Введение. * Тепловая машина. * Циклическая тепловая машина. Принцип работы. * Прямоточный воздушно – реактивный двигатель. * Турбореактивный двигатель * Реактивный двигатель. * Открытие пути в космос К.Э Циолковским. * ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА: * Введение. Выполнить расчёты результата взаимодействия двух или нескольких тел, когда значения
действующих сил неизвестны, во многих случаях позволяет использование закона сохранения импульса. Тепловая машина. Устройство, преобразующее энергию теплового движения в механическую энергию, называется тепловой машиной. Различают циклические и нециклические тепловые машины. Циклическая тепловая машина. Принцип работы. Представим принцип действия машин циклических машин. Реальная тепловая циклическая машины состоит из печки (нагревателя), холодильника и рабочего тела.
Для теоретического объяснения работы тепловых машин необходимо знание второго закона термодинамики в следующем виде: невозможно создать циклически работающий тепловой двигатель, единственным результатом действия которого получения от источника количества теплоты и превращение его полностью в механическую энергию. Определим принцип работы циклической тепловой машины. Рабочее тело, в результате контакта с негревателем, получает от него вследствие обмена теплом некоторой
количество теплоты, равное Q1, нагреваясь до некоторой температуры T1. После завершения контакта с нагревателем, рабочее тело переходит в контакт с холодильником. При таком переходе рабочее тело совершает механическую работу A. В контакте с холодильником, рабочее тело отдаёт ему некоторое количество теплоты Q2 – охлаждается. Затем рабочее тело снова переходит в контакт с печкой – процесс повторяется. О ткрытие пути в космос К.Э Циолковским. Впервые научное доказательство возможности использования ракеты для полётов в космическое пространство, за пределы земной атмосферы и к другим планетам Солнечной системы было дано русским учёным и изобретателем Константином Эдуардовичем Циолковским. Ракетой Цоилковский назвал аппарат с реактивным двигателем, использующим находящиеся на нём горючее и окислитель. Реактивным двигателем называют двигатель, способный преобразовать
химическую энергию топлива в кинетическую энергию газовой струи, и приобрести при этом скорость в обратном направлении Прямоточный воздушно – реактивный двигатель. Рассмотрим прямоточный воздушно-реактивный двигатель, имеющий наиболее простую схему работы. Воздухозаборник – это передний край трубки, всасывающий в себя воздух. Средняя часть – камера сгорания, в которой горит воздушно-топливная смесь.
Отработанные газы выходят из сопла – задней части трубки. Температура при сгорании воздушно – топливной смеси повышается, возрастает скорость движения двигателя, а раскалённые газы, создавая реактивную тягу, с силой выбрасываются через сопло. Если на входе имеется скоростной поток воздуха, прямоточный воздушно – реактивный двигатель также может работать. Однако самолёт с таким двигателем самостоятельно стартовать не сможет – его придётся предварительно
разгонять, например, при помощи воздушного винта. Но таким пропеллером можно разогнать и поток воздуха на входе двигателя. В результате решения этой задачи появился турбореактивный двигатель. Турбореактивный двигатель Перед началом работы турбореактивного двигателя к компрессору необходимо присоединить, так называемый, стартёр, чтобы компрессор создал первоначальный напор воздуха на входе. Затем уже начнет работать сам реактивный двигатель. На пути раскалённых газов инженеры – проектировщики поставили газовую турбину и единым валом соединили её с компрессором. Турбину вращает выходящий переработанный газ, а соединённый с ней компрессор нагнетает воздушный поток в камеру сгорания, топливно-воздушная смесь горит, горячие газы вытекают из сопла – цикл повторяется. Путём дополнительного сгорания топлива в форсажной камере, расположенной между турбиной и реактивным соплом можно увеличивать тягу турбореактивного двигателя.
Использование мощного и компактного турбореактивного двигателя в самолётах позволило очень скоро превысить их скорости скорость звука. Но такие двигатели оказались не всегда выгодными экономически. Использование турбовинтовых двигателей для огромных транспортных самолётов, которые летают со скоростями 650-700 км/ч и поднимают в воздух одновременно десятки тонн груза, оказалось более эффективным. Чтобы турбина вращала и обычный воздушный винт, необходимо удлинить вал, соединяющий её с компрессором,
добавить редуктор, снижающий частоту вращения винта, иначе воздушный поток станет срываться с лопастей, а пропеллер в основном будет вращаться вхолостую. Реактивный двигатель. Теперь рассмотрим принцип работы реактивных двигателей. Газы, нагретые до высокой температуры, при сгорании топлива, выбрасываются из сопла ракеты со скоростью v и взаимодействуют с ракетой. До начала работы двигателей импульс ракеты и горючего был равен нулю,
следовательно, и после включения двигателей сумма векторов импульса ракеты и импульса истекающих газов равна нулю, так как по закону сохранения импульса, сумма векторов импульсов взаимодействующих тел остаётся постоянной при отсутствии внешних сил. Можно записать следующее верное соотношение. MV + MV = 0, Где: М – масса ракеты; V – скорость ракеты; m – масса выброшенных газов; v – скорость истечения газов. Получили равенство: MV = -mv. Для модуля скорости движения ракеты V верно соотношение: V=(m/M) v. (Формула модуля скорости движения ракеты применима при условии небольшого изменения массы M ракеты в результате работы её двигателей.) Главная особенность реактивного двигателя заключается в следующем. Так как она движется в результате взаимодействия с газами, образующимися при сгорании топлива, для движения её не нужны ни вода, ни земля, ни воздух- ракета может двигаться в безвоздушном пространстве.