Войти
Реактивный двигатель с воздушным дыханием (или реактивный двигатель с воздуховодом) представляет собой реактивный двигатель, который испускает струю горячих выхлопных газов, образованную из воздуха, который нагнетается в двигатель несколькими ступенями центробежного, осевого или плунжер сжатие, которое затем нагревается и расширяется через сопло . Обычно это газотурбинные двигатели. Большая часть массового расхода воздуха в воздушно-реактивном двигателе обеспечивается воздухом, забираемым извне двигателя и нагреваемым изнутри с использованием энергии, накопленной в виде топлива.
Все практические воздушно-реактивные двигатели - это двигатели внутреннего сгорания, которые непосредственно нагревают воздух за счет сжигания топлива, а образующиеся горячие газы используются для приведения в движение через пропульсивное сопло, хотя экспериментировали с другими методами нагрева воздуха (такими как ядерные реактивные двигатели ). Большинство современных конструкций реактивных двигателей - это турбовентиляторные, которые в значительной степени заменили турбореактивные двигатели. В этих современных двигателях используется сердцевина двигателя газовой турбины с высоким общим перепадом давления (около 40: 1 в 1995 году) и высокой температурой на входе в турбину (около 1800 K в 1995 году), и они обеспечивают большая часть их тяги достигается за счет ступени вентилятора с приводом от турбины, а не за счет чисто выхлопной тяги, как в турбореактивном двигателе. Сочетание этих характеристик обеспечивает высокий КПД по сравнению с турбореактивным двигателем. Некоторые реактивные двигатели используют простой ударный эффект (ПВРД ) или импульсное сгорание (импульсный двигатель ) для сжатия.
Первоначальным воздушно-реактивным газотурбинным двигателем был турбореактивный двигатель. Это была идея, воплощенная в жизнь двумя инженерами: Фрэнком Уиттлом в Англии Великобритании и Хансом фон Охайном в Германии. Турбореактивный двигатель сжимает и нагревает воздух, а затем выпускает его в виде высокоскоростной высокотемпературной струи для создания тяги. Хотя эти двигатели способны создавать высокие уровни тяги, они наиболее эффективны на очень высоких скоростях (более 1 Маха) из-за маломассового расхода и высокой скорости выхлопных газов.
Современные ТРДД - это развитие ТРД; По сути, это турбореактивный двигатель, который включает новую секцию, называемую ступенью вентилятора. Вместо того, чтобы использовать все выхлопные газы для обеспечения прямой тяги, как у турбореактивного двигателя, турбовентиляторный двигатель извлекает часть мощности из выхлопных газов внутри двигателя и использует ее для питания ступени вентилятора. Ступень вентилятора ускоряет большой объем воздуха через канал, минуя сердечник двигателя (фактический компонент газовой турбины двигателя) и выталкивая его сзади в виде струи, создавая тягу. Часть воздуха, проходящего через ступень вентилятора, попадает в сердечник двигателя, а не направляется назад, и, таким образом, сжимается и нагревается; часть энергии отбирается для питания компрессоров и вентиляторов, а остальная часть выводится сзади. Этот высокоскоростной выхлоп горячего газа смешивается с низкоскоростным выхлопом холодного воздуха из ступени вентилятора, и оба они вносят свой вклад в общую тягу двигателя. В зависимости от того, какая часть холодного воздуха обводится вокруг сердечника двигателя, турбовентиляторные двигатели можно назвать двигателями с низким байпасом, высоким байпасом или очень высоким байпасом.
Двигатели с малым байпасом были первыми производимыми турбовентиляторными двигателями и обеспечивали большую часть своей тяги за счет горячих выхлопных газов активной зоны, в то время как ступень вентилятора только дополняет это. Эти двигатели до сих пор часто используются на военных истребителях, поскольку они обеспечивают более эффективную тягу на сверхзвуковых скоростях и имеют более узкую лобовую область, минимизируя аэродинамическое сопротивление. Их сравнительно высокий уровень шума и дозвуковой расход топлива считаются приемлемыми для такого применения, тогда как в первом поколении турбовентиляторных авиалайнеров использовались двигатели с малым байпасом, их высокий уровень шума и расход топлива означают, что они вышли из строя. пользу для большой авиации. Двигатели с большим байпасом имеют гораздо большую ступень вентилятора и обеспечивают большую часть своей тяги за счет воздуха, подаваемого вентилятором; ядро двигателя обеспечивает мощность для ступени вентилятора, и только часть общей тяги создается выхлопным потоком ядра двигателя. Турбореактивный двухконтурный двигатель с высокой степенью байпаса работает аналогично турбовинтовому двигателю , за исключением того, что в нем используется многолопастной вентилятор, а не многолопастный винт , а также воздуховод для правильного направления воздушный поток для создания тяги.
За последние несколько десятилетий произошел переход к двигателям с очень большим байпасом, в которых используются вентиляторы, которые намного больше, чем сам сердечник двигателя, что обычно представляет собой современную высокоэффективную двух- или трехконтактную конструкцию. Такой высокий КПД и мощность позволяют таким большим вентиляторам быть жизнеспособными, а также иметь увеличенную тягу (до 75 000 фунтов на двигатель в таких двигателях, как Rolls-Royce Trent XWB или General Electric GENx ), позволили перейти на большие двухмоторные самолеты, такие как Airbus A350 или Boeing 777, а также самолет с двигателем для полетов по протяженным надводным маршрутам, ранее входившим в состав 3-х моторных или 4-х моторных самолетов.
Реактивные двигатели были разработаны для питания самолетов, но использовались для реактивные автомобили и реактивные катера для попыток установления рекорда скорости и даже для коммерческого использования, например, на железных дорогах для очистки от снега и льда с стрелок на железнодорожных путях (устанавливается в специальных железнодорожных вагонах), а также на гоночных треках для сушки вне трекового покрытия после дождя (устанавливается в специальных тележках с продувкой струи выхлопа на поверхность трека).
Воздуховоздушные реактивные двигатели почти всегда двигатели внутреннего сгорания, которые получают тягу от сгорания топлива внутри двигателя. Кислород, присутствующий в атмосфере, используется для окисления источника топлива, обычно реактивного топлива на углеводородной основе. Горящая смесь значительно расширяется в объеме, прогоняя нагретый воздух через сопло.
Газовая турбина двигатели:
реактивный двигатель с поршневым двигателем:
Импульсный реактивный двигатель:
Схема турбореактивного двигателя Два инженера, Фрэнк Уиттл в Великобритании и Ханс фон Охайн в Германии независимо разработали концепцию турбореактивного двигателя в практические двигатели в конце 1930-х годов.
Турбореактивные двигатели состоят из впускного патрубка, компрессора, камеры сгорания, турбины (которая приводит в действие компрессор) и форсунки. Сжатый воздух нагревается в камере сгорания и проходит через турбину, затем расширяется в сопле, образуя высокоскоростную движущуюся струю.
Турбореактивные двигатели имеют низкий КПД, ниже примерно 2 Маха, и производят много шума от струи. оба являются результатом очень высокой скорости выхлопа. Современные реактивные двигатели оснащены ТРДД. Эти двигатели с более низкой скоростью выхлопа производят меньше шума от струи и потребляют меньше топлива. Турбореактивные двигатели по-прежнему используются в крылатых ракетах средней дальности из-за их высокой скорости истечения, малой лобовой площади и относительной простоты.
Анимированный ТРДД Большинство современных реактивных двигателей - ТРДД. Компрессор низкого давления (LPC), обычно известный как вентилятор, сжимает воздух в байпасный канал, в то время как его внутренняя часть нагнетает компрессор с сердечником. Вентилятор часто является неотъемлемой частью многоступенчатого сердечника LPC. Обводной воздушный поток либо проходит в отдельное «холодное сопло», либо смешивается с выхлопными газами турбины низкого давления, а затем расширяется через «сопло смешанного потока».
В 1960-х годах не было большой разницы между гражданскими и военными реактивными двигателями, за исключением использования дожигания в некоторых (сверхзвуковых) приложениях. Сегодня турбовентиляторные двигатели используются в авиалайнерах, потому что их скорость выхлопа лучше соответствует дозвуковой скорости полета авиалайнера. На скоростях полета авиалайнера скорость выхлопа турбореактивного двигателя чрезмерно высока и расходует энергию. Более низкая скорость выхлопа турбовентиляторного двигателя обеспечивает лучший расход топлива. Увеличенный воздушный поток от вентилятора дает большую тягу на низких оборотах. Более низкая скорость выхлопа также снижает шум струи.
Сравнительно большой фронтальный вентилятор имеет несколько эффектов. По сравнению с турбореактивным двигателем с идентичной тягой, ТРДД имеет гораздо больший расход воздуха, а поток через байпасный канал создает значительную долю тяги. Дополнительный воздуховод не воспламенился, что придает ему медленную скорость, но для обеспечения этой тяги не требуется дополнительного топлива. Вместо этого энергия берется из центрального сердечника, что также снижает скорость выхлопа. Таким образом, средняя скорость смешанного отработанного воздуха уменьшается (низкая удельная тяга ), что снижает расход энергии, но снижает максимальную скорость. В целом турбовентиляторный двигатель может быть намного более экономичным и более тихим, и оказывается, что вентилятор также обеспечивает большую полезную тягу на низких скоростях.
Таким образом, современные турбовентиляторные двигатели гражданского назначения имеют низкую скорость выхлопа (низкая удельная тяга - чистая тяга, деленная на воздушный поток), чтобы свести к минимуму реактивный шум и повысить топливную эффективность. Следовательно, коэффициент обхода (обходной поток, деленный на основной поток) относительно высокий (обычно используются отношения от 4: 1 до 8: 1), с Rolls-Royce Трент XWB приближается к 10: 1. Требуется только одна ступень вентилятора, поскольку низкая удельная тяга подразумевает низкий коэффициент давления вентилятора.
Турбореактивные двухконтурные двигатели в гражданских самолетах обычно имеют ярко выраженную большую переднюю часть для размещения очень большого вентилятора, так как их конструкция предусматривает гораздо большую массу воздуха, проходящего в обход сердечника, поэтому они могут извлечь выгоду из этих эффектов, в то время как в военный самолет, где шум и эффективность менее важны по сравнению с характеристиками и лобовым сопротивлением, меньшее количество воздуха обычно проходит мимо сердечника. Турбореактивные двигатели, разработанные для дозвуковых гражданских самолетов, также обычно имеют только один передний вентилятор, поскольку их дополнительная тяга создается за счет большой дополнительной массы воздуха, который только умеренно сжимается, а не меньшего количества воздуха, который сильно сжимается.
Военные турбовентиляторные двигатели, однако, имеют относительно высокую удельную тягу, чтобы максимизировать тягу для данной лобовой области, при этом шум реактивной струи менее важен для военных целей по сравнению с гражданскими применениями. Многоступенчатые вентиляторы обычно необходимы для достижения относительно высокого соотношения давлений вентилятора, необходимого для высокой удельной тяги. Несмотря на то, что часто используются высокие температуры на входе в турбину, коэффициент байпасирования имеет тенденцию быть низким, обычно значительно меньше 2,0.
Турбовинтовой двигатель Турбовинтовой двигатели представляют собой производные от реактивных двигателей, все еще газовые турбины, которые извлекают работу из струи горячего выхлопа для вращения вращающегося вала, который затем используется производить тягу другими способами. Турбовинтовые двигатели не являются строго реактивными в том смысле, что они полагаются на вспомогательный механизм для создания тяги, но очень похожи на другие турбинные реактивные двигатели и часто описываются как таковые.
В турбовинтовых двигателях часть тяги двигателя создается за счет вращения гребного винта, а не только за счет выхлопа высокоскоростной реактивной струи. Турбовинтовые двигатели, создающие тягу в обоих направлениях, иногда называют гибридным реактивным двигателем. Они отличаются от турбовентиляторных двигателей тем, что большую часть тяги обеспечивает традиционный пропеллер, а не канальный вентилятор. В большинстве турбовинтовых двигателей между турбиной и гребным винтом используется редуктор. (ТРДД также имеют редуктор), но они встречаются реже. Выхлоп с горячей струей составляет важную меньшинство тяги, и максимальная тяга достигается за счет согласования двух составляющих тяги. Турбовинтовые двигатели обычно имеют лучшие характеристики, чем турбореактивные двигатели или турбовентиляторные двигатели, на низких скоростях, где эффективность воздушного винта высока, но становятся все более шумными и неэффективными на высоких скоростях.
Турбовальные двигатели очень похожи на турбовинтовые, отличаясь тем, что почти вся энергия в выхлопные газы извлекаются для вращения вращающегося вала, который используется для привода механизмов, а не пропеллера, поэтому они создают небольшую реактивную тягу или не создают ее вообще и часто используются для привода вертолетов.
Винтовой двигатель A Проповентилятор двигатель (также называемый «необязательный вентилятор», «открытый ротор» или «сверхвысокий байпас») - это реактивный двигатель, который использует свой газогенератор для питания открытого вентилятора, подобно турбовинтовым двигателям. Как и турбовинтовые двигатели, пропеллер создает большую часть тяги, а не выхлопной струи. Основное различие между турбовинтовой конструкцией и конструкцией винтового вентилятора заключается в том, что лопасти гребного винта имеют большую стреловидность, что позволяет им работать на скоростях около Маха 0,8, что позволяет конкурировать с современными коммерческими турбовентиляторными двигателями. Эти двигатели обладают преимуществами топливной экономичности турбовинтовых двигателей по сравнению с коммерческими турбовентиляторными двигателями. Хотя были проведены серьезные исследования и испытания (включая летные испытания) на винтовых вентиляторах, ни один из них не запущен в производство.
Основные компоненты турбореактивного двигателя. Основные компоненты турбореактивного двигателя, включая ТРДД, турбовинтовые двигатели и турбовальные двигатели:
Лопатка с внутренним охлаждением, применяемая в высокопроизводительных двигателях. турбина высокого давленияРазличные компоненты, упомянутые выше, имеют ограничения на то, как они собираются вместе для обеспечения максимальной эффективности или производительности. Производительность и эффективность двигателя нельзя рассматривать изолированно; например, эффективность расхода топлива / расстояния сверхзвукового реактивного двигателя достигает максимума примерно на 2 мах, тогда как сопротивление транспортного средства, на котором он находится, увеличивается по квадратичному закону и имеет гораздо большее сопротивление в околозвуковой области. Таким образом, максимальная топливная эффективность для автомобиля в целом составляет ~ 0,85 Маха.
Для оптимизации двигателя по назначению здесь важны конструкция воздухозаборника, габаритные размеры, количество ступеней компрессора (комплектов лопаток), тип топлива, количество ступеней выпуска, металлургия компонентов, количество байпаса. воздух, куда вводится байпасный воздух, и многие другие факторы. Примером может служить конструкция воздухозаборника.
Цикл Брайтона Термодинамика типичного воздушно-реактивного двигателя моделируется приблизительно с помощью цикла Брайтона , который является термодинамический цикл, который описывает работу газотурбинного двигателя, который является основой воздушно-реактивного двигателя и др. Он назван в честь Джорджа Брайтона (1830–1892), американского инженера, который разработал его, хотя первоначально он был предложен и запатентован англичанином Джоном Барбером в 1791 году. Иногда он также известен как Джоуль цикл .
Номинальная чистая тяга, указанная для реактивного двигателя, обычно относится к состоянию статики на уровне моря (SLS), либо для международного стандарта Атмосфера (ISA) или условия жаркого дня (например, ISA + 10 ° C). Например, GE90-76B имеет взлетную статическую тягу 76 000 фунтов силы (360 кН) при SLS, ISA + 15 ° C.
Естественно, полезная тяга будет уменьшаться с высотой из-за более низкой плотности воздуха. Однако существует также эффект скорости полета.
Первоначально, когда самолет набирает скорость на взлетно-посадочной полосе, давление и температура сопла будут незначительно увеличиваться, поскольку подъем гидроцилиндра на воздухозаборнике очень мал. Также будет небольшое изменение массового расхода. Следовательно, максимальная тяга сопла сначала лишь незначительно увеличивается с увеличением скорости полета. Однако, поскольку он является двигателем с воздушным дыханием (в отличие от обычной ракеты), есть штраф за забирание на борт воздуха из атмосферы. Это называется тараном. Хотя штраф равен нулю в статических условиях, он быстро увеличивается со скоростью полета, что приводит к снижению полезной тяги.
По мере увеличения скорости полета после взлета подъем плунжера на воздухозаборнике начинает оказывать существенное влияние на давление / температуру сопла и поток всасываемого воздуха, вызывая более быстрое увеличение общей тяги сопла. Этот член теперь начинает компенсировать все еще увеличивающееся сопротивление гидроцилиндра, что в конечном итоге приводит к увеличению полезной тяги. В некоторых двигателях чистая тяга, скажем, на уровне 1,0 Маха на уровне моря может даже быть немного больше статической тяги. При скорости выше 1,0 Маха при дозвуковой конструкции впускного патрубка потери на ударную нагрузку имеют тенденцию к уменьшению полезной тяги, однако сверхзвуковой впускной патрубок соответствующей конструкции может привести к более низкому снижению восстановления давления на впуске, позволяя чистой тяге продолжать набирать высоту в сверхзвуковом режиме.
Реактивные двигатели обычно очень надежны и имеют очень хорошие показатели безопасности. Однако иногда случаются сбои.
В некоторых случаях в реактивных двигателях условия в двигателе из-за потока воздуха, поступающего в двигатель, или других изменений могут привести к остановке лопаток компрессора. Когда это происходит, давление в двигателе выходит за пределы лопастей, и срыв сохраняется до тех пор, пока давление не уменьшится и двигатель не потеряет всю тягу. Затем лопасти компрессора обычно выходят из остановки и повышают давление в двигателе. Если условия не исправлены, цикл обычно повторяется. Это называется выброс . В зависимости от двигателя это может сильно повредить двигатель и вызвать тревожную вибрацию для экипажа.
Отказ лопаток вентилятора, компрессора или турбины должен происходить внутри корпуса двигателя. Для этого двигатель должен быть спроектирован так, чтобы выдерживать испытания на удержание лопастей в соответствии с требованиями сертификационных органов.
Проглатывание птиц - термин, используемый, когда птицы попадают в воздухозаборник реактивного двигателя. Это обычная угроза безопасности самолетов, приводящая к несчастным случаям со смертельным исходом. В 1988 году самолет Ethiopian Airlines Boeing 737 заглотил голубей во время взлета и разбился при попытке вернуться в Bahir Dar аэропорт; из 104 человек на борту 35 погибли и 21 получили ранения. В другом инциденте в 1995 году самолет Dassault Falcon 20 разбился в аэропорту Парижа во время попытки экстренной посадки после попадания чибисов в двигатель, что вызвало отказ двигателя. и пожар в самолете фюзеляж ; все 10 человек на борту погибли.
Реактивные двигатели должны быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать попадание внутрь птиц определенного веса и количества и не терять больше, чем указанное количество тяги. Вес и количество птиц, которые могут быть проглочены без ущерба для безопасного полета самолета, зависят от зоны всасывания двигателя. В 2009 году самолет Airbus A320, US Airways, рейс 1549, проглотил по одному канадской казарке в каждый двигатель. Самолет упал в реке Гудзон после взлета из международного аэропорта Ла Гуардия в Нью-Йорке. Погибших нет. Инцидент проиллюстрировал опасность проглатывания птиц сверх «предусмотренного» предела.
Исход события проглатывания и то, приведет ли оно к аварии, будь то на небольшом быстром самолете, таком как военные реактивные истребители, или на большом транспортном средстве, зависит от количества и веса. птиц и где они ударяются о размах лопастей вентилятора или носовой обтекатель. Повреждение сердечника обычно происходит в результате ударов около ножки лезвия или носового конуса.
Немногие птицы летают высоко, поэтому наибольший риск проглатывания птиц возникает во время взлета и приземления и во время полета на малой высоте.
Если реактивный самолет летит через воздух, загрязненный вулканическим пеплом, существует риск того, что проглоченный пепел вызовет эрозионное повреждение лопаток компрессора, блокировку воздушные отверстия топливных форсунок и засорение охлаждающих каналов турбины. Некоторые из этих эффектов могут вызвать всплеск или пламя двигателя во время полета. Повторное зажигание обычно бывает успешным после погасания пламени, но со значительной потерей высоты. Это был случай рейса 9 British Airways, который пролетел сквозь вулканическую пыль на высоте 37000 футов. Все 4 двигателя загорелись, и попытки повторного зажигания были успешными на высоте около 13000 футов.
Одним из классов отказов, которые привели к несчастным случаям, являются неограниченные отказы, когда вращающиеся части двигателя отламываются и выходят через корпус. Эти высокоэнергетические детали могут перерезать топливопровод и линии управления, а также проникнуть в кабину. Хотя топливопроводы и линии управления обычно дублируются для надежности, авария рейса 232 авиакомпании United Airlines была вызвана, когда трубопроводы гидравлической жидкости для всех трех независимых гидравлических систем были одновременно поврежден осколком в результате неконтролируемого отказа двигателя. До крушения United 232 вероятность одновременного отказа всех трех гидравлических систем оценивалась как один миллиард к одному. Однако статистические модели , использованные для получения этой цифры, не учитывали ни тот факт, что двигатель номер два был установлен в хвостовой части рядом со всеми гидравлическими линиями, ни вероятность того, что отказ двигателя может выпустить множество фрагментов во многих направлениях. С тех пор в более современных конструкциях авиационных двигателей основное внимание уделяется предотвращению проникновения шрапнели в обтекатель или воздуховоды, и все чаще используются высокопрочные композитные материалы для достижения необходимого сопротивления проникновению при сохранении прочности. вес низкий.
В 2007 году стоимость авиакеросина, хотя и сильно варьировалась от одной авиакомпании к другой, в среднем составляла 26,5% от общих операционных расходов, что делало ее самой крупной. эксплуатационные расходы большинства авиакомпаний.
Реактивные двигатели обычно работают на ископаемом топливе и, таким образом, являются источником двуокиси углерода в атмосфере. Реактивные двигатели также могут работать на биотопливе или водороде, хотя водород обычно производится из ископаемого топлива.
Около 7,2% масла, использованного в 2004 году, было потреблено реактивными двигателями.
Некоторые ученые считают, что реактивные двигатели также являются источником глобального затемнения из-за воды пар в выхлопных газах, вызывающий образование облаков.
Соединения азота также образуются в процессе сгорания в результате реакций с атмосферным азотом. Считается, что на малых высотах это не особенно вредно, но для сверхзвуковых самолетов, которые летают в стратосфере, может произойти некоторое разрушение озона.
Сульфаты также выделяются, если топливо содержит серу.
Схема прямоточного воздушно-реактивного двигателя, где «M» - число Маха воздушного потока. 
Работа ГПРД ПВРД - это разновидность воздушно-реактивного двигателя, использующего поступательное движение двигателя для сжатия поступающего воздуха без роторного компрессора. ПВРД не могут создавать тягу при нулевой воздушной скорости и, следовательно, не могут сдвинуть самолет с места. Для хорошей работы ПВРД требуется значительная поступательная скорость, и в целом они наиболее эффективно работают на скоростях около Маха 3. Этот тип струи может работать со скоростью до 6 Маха.
Они состоят из трех секций; входное отверстие для сжатия поступающего воздуха, камера сгорания для впрыска и сжигания топлива и сопло для удаления горячих газов и создания тяги. ПВРД требует относительно высокой скорости для эффективного сжатия поступающего воздуха, поэтому ПВРД не могут работать в состоянии покоя, и они наиболее эффективны на сверхзвуковых скоростях. Ключевой особенностью ПВРД является то, что сгорание осуществляется на дозвуковых скоростях. Входящий сверхзвуковой воздух резко замедляется через входное отверстие, где он затем сгорает на гораздо более медленных дозвуковых скоростях. Однако чем быстрее поступающий воздух, тем менее эффективным становится его замедление до дозвуковых скоростей. Таким образом, скорость ПВРД ограничена примерно 5 Махами.
ПВРД могут быть особенно полезны в приложениях, требующих небольшого и простого двигателя для использования на высоких скоростях, таких как ракеты, в то время как конструкторы оружия ищут использование ПВРД в артиллерийских снарядах для увеличения дальности действия: ожидается, что 120-мм миномет, если ему поможет ПВРД, может достичь дальности 22 мили (35 км). Они также успешно, хотя и неэффективно, используются в качестве концевых сопел на вертолетах роторах.
ПВРД часто путают с импульсными сопряжениями, которые используют прерывистое сгорание, но ПВРД используют непрерывный процесс сгорания и представляют собой совершенно особый тип реактивного двигателя.
ГПРД - это эволюция ПВРД, способных работать на гораздо более высоких скоростях, чем любой другой тип дыхательных двигателей. Они имеют аналогичную структуру с прямоточными воздушно-реактивными двигателями, представляя собой трубу особой формы, которая сжимает воздух без движущихся частей за счет сжатия набегающего воздуха. Они состоят из входа, камеры сгорания и сопла. Основное различие между прямоточными и прямоточными воздушно-прямыми двигателями заключается в том, что они не замедляют набегающий воздушный поток до дозвуковых скоростей для сгорания. Таким образом, прямоточные воздушные двигатели не имеют диффузора, необходимого для прямоточных воздушно-прямоточных двигателей для замедления набегающего воздушного потока до дозвуковых скоростей. Вместо этого они используют сверхзвуковое сгорание, а название "ГПРД" происходит от "S сверхзвуковой C горючий Ramjet ".
ГПРД начинают работать со скоростью не менее4 Маха и имеют максимальную полезную скорость примерно 17 Маха. Из-за аэродинамическое сообщение на этих высоких скоростях охлаждение представляет собой проблему для инженеров.
ГПВРД используют сверхзвуковое сгорание, они могут работать на скоростях выше 6 Маха, где традиционные ПВРД слишком неэффективны. Еще одно различие между прямоточными и прямоточными воздушно-прямыми двигателями заключается в том, как каждый тип двигателя сжимает набегающий воздушный поток: в то время как впускное отверстие обеспечивает большую часть сжатия для ПВРД, высокие скорости, на которых работают прямоточные воздушные двигатели, позволяют им использовать сжатие, создаваемое ударом . волны, в первую очередь косые удары.
Было построено и эксплуатировалось очень мало ГПВП. В мае 2010 года Boeing X-51 установил рекорд по продолжительности горения ГРП более 200 секунд.
Завершена эксплуатация турбореактивного двигателя. Полный диапазон полета от нуля до 3+ Маха требует функций, позволяющих компрессору правильно работать при высоких температурах на входе выше 2,5 Маха, а также на низких скоростях полета. Решение компрессора J58 заключалось в отводе воздушного потока из 4-й ступени компрессора на скоростях выше примерно 2 Махов. Отводимый поток, 20% при 3 Махах, возвращался в двигатель через 6 внешних трубок для охлаждения гильзы дожигателя и первичного сопла, а также для обеспечения дополнительного воздуха для горения. Двигатель J58 был единственным действующим турбореактивным двигателем, рассчитанным на непрерывную работу даже на максимальном форсажном режиме на крейсерском режиме 3,2 Маха.
Альтернативное решение рассматривается в современной установке, которая не достигла рабочего состояния, Mach 3 GE YJ93 / XB-70. Он использовал компрессор с регулируемым статором. Еще одно решение было указано в предложении по разведывательному Phantom со скоростью 3 Маха. Это было предкомпрессорное охлаждение, хотя и доступное в течение относительно короткого времени.
Реактивные двигатели могут работать практически на любом топливе. Водород является весьма желательным топливом, поскольку, хотя энергия на моль не является необычно высокой, молекула намного легче других молекул. Энергия на килограмм водорода в два раза больше, чем у более обычных видов топлива, и это дает удельный импульс вдвое. Кроме того, реактивные двигатели, работающие на водороде, довольно легко построить - первый в истории турбореактивный двигатель работал на водороде. Кроме того, несмотря на то, что это не канальные двигатели, ракетные двигатели, работающие на водороде, нашли широкое применение.
Однако почти во всех остальных отношениях водород проблематичен. Обратной стороной водорода является его плотность; в газообразной форме баллоны непрактичны для полета, но даже в форме жидкого водорода он имеет плотность в одну четырнадцатую плотности воды. Он также является глубоко криогенным и требует очень значительной изоляции, которая не позволяет хранить его в крыльях. В конечном итоге транспортное средство окажется очень большим, и его будет трудно разместить в большинстве аэропортов. Наконец, чистый водород не встречается в природе и должен производиться либо посредством парового риформинга, либо дорогостоящим электролизом. Несколько экспериментальных самолетов с водородным двигателем летали с винтами, и были предложены реактивные двигатели, которые могут быть осуществимы.
Идея принадлежит Роберту П. Кармайкл в 1955 году утверждал, что двигатели, работающие на водороде, теоретически могли бы иметь гораздо более высокие характеристики, чем двигатели на углеводородном топливе, если бы для охлаждения поступающего воздуха использовался теплообменник. Низкая температура позволяет использовать более легкие материалы, больший массовый расход через двигатели и позволяет камерам сгорания впрыскивать больше топлива без перегрева двигателя.
Эта идея приводит к правдоподобным проектам, таким как реактивные двигатели SABRE, которые могут позволить одноступенчатые ракеты-носители для вывода на орбиту и ATREX, что могло бы позволить использовать реактивные двигатели до гиперзвуковых скоростей и больших высот для ускорителей для ракет-носителей. Евросоюз также изучает эту идею для достижения безостановочного антиподального сверхзвукового пассажирского движения на скорости 5 Махов (реактивные двигатели A2 ).
воздушный турбореактивный двигатель представляет собой разновидность комбинированного цикла реактивного двигателя. Базовая схема включает в себя газогенератор, который производит газ под высоким давлением, который приводит в действие узел турбина / компрессор, сжимающий атмосферный воздух в камеру сгорания. Затем эта смесь сжигается перед тем, как покинуть устройство через сопло и создать тягу.
Есть много разных типов турбореактивных двигателей. Различные типы обычно различаются по разделу газогенератора функциями двигателя.
Воздушные турбореактивные двигатели часто называют турбореактивными двигателями , турбореактивными ракетами , расширителями турбореактивных двигателей и другими другими. Нет никаких указаний на конкретное указание на конкретные концепты.
Чтобы указать RPM, или частоты вращения ротора реактивного двигателя обычно используются сокращения:
Во многих случаях вместо частоты вращения ротора (N 1, N 2) вместо выражения Об / мин на дисплеях кабины пилоты получают значения скорости, выраженные в процентах от расчетной скорости. Например, при полной мощности N 1 может составлять 101,5% или 100%. Это решение пользовательского интерфейса было принято с учетом человеческого фактора, поскольку значение с большей вероятностью заметят проблему с двузначным или трехзначным процентом (где 100% подразумевает номинальное число), чем с 5-значным числом оборотов в минуту.
