Войти
Реактивное движение - это движение объекта в одном направлении, создаваемое выбросом струи из жидкость в обратном направлении. По третьему закону Ньютона движущееся тело движется в направлении, противоположном струе. Реактивные двигатели, работающие по принципу реактивного движения, включают реактивный двигатель, используемый для тяги самолета, насос-реактивный двигатель, используемый для морская силовая установка, а также ракетный двигатель и плазменный двигатель, используемые для приведения в движение космического корабля. Биологические системы включают двигательные механизмы некоторых морских животных, таких как головоногие, морские зайцы, членистоногие и рыбы.
Реактивное движение создается некоторыми реактивными двигателями или животными при создании тяги быстро движущейся струей жидкости в соответствии с законами движения Ньютона. Это наиболее эффективно, когда число Рейнольдса велико, то есть движущийся объект относительно велик и проходит через среду с низкой вязкостью.
У животных наиболее эффективными являются струи. импульсный, а не непрерывный, по крайней мере, когда число Рейнольдса больше 6.
Удельный импульс (обычно сокращенно I sp) является мерой того, как в действительности ракета использует топливо или реактивный двигатель использует топливо. По определению, это общий импульс (или изменение импульса ), доставляемый на единицу потребляемого пороха, и размерный эквивалент генерируемая тяга, деленная на массовый расход топлива или массовый расход топлива. Если масса (килограмм, фунт-масса или снаряд ) используется в качестве единицы метательного взрывчатого вещества, то удельный импульс имеет единицы скорость. Если вместо этого используется вес (ньютон или фунт-сила ), то удельный импульс имеет единицы времени (секунды). Умножение скорости потока на стандартную силу тяжести (g0 ) преобразует удельный импульс из основы массы в основу веса.
Двигательная установка с более высоким удельным импульсом более эффективно использует массу топлива для создания прямой тяги. и, в случае ракеты, меньше топлива необходимо для данной дельта-v, согласно уравнению ракеты Циолковского. В ракетах это означает, что двигатель более эффективен при наборе высоты, расстояния и скорости. Эта эффективность менее важна в реактивных двигателях, которые используют крылья и используют внешний воздух для сгорания и несут полезные нагрузки, которые намного тяжелее топлива.
Удельный импульс включает вклад в импульс, создаваемый внешним воздухом, который был использован для горения и выбрасывается отработанным топливом. Реактивные двигатели используют внешний воздух и поэтому имеют гораздо более высокий удельный импульс, чем ракетные двигатели. Удельный импульс в единицах израсходованной массы топлива выражается в единицах измерения расстояния за время, что является искусственной скоростью, называемой «эффективной скоростью истечения». Это выше, чем фактическая скорость выхлопа, поскольку масса воздуха для горения не учитывается. Фактическая и эффективная скорость выхлопа в ракетных двигателях, не использующих воздух, одинаковы.
Удельный импульс обратно пропорционален удельному расходу топлива (SFC) соотношением I sp = 1 / (g o · SFC) для SFC в кг / (Н · с) и I sp = 3600 / SFC для SFC в фунтах / (фунт-сила · час).
Из определения удельной импульсной тяги в единицах СИ:
где V e - эффективная скорость выхлопа, а 
Реакционные двигатели создают тягу за счет вытеснения твердой или текучей среды реакционной массы ; реактивное движение применяется только к двигателям, использующим реактивную массу жидкости.
Реактивный двигатель - это реактивный двигатель, который использует окружающий воздух в качестве рабочего тела и преобразует его в горячий газ под высоким давлением, который расширяется. через одно или несколько сопел. Два типа реактивных двигателей, турбореактивный и турбовентиляторный, используют осевые компрессоры или центробежные компрессоры для повышения давления до сгорание и турбины для сжатия. Прямоточные воздушные двигатели работают только на высоких скоростях полета, поскольку в них отсутствуют компрессоры и турбины, в зависимости от динамического давления, создаваемого высокой скоростью (известного как сжатие поршня). Импульсные форсунки также не имеют компрессоров и турбин, но могут создавать статическую тягу и иметь ограниченную максимальную скорость.
Ракета способна работать в космическом вакууме, потому что вместо этого она зависит от транспортного средства, несущего собственный окислитель использования кислорода в воздухе или, в случае ядерной ракеты, нагревает инертное топливо (например, жидкий водород ), проталкивая его через ядерный реактор.
Плазменные двигатели ускоряют плазму с помощью электромагнитных средств.
Насосная струя, используемая для морской силовой установки, использует воду в качестве рабочей жидкости, нагнетаемой воздушным винтом, центробежный насос или их комбинация.
Головоногие, такие как кальмары, используют реактивную тягу для быстрого спасения от хищников ; они используют другие механизмы для медленного плавания. Струя создается путем выброса воды через сифон , который обычно сужается до небольшого отверстия, чтобы обеспечить максимальную скорость выдоха. Перед выдохом вода проходит через жабры, выполняя двойную функцию - дыхание и движение. Морские зайцы (брюхоногие моллюски) используют аналогичный метод, но без сложного неврологического механизма головоногих моллюсков они перемещаются несколько более неуклюже.
Некоторые костистые рыбы также развили реактивное движение, пропуская воду через
У некоторых личинок стрекоз реактивное движение достигается за счет вытеснения воды из специальной полости через задний проход. Учитывая небольшой размер организма, достигается большая скорость.
Гребешки и кардииды, сифонофоры, оболочники (например, сальпы ), и некоторые медузы также используют реактивный двигатель. Наиболее эффективными реактивными организмами являются сальпы, которые потребляют на порядок меньше энергии (на килограмм на метр), чем кальмары.
