Реактивный двигатель и основные свойства работы тепловых машин

-1- Знание зак она сохранения импульса во многих случаях даёт возможность выполнить расчёты результата взаимодействия те л , когда значения де йствующих сил неизвестны. Тепловой й называется устройство , которое преобразует энергию теплового движения в механическую эне ргию . Существуют два типа тепловых машин : нециклические тепловые машины и циклические т епловые машины . Ра ссмотрим принцип действ ия машин второго типа . В основе теоретичес кого обоснования тепловых машин лежит второй закон термодинамики , который утверждает : невозможно созда ть циклически работающий тепловой двигатель , единственным результатом действия которого п олучения от источника количества теплоты и превращение его полностью в механическ ую энергию . Чтобы тепловая машина могла ци клически работать , она обязательно должна вкл ючать : -Нагреватель. -Холодильник. -Рабочее тело. Принцип работы такой машины состоит в следующем : рабочее те ло , находясь в контакте с негревателем , получает от него в результате теплообмена количество теплоты Q 1 , нагреваясь до температуры T 1 . Затем контакт прерывается и рабо чее тело переходит в контакт с холодильни ком. В процессе перехода ра бочее тело совершает механическую работу A . Придя в контакт с холодильником , оно отдаёт ему не которое количество теплоты Q 2 и охлаждается . Затем рабочее тело переходит в контакт с нагревателем и процесс повторя ется . 1)*Для начала возмём для рассмотрени я прямоточный воздушно-реактивный двигатель . Он имеет наиболее простую схему работы. -2- Передний край трубки вбирает в себя воздух , - это воздухозаборник . Из сопла - задней части т рубки – выходят отработанные газы . Средняя часть камера сгорания. В камере сгорания горит воздушно-топ ливная смесь . Температура газа при этом по вышается , возрастает скорость его движения . Ра скалённые газы с силой выбрасываются через сопло , создавая реактивную тягу. Но ПВРД может работать если на вх оде имеется скоростной поток во здуха , но самолёт самостоятельно стартовать с таким двигателем не может . Его нужно предварите льно разогнать. Обычный самолёт разгоняется при помощи воздушного винта . Но ведь ведь таким винтом – пр опеллером можно разогнать и поток воздуха на входе двигателя . Так появился ТРД – турбореактивный двигатель . Чтобы запустит ь его к компрессору присоединяют стартёр , и компрессор создаёт первоначальный напор воз духа на входе . Затем уже начинает работать сам реактивный двигатель. На пути раскалённых газов они постави л и газовую турбину и соединили её с компрессором единым валом . Выходящие газ вращают турбину , соединённый с ней компре ссор нагнетает воздушный поток в камеру с горания , топливно-воздушная смесь горит , горячие газы вытекают из сопла , и цикл повторяе тся. С пом ощью мощного и компактного турбореактивного самолёты очень скоро превысил и скорость звука . Тяга турбореактивного двига теля может быть увеличена путём дополнительно го сгорания топлива в форсажной камере , ра сположенной между турбиной и реактивным сопло м. Одн ако такие двигатели не всегда выгодны экономически . Для огромных транспорт ных самолётов , которые летают со скоростями 650-700 км /ч и поднимают в воздух одновремен но десятки тонн груза , лучше использовать турбовинтовые двигатели – ТВД . Турбина может вращат ь и обычный воздушный ви нт . Для этого нужно удлинить вал , соединяю щий её с компрессором , добавить -3- редуктор , который снизит частоту вращения винта (иначе воздушный поток станет срываться с лопас тей и пропеллер в основном будет вращатьс я вхолостую ). 2) *Рассмотрим в качестве примера действие реактивного двигател я . При сгорании топлива газы , нагретые до высокой температуры , выбрасываются из сопла ракеты со скоростью v . Ракета и выбрасываемые её двигателем газы взаимодейст вуют между собой . На основании зак она сохранения импульса при отсутствии внешних сил сумма векторов импульсов взаимодействующ их тел остаётся постоянной . До начала рабо ты двигателей импульс ракеты и горючего б ыл равен нулю ; следовательно , и после включения двигат елей сумма векторов импульса ракеты и импульса истекающих газов равна нулю : MV + MV = 0 , Где М – масса ракеты ; V – скоро сть ракеты ; m – масса выброшенных газов ; v – скорос ть истечения газов. Отсюда получаем MV = - mv . А для модуля V скорости ракеты имеем V =( m / M ) v . Эта форм ула применима для вычисления модуля ско рости V р акеты при условии небольшого изменения массы M ракеты в результате работы её двигателей . Реактивный двигатель обладает многими замечательными особ енностями , но главная из них заключается в следующем . Ракете для движения не н ужны ни земля , ни вода , ни воздух , так как она движется в результате взаимодейс твия с газами , образующимися при сгорании топлива . Поэтому ракета может двигаться в безвоздушном пространстве. -4- К . Э . Циолковский – основоположник теории ко с мических полётов . Научное доказательство возможности использования ракеты для полётов в космическое пространство , за пределы земной атмосферы и к другим планетам Солнечной системы было дано впервые русским учёным и изобретателем Константином Эдуардовичем Ц иолковск им. * : 1)-Описание реактивн ого двигателя. 2)-Оп исание в формулах реактивного двигателя. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА : 1) Энциклопедический Словарь Юного Техника Автор : Зубков.Б.В. Чумаков.С.В. 2) Тепловые Явления В Технике Авто р : Билимович.Б.Ф. 3) Физика Автор : Кабардин.О.Ф. 4)Физика Автор : Евфремов.А.П. Кутузов.Ю.А.