accelerando i razzi ad una determinata velocità.

I WRD utilizzano l'aria ambiente come componente principale del fluido di lavoro, il che è molto più economico. I WFD possono funzionare ininterrottamente per molte ore, il che li rende convenienti per l'uso nel settore dell'aviazione. Diversi design hanno permesso di utilizzarli per aerei che operano in diverse modalità di volo. I motori turbojet (TRD) sono ampiamente utilizzati e sono installati su quasi tutti gli aerei moderni, senza eccezioni. Come tutti i motori che utilizzano aria atmosferica, i motori a turbogetto necessitano di un dispositivo speciale per comprimere l'aria prima che venga immessa nella camera di combustione. In un motore a turbogetto, per comprimere l'aria viene utilizzato un compressore e la progettazione del motore dipende in gran parte dal tipo di compressore. I motori a respirazione d'aria senza compressore sono molto più semplici nella progettazione, in cui il necessario aumento di pressione viene ottenuto con altri mezzi; Questi sono motori pulsanti e ramjet. In un motore a respirazione d'aria pulsante (PvRE), questo viene solitamente fatto da una griglia di valvole installata all'ingresso del motore; quando una nuova porzione della miscela aria-carburante riempie la camera di combustione e si verifica un bagliore in essa, le valvole si chiudono, isolando la camera di combustione dall'aspirazione del motore. Di conseguenza, la pressione nella camera aumenta e i gas fuoriescono attraverso l'ugello del getto, dopodiché l'intero processo viene ripetuto. In un motore senza compressore di altro tipo, un ramjet (ramjet), non c'è nemmeno questa griglia di valvole e l'aria atmosferica, entrando nell'aspirazione del motore ad una velocità pari alla velocità di volo, viene compressa a causa della pressione cinetica ed entra nel Camera di combustione. Il carburante iniettato brucia, aumentando il contenuto termico del flusso, che fluisce attraverso l'ugello del getto ad una velocità superiore a quella di volo. A causa di ciò, viene creata la spinta del getto ramjet. Lo svantaggio principale dei motori ramjet è la loro incapacità di garantire autonomamente il decollo e l'accelerazione dell'aereo. È necessario prima accelerare l'aereo alla velocità alla quale il ramjet si avvia e ne garantisce il funzionamento stabile. La particolarità del design aerodinamico degli aerei supersonici con motori ramjet (motori ramjet) è dovuta alla presenza di speciali motori acceleratori che forniscono la velocità necessaria per iniziare il funzionamento stabile del motore ramjet. Ciò rende la sezione di coda della struttura più pesante e richiede l'installazione di stabilizzatori per garantire la necessaria stabilità.

Riferimento storico

Il principio della propulsione a reazione è noto da molto tempo. L'antenato del motore a reazione può essere considerato la palla di Airone. Motori a razzo solido(motore a razzo a propellente solido) - i razzi in polvere apparvero in Cina nel X secolo. N. e. Per centinaia di anni, tali missili furono usati prima in Oriente e poi in Europa come fuochi d'artificio, missili di segnalazione e da combattimento. Una tappa importante nello sviluppo dell'idea della propulsione a reazione è stata l'idea di utilizzare un razzo come motore per un aereo. Fu formulato per la prima volta dal rivoluzionario russo N. I. Kibalchich, che nel marzo 1881, poco prima della sua esecuzione, propose un progetto per un aereo (aereo a razzo) che utilizzava la propulsione a reazione da gas in polvere esplosivi. I motori a razzo a propellente solido sono utilizzati in tutte le classi di missili militari (balistici, antiaerei, anticarro, ecc.), nello spazio (ad esempio, come motori di lancio e di sostegno) e nella tecnologia aeronautica (acceleratori di decollo di aerei, in sistemi espulsione) ecc. Piccoli motori a combustibile solido vengono utilizzati come booster durante il decollo degli aerei. I motori a razzo elettrici e i motori a razzo nucleare possono essere utilizzati sui veicoli spaziali.

La maggior parte degli aerei militari e civili in tutto il mondo sono dotati di motori a turbogetto e motori a turbogetto bypass e vengono utilizzati sugli elicotteri. Questi motori a reazione sono adatti al volo sia a velocità subsonica che supersonica; sono installati anche su aerei a proiettili; nei primi stadi possono essere utilizzati motori a turbogetto supersonici aerei aerospaziali, tecnologia missilistica e spaziale, ecc.

Di grande importanza per la creazione di motori a reazione furono i lavori teorici degli scienziati russi S.S. Nezhdanovsky, I.V. Meshchersky, N. E. Zhukovsky, opere dello scienziato francese R. Hainault-Peltry, scienziato tedesco G. Oberth. Un importante contributo alla creazione della WFD fu il lavoro dello scienziato sovietico B. S. Stechkin, "The Theory of an Air Jet Engine", pubblicato nel 1929. Quasi più del 99% degli aerei utilizza un motore a reazione in un modo o nell'altro.

In un motore a reazione, la spinta necessaria per la propulsione viene creata convertendo l'energia iniziale in energia cinetica del fluido di lavoro. Come risultato del deflusso del fluido di lavoro dall'ugello del motore, viene generata una forza reattiva sotto forma di rinculo (getto). Il rinculo muove nello spazio il motore e gli apparati ad esso strutturalmente collegati. Il movimento avviene nella direzione opposta alla fuoriuscita del getto. Vari tipi di energia possono essere convertiti nell'energia cinetica di una corrente a getto: chimica, nucleare, elettrica, solare. Un motore a reazione fornisce la propria propulsione senza la partecipazione di meccanismi intermedi.

Per creare la spinta del getto, è necessaria una fonte di energia iniziale, che viene convertita nell'energia cinetica della corrente a getto, un fluido di lavoro espulso dal motore sotto forma di corrente a getto e il motore a reazione stesso, che converte la prima tipo di energia nel secondo.

La parte principale di un motore a reazione è la camera di combustione, nella quale viene creato il fluido di lavoro.

Tutti i motori a reazione sono divisi in due classi principali, a seconda che funzionino sfruttando l'ambiente o meno.

La prima classe sono i motori a getto d'aria (WRD). Sono tutti termici, in cui il fluido di lavoro si forma durante la reazione di ossidazione di una sostanza infiammabile con l'ossigeno dell'aria circostante. La maggior parte del fluido di lavoro è l'aria atmosferica.

In un motore a razzo, tutti i componenti del fluido di lavoro si trovano a bordo dell'apparato dotato di esso.

Esistono anche motori combinati che combinano entrambi i tipi sopra indicati.

La propulsione a getto fu utilizzata per la prima volta nella Palla di Heron, un prototipo di turbina a vapore. I motori a reazione a combustibile solido apparvero in Cina nel X secolo. N. e. Tali missili furono usati in Oriente, e poi in Europa per fuochi d'artificio, segnalazioni e poi come missili da combattimento.

Una tappa importante nello sviluppo dell'idea della propulsione a reazione è stata l'idea di utilizzare un razzo come motore per un aereo. Fu formulato per la prima volta dal rivoluzionario russo N.I. Kibalchich, che nel marzo 1881, poco prima della sua esecuzione, propose un progetto per un aereo (aereo a razzo) che utilizzava la propulsione a reazione da gas in polvere esplosivi.

N. E. Zhukovsky, nelle sue opere "Sulla reazione del liquido in deflusso e in afflusso" (1880) e "Sulla teoria delle navi guidate dalla forza di reazione dell'acqua in deflusso" (1908), sviluppò per primo le questioni di base della teoria del getto motore.

Interessanti lavori sullo studio del volo dei razzi appartengono anche al famoso scienziato russo I.V. Meshchersky, in particolare nel campo della teoria generale del movimento dei corpi di massa variabile.

Nel 1903, K. E. Tsiolkovsky, nella sua opera "Esplorazione degli spazi del mondo con strumenti a reazione", fornì una giustificazione teorica per il volo di un razzo, nonché un diagramma schematico di un motore a razzo, che anticipò molte delle caratteristiche fondamentali e di progettazione dei moderni motori a razzo a propellente liquido (LPRE). Pertanto, Tsiolkovsky prevedeva l'uso di carburante liquido per un motore a reazione e la sua fornitura al motore con pompe speciali. Ha proposto di controllare il volo del razzo utilizzando timoni a gas: piastre speciali poste in un flusso di gas che fuoriesce dall'ugello.

La particolarità di un motore a reazione a propellente liquido è che, a differenza di altri motori a reazione, porta con sé l'intera riserva di ossidante insieme al carburante e non preleva dall'atmosfera l'aria contenente l'ossigeno necessario per bruciare il carburante. Questo è l'unico motore che può essere utilizzato per il volo ad altissima quota al di fuori dell'atmosfera terrestre.

Il primo razzo al mondo con motore a razzo liquido fu creato e lanciato il 16 marzo 1926 dall'americano R. Goddard. Pesava circa 5 chilogrammi e la sua lunghezza raggiungeva i 3 metri Il carburante nel razzo di Goddard era benzina e ossigeno liquido. Il volo di questo razzo è durato 2,5 secondi, durante i quali ha volato per 56 m.

Il lavoro sperimentale sistematico su questi motori iniziò negli anni '30 del XX secolo.

I primi motori a razzo sovietici a propellente liquido furono sviluppati e creati nel 1930-1931. presso il Laboratorio Dinamico dei Gas di Leningrado (GDL) sotto la guida del futuro accademico V. P. Glushko. Questa serie si chiamava ORM - motore a razzo sperimentale. Glushko ha utilizzato alcune nuove innovazioni, ad esempio raffreddando il motore con uno dei componenti del carburante.

Parallelamente, lo sviluppo dei motori a razzo è stato effettuato a Mosca dal Jet Propulsion Research Group (GIRD). Il suo ispiratore ideologico era F.A. Tsander e il suo organizzatore era il giovane S.P. Korolev. L'obiettivo di Korolev era costruire un nuovo veicolo a razzo: un aereo a razzo.

Nel 1933, F.A. Zander costruì e testò con successo il motore a razzo OR-1, funzionante a benzina e aria compressa, e nel 1932-1933. – Motore OR?2, funzionante a benzina e ossigeno liquido. Questo motore è stato progettato per essere installato su un aliante destinato a volare come un aereo a razzo.

Nel 1933, il primo razzo sovietico a combustibile liquido fu creato e testato al GIRD.

Sviluppando il lavoro iniziato, gli ingegneri sovietici continuarono successivamente a lavorare sulla creazione di motori a getto liquido. In totale, dal 1932 al 1941, l'URSS sviluppò 118 progetti di motori a getto liquido.

In Germania nel 1931 ebbero luogo test missilistici di I. Winkler, Riedel e altri.

Il primo volo di un aereo/razzo con motore a reazione a propellente liquido fu effettuato in Unione Sovietica nel febbraio 1940. Come centrale elettrica dell'aereo fu utilizzato un motore a razzo a propellente liquido. Nel 1941, sotto la guida del progettista sovietico V.F. Bolkhovitinov, fu costruito il primo aereo a reazione: un caccia con un motore a razzo a propellente liquido. I suoi test furono effettuati nel maggio 1942 dal pilota G. Ya. Bakhchivadzhi.

Allo stesso tempo, ebbe luogo il primo volo di un caccia tedesco con un tale motore. Nel 1943, gli Stati Uniti testarono il primo aereo a reazione americano, dotato di un motore a reazione a propellente liquido. In Germania, diversi caccia con questi motori progettati da Messerschmitt furono costruiti nel 1944 e utilizzati in combattimento sul fronte occidentale quello stesso anno.

Inoltre, i motori a razzo a propellente liquido furono utilizzati sui razzi tedeschi V-2, creati sotto la guida di V. von Braun.

Negli anni '50, i motori a razzo a propellente liquido furono installati sui missili balistici, quindi sui satelliti artificiali della Terra, del Sole, della Luna e di Marte e sulle stazioni interplanetarie automatiche.

Il motore a razzo a propellente liquido è costituito da una camera di combustione con un ugello, un'unità turbopompa, un generatore di gas o generatore di gas vapore, un sistema di automazione, elementi di controllo, un sistema di accensione e unità ausiliarie (scambiatori di calore, miscelatori, azionamenti).

L'idea dei motori a getto d'aria è stata avanzata più di una volta in diversi paesi. I lavori più importanti e originali in questo senso sono gli studi effettuati nel periodo 1908-1913. Lo scienziato francese R. Lauren, che, in particolare, nel 1911 propose una serie di progetti per motori ramjet. Questi motori utilizzano l'aria atmosferica come ossidante e la compressione dell'aria nella camera di combustione è assicurata dalla pressione dinamica dell'aria.

Nel maggio 1939, un razzo con un motore ramjet progettato da P. A. Merkulov fu testato per la prima volta in URSS. Era un razzo a due stadi (il primo stadio è un razzo in polvere) con un peso al decollo di 7,07 kg e il peso del carburante per il secondo stadio del motore ramjet era di soli 2 kg. Durante i test, il razzo ha raggiunto un'altitudine di 2 km.

Nel 1939-1940 Per la prima volta al mondo, nell'Unione Sovietica furono effettuati test estivi di motori respiratori installati come motori aggiuntivi su un aereo progettato da N.P. Polikarpov. Nel 1942, i motori ramjet progettati da E. Zenger furono testati in Germania.

Un motore a getto d'aria è costituito da un diffusore in cui l'aria viene compressa a causa dell'energia cinetica del flusso d'aria in arrivo. Il carburante viene iniettato nella camera di combustione attraverso un ugello e la miscela si accende. Il getto esce attraverso l'ugello.

Il processo di funzionamento dei motori a reazione è continuo, quindi non hanno spinta iniziale. A questo proposito, a velocità di volo inferiori alla metà della velocità del suono, non vengono utilizzati motori a reazione. L'uso più efficace dei motori a reazione è a velocità supersoniche e ad alta quota. Un aereo alimentato da un motore a getto d'aria decolla utilizzando motori a razzo funzionanti con combustibile solido o liquido.

Un altro gruppo di motori a getto d’aria – i motori turbocompressori – ha ricevuto uno sviluppo maggiore. Si dividono in turbogetto, in cui la spinta è creata da un flusso di gas che scorre dall'ugello del getto, e turboelica, in cui la spinta principale è creata dall'elica.

Nel 1909, il progetto di un motore a turbogetto fu sviluppato dall'ingegnere N. Gerasimov. Nel 1914, il tenente della marina russa M.N. Nikolskoy progettò e costruì un modello di motore aeronautico turboelica. Il fluido di lavoro per azionare la turbina a tre stadi erano i prodotti gassosi della combustione di una miscela di trementina e acido nitrico. La turbina non funzionava solo sull'elica: i prodotti della combustione gassosi di scarico diretti nell'ugello di coda (getto) creavano una spinta del getto oltre alla forza di spinta dell'elica.

Nel 1924, V.I. Bazàrov sviluppò il progetto di un motore a reazione turbocompressore per aviazione, costituito da tre elementi: una camera di combustione, una turbina a gas e un compressore. Qui il flusso di aria compressa fu diviso per la prima volta in due rami: la parte più piccola andava nella camera di combustione (al bruciatore), e la parte più grande veniva miscelata con i gas di lavoro per abbassarne la temperatura davanti alla turbina. Ciò ha garantito la sicurezza delle pale della turbina. La potenza della turbina multistadio veniva spesa per azionare il compressore centrifugo del motore stesso e in parte per ruotare l'elica. Oltre all'elica, la spinta veniva creata grazie alla reazione di un flusso di gas passato attraverso l'ugello di coda.

Nel 1939, nello stabilimento Kirov di Leningrado, iniziò la costruzione dei motori a turbogetto progettati da A. M. Lyulka. I suoi processi furono interrotti dalla guerra.

Nel 1941, in Inghilterra, fu effettuato il primo volo su un aereo da caccia sperimentale dotato di un motore a turbogetto progettato da F. Whittle. Era dotato di un motore con turbina a gas, che azionava un compressore centrifugo che forniva aria alla camera di combustione. I prodotti della combustione venivano utilizzati per creare la spinta del getto.

In un motore a turbogetto, l'aria che entra durante il volo viene compressa prima nella presa d'aria e poi nel turbocompressore. L'aria compressa viene fornita alla camera di combustione, nella quale viene iniettato carburante liquido (molto spesso cherosene per aviazione). L'espansione parziale dei gas formati durante la combustione avviene nella turbina che fa ruotare il compressore e l'espansione finale avviene nell'ugello del getto. È possibile installare un postcombustore tra la turbina e il motore a reazione per fornire un'ulteriore combustione del carburante.

Al giorno d'oggi, la maggior parte degli aerei militari e civili, così come alcuni elicotteri, sono dotati di motori a turbogetto.

In un motore turboelica, la spinta principale è generata dall'elica e la spinta aggiuntiva (circa il 10%) è generata da un flusso di gas che scorre dall'ugello del getto. Il principio di funzionamento di un motore a turboelica è simile a quello di un turbogetto, con la differenza che la turbina fa ruotare non solo il compressore, ma anche l'elica. Questi motori sono utilizzati negli aerei subsonici e negli elicotteri, nonché per la propulsione di navi e automobili ad alta velocità.

I primi motori a reazione a propellente solido furono utilizzati nei missili da combattimento. Il loro uso diffuso iniziò nel 19° secolo, quando le unità missilistiche apparvero in molti eserciti. Alla fine del 19° secolo. Nascono le prime polveri senza fumo, con combustione più stabile e maggiori prestazioni.

Negli anni '20 e '30 furono effettuati lavori per creare armi a reazione. Ciò portò alla nascita di mortai con propulsione a razzo: Katyusha in Unione Sovietica, mortai con propulsione a razzo a sei canne in Germania.

Lo sviluppo di nuovi tipi di polvere da sparo ha permesso di utilizzare motori a reazione a combustibile solido nei missili da combattimento, compresi quelli balistici. Inoltre, vengono utilizzati nell'aviazione e nell'astronautica come motori per i primi stadi di veicoli di lancio, motori di avviamento per aerei con motori ramjet e motori frenanti per veicoli spaziali.

Un motore a reazione a combustibile solido è costituito da un alloggiamento (camera di combustione), che contiene l'intera riserva di carburante e un ugello a getto. Il corpo è realizzato in acciaio o fibra di vetro. Ugello - realizzato in grafite, leghe refrattarie, grafite.

Il carburante viene acceso da un dispositivo di accensione.

Il controllo della spinta viene effettuato modificando la superficie di combustione della carica o l'area critica della sezione trasversale dell'ugello, nonché iniettando liquido nella camera di combustione.

La direzione della spinta può essere modificata mediante timoni a gas, un deflettore (deflettore), motori di controllo ausiliari, ecc.

I motori a reazione a combustibile solido sono molto affidabili, possono essere conservati per lungo tempo e quindi sono sempre pronti per l'avvio.

Ottima definizione

Definizione incompleta ↓

L'idea di creare un motore termico, che include un motore a reazione, è nota all'uomo fin dai tempi antichi. Così, nel trattato di Erone d'Alessandria intitolato "Pneumatica" c'è una descrizione di Eolipile - la palla "Eolo". Questo progetto non era altro che una turbina a vapore, in cui il vapore veniva fornito attraverso tubi in una sfera di bronzo e, fuoriuscendo da essa, faceva girare questa sfera. Molto probabilmente, il dispositivo è stato utilizzato per l'intrattenimento.

Palla “Eolo” I cinesi avanzarono un po' oltre, creando nel XIII secolo una sorta di “razzi”. Inizialmente utilizzato come fuochi d'artificio, il nuovo prodotto fu presto adottato e utilizzato per scopi di combattimento. Anche il grande Leonardo non si sottrasse all'idea, intendendo utilizzare l'aria calda fornita alle pale per far ruotare uno spiedo per friggere. L'idea di un motore a turbina a gas fu proposta per la prima volta nel 1791 dall'inventore inglese J. Barber: il suo progetto di motore a turbina a gas era dotato di un generatore di gas, un compressore a pistoni, una camera di combustione e una turbina a gas. Usò un motore termico e l'AF come centrale elettrica per il suo aereo, sviluppato nel 1878. Mozhaisky: due motori a vapore azionavano le eliche della macchina. A causa della bassa efficienza, non è stato possibile ottenere l'effetto desiderato. Un altro ingegnere russo – P.D. Kuzminsky - nel 1892, sviluppò l'idea di un motore a turbina a gas in cui il carburante bruciava a pressione costante. Dopo aver avviato il progetto nel 1900, decise di installare un motore a turbina a gas con una turbina a gas multistadio su una piccola imbarcazione. Tuttavia, la morte dello stilista gli ha impedito di portare a termine ciò che aveva iniziato. Hanno cominciato a creare un motore a reazione in modo più intensivo solo nel 20° secolo: prima in teoria e pochi anni dopo – in pratica. Nel 1903, nell'opera "Esplorazione degli spazi del mondo mediante strumenti reattivi" K.E. Tsiolkovsky ha sviluppato le basi teoriche dei motori a razzo liquido (LPRE) con una descrizione degli elementi principali di un motore a reazione che utilizza combustibile liquido. L'idea di creare un motore a respirazione d'aria (WRE) appartiene a R. Lorin, che brevettò il progetto nel 1908. Nel tentativo di creare un motore, dopo che i disegni del dispositivo furono resi pubblici nel 1913, l'inventore fallì: la velocità richiesta per il funzionamento del motore a reazione non fu mai raggiunta. I tentativi di creare motori a turbina a gas continuarono ulteriormente. Così, nel 1906, l'ingegnere russo V.V. Karavodin sviluppò e, due anni dopo, costruì un motore a turbina a gas senza compressore con quattro camere di combustione intermittenti e una turbina a gas. Tuttavia la potenza sviluppata dal dispositivo, anche a 10.000 giri al minuto, non superava 1,2 kW (1,6 CV). Anche il motore a turbina a gas a combustione intermittente è stato creato dal designer tedesco H. Holwarth. Dopo aver costruito un motore a turbina a gas nel 1908, nel 1933, dopo molti anni di lavoro per migliorarlo, portò l'efficienza del motore al 24%. Tuttavia, l’idea non ha trovato un uso diffuso.

V.P. Glushko L'idea di un motore a turbogetto fu espressa nel 1909 dall'ingegnere russo N.V. Gerasimov, che ha ricevuto un brevetto per un motore a turbina a gas per creare la spinta del getto. I lavori per l'attuazione di questa idea non si fermarono in Russia e successivamente: nel 1913 M.N. Nikolskoy progetta un motore a turbina a gas con una potenza di 120 kW (160 CV) con una turbina a gas a tre stadi; nel 1923 V.I. Bazàrov propone un diagramma schematico di un motore a turbina a gas, simile nel design ai moderni motori turboelica; nel 1930 V.V. Uvarov insieme a N.R. Briling progetta e nel 1936 realizza un motore a turbina a gas con compressore centrifugo. Un enorme contributo alla creazione della teoria del motore a reazione è stato dato dal lavoro degli scienziati russi S.S. Nezhdanovsky, I.V. Meshchersky, N.E. Zhukovsky. Scienziato francese R. Hainault-Peltry, scienziato tedesco G. Oberth. La creazione di un motore a respirazione d'aria fu influenzata anche dal lavoro del famoso scienziato sovietico B.S. Stechkin, che nel 1929 pubblicò la sua opera “The Theory of an Air-Jet Engine”. Il lavoro sulla creazione di un motore a reazione liquido non si fermò: nel 1926, lo scienziato americano R. Goddard lanciò un razzo utilizzando combustibile liquido. Il lavoro su questo argomento si è svolto anche in Unione Sovietica: dal 1929 al 1933 V.P. Glushko ha sviluppato e testato un motore a reazione elettrotermico presso il Gas Dynamics Laboratory. Durante questo periodo, creò anche i primi motori a getto liquido domestici: ORM, ORM-1, ORM-2. Il maggior contributo all'implementazione pratica del motore a reazione è stato dato da progettisti e scienziati tedeschi. Avendo il sostegno e il finanziamento dello Stato, che sperava di ottenere in questo modo la superiorità tecnica nella guerra imminente, il genio del III Reich si avvicinò con la massima efficienza e in breve tempo alla creazione di sistemi di combattimento basati sulle idee della propulsione a reazione. . Concentrando l'attenzione sulla componente aeronautica, possiamo dire che già il 27 agosto 1939, il pilota collaudatore Heinkel, il capitano E. Warsitz, decollò dall'He.178, un aereo a reazione, i cui sviluppi tecnologici furono successivamente utilizzati nella creazione dell'Heinkel He.280 e del Messerschmitt Me.262 Schwalbe. Il motore Heinkel Strahltriebwerke HeS 3 installato sull'Heinkel He.178, progettato da H.-I. von Ohaina, sebbene non avesse un potere elevato, riuscì ad aprire l'era dei voli a reazione di aerei militari. La velocità massima di 700 km/h raggiunta dall'He.178 utilizzando un motore la cui potenza non superava i 500 kgf di volume dei raggi. Si aprivano possibilità illimitate che privavano i motori a pistoni di un futuro. Un'intera serie di motori a reazione creati in Germania, ad esempio il Jumo-004 prodotto da Junkers, le permisero di avere caccia e bombardieri di serie alla fine della seconda guerra mondiale, avanti di diversi anni rispetto ad altri paesi in questa direzione. Dopo la sconfitta del Terzo Reich, fu la tecnologia tedesca a dare impulso allo sviluppo degli aerei a reazione in molti paesi del mondo. L'unico paese che riuscì a rispondere alla sfida tedesca fu la Gran Bretagna: sul caccia Gloster Meteor fu installato il motore turbogetto Rolls-Royce Derwent 8 creato da F. Whittle.

Jumo 004 catturato Il primo motore turboelica al mondo fu il motore ungherese Jendrassik Cs-1 progettato da D. Jendrasik, che lo costruì nel 1937 nello stabilimento Ganz di Budapest. Nonostante i problemi sorti durante l'implementazione, il motore avrebbe dovuto essere installato sull'aereo d'attacco bimotore ungherese Varga RMI-1 X/H, appositamente progettato per questo scopo dal progettista di aerei L. Vargo. Tuttavia, gli specialisti ungheresi non sono stati in grado di completare il lavoro: l'impresa è stata reindirizzata alla produzione dei motori tedeschi Daimler-Benz DB 605, selezionati per l'installazione sul Messerschmitt Me.210 ungherese. Prima dell'inizio della guerra, nell'URSS continuarono i lavori sulla creazione di vari tipi di motori a reazione. Così, nel 1939, fu testato un razzo, alimentato da motori ramjet progettati da I.A. Merkulova. Nello stesso anno iniziarono i lavori nello stabilimento di Leningrado Kirov per la costruzione del primo motore turbogetto domestico progettato da A.M. Culle. Tuttavia, lo scoppio della guerra interruppe i lavori sperimentali sul motore, indirizzando tutta la potenza produttiva alle esigenze del fronte. La vera era dei motori a reazione iniziò dopo la fine della Seconda Guerra Mondiale, quando in un breve periodo di tempo fu conquistata non solo la barriera del suono, ma anche la gravità, il che rese possibile portare l'umanità nello spazio.