рефераты, курсовые, дипломы >>> астрономия, авиация, космонавтика

 

История появления реактивной авиации

 

Содержание.

1.Введение……………………………………………………………………………………………………

2.Принцип работы и классификация реактивных двигателей……………………………………………………………………………………………

3.короткая история развития реактивной авиации………

4.Применение реактивной техники в гражданской авиации……………………………………………………………………

5.Заключение………………………………………………………………………………………………

Часть 1. Введение.

История авиации характеризуется непрекращающейся борьбой за повышение скорости полета самолетов. Первый официально зарегистрированный мировой рекорд скорости, установленный в 1906 году, составлял всего 41,3 километра в час. К 1910 году скорость наилучших самолетов возросла до 110 км в час. Построенный на Русско-Балтийском заводе еще в начальный период первой мировой войны самолет-истребитель РБВЗ-16 владел наибольшей скоростью полета – 153 километра в час. А к началу второй мировой войны уже не отдельные машины – тыщи самолетов летали со скоростями, превышавшими 500 км в час.

Из механики понятно, что мощность, нужная для обеспечения движения самолета, равна произведению силы тяги на его скорость. Таковым образом, мощность растет пропорционально кубу скорости. Следовательно, чтоб увеличить скорость полета винтомоторного самолета в два раза нужно повысить мощность его двигателей в восемь раз. Это ведет к возрастанию веса силовой установки и к значительному увеличению расхода горючего. Как показывают расчеты, для удвоения скорости самолета, ведущего к увеличению его веса и размеров, необходимо повысить мощность поршневого мотора в 15-20 раз.

Но начиная со скорости полета 700-800 км в час и по мере приближения её к скорости звука сопротивление воздуха возрастает еще более резко. Не считая того, коэффициент полезного деяния воздушного винта довольно высок только при скоростях полета, не превышающих 700-800 км в час. С дальнейшим ростом скорости он резко снижается. Поэтому, несмотря на все старания авиаконструкторов, даже у наилучших самолетов- истребителей с поршневыми моторами мощностью 2500-3000 лошадиных сил наибольшая скорость горизонтального полета не превосходила 800 км в час.

Как видим, для освоения огромных высот и дальнейшего роста скорости был нужен новый авиационный двигатель, тяга и мощность которого с увеличением скорости полета не падали бы, а возрастали.

И таковой двигатель был создан. Это – авиационный реактивный двигатель.
Он был существенно мощнее и легче громоздких винтомоторных установок.
внедрение этого мотора в конце концов позволило авиации перешагнуть звуковой барьер.

Часть 2. Принцип работы и классификация реактивных двигателей.

чтоб понять принцип работы реактивного мотора, вспомним, что происходит при выстреле из хоть какого огнестрельного орудия. Каждому, кто стрелял из ружья либо пистолета, понятно действие отдачи. В момент выстрела пороховые газы с большой силой умеренно давят во все стороны. Внутренние стены ствола, дно пули либо снаряда и дно гильзы, удерживаемой затвором, испытывают это давление.

Силы давления на стены ствола взаимно уравновешиваются. Дав-ление пороховых газов на пулю (снаряд) вы-брасывает её из вин-товки (орудия), а дав-ление газов на дно гильзы и является при-чиной отдачи (рис.1).

Отдачу просто сделать и источником непрерывного движения. Вообразим себе, к примеру, что мы поставили на легкую тележку станковый пехотный пулемет. Тогда при непрекращающейся стрельбе из пулемета она покатится под влиянием толчков отдачи в сторону, противоположную направлению стрельбы.

На таком принципе и основано действие реактивного мотора.
Источником движения в реактивном двигателе служит реакция либо отдача газовой струи.

В закрытом сосуде находится сжатый газ

(рис.2А). Давление газа умеренно распределяется на стены сосуда, который при этом остается неподвижным. Но если удалить одну из торцовых стен сосуда, то сжатый газ, стремясь расшириться, начнет скоро вытекать из отверстия наружу.

Давление газа на противоположную по отношению к отверстию стенку уже не будет уравновешиваться, и сосуд, если он не закреплен, начнет двигаться
(рис.2Б). принципиально отметить, что чем больше давление газа, тем больше скорость его истечения, и тем быстрее будет двигаться сосуд.

Для работы реактивного мотора довольно сжигать в резервуаре порох либо другое горючее вещество. Тогда лишнее давление в сосуде вынудит газы непрерывно вытекать в виде струи товаров сгорания в атмосферу со скоростью тем большей, чем выше давление внутри самого резервуара и чем меньше давление снаружи. Истечение газов из сосуда происходит под влиянием силы давления, совподающей с направлением выходящей через отверстие струи.
Следовательно безизбежно покажется и другая сила равной величины и противоположного направления. Она-то и принудит резервуар двигаться. Эта сила носит заглавие силы реактивной тяги.

Все реактивные двигатели можно подразделить на несколько главных классов . Рассмотрим группировку реактивных двигателей по роду используемого в них окислителя (рис.3).

В первую группу вхо-дят реактивные двигатели с своим окислителем, так называемые ракетные двигатели. Эта группа в свою очередь состоит из двух классов: ПРД – пороховых реактивных дви- гателей и ЖРД – жидкостных реактивных двигателей.

В пороховых реактив-ных двигателях топливо од-новременно содержит горю-чее и нужный для его сгорания окислитель. Прос-тейшим ПРД является отлично всем популярная фейерве-рочная ракета. В таком двигателе порох сгорает в течение нескольких секунд либо даже долей секунды. Развиваемая при этом реактивная тяга достаточно значительна.

Запас топлива ограничен объемом камеры сгорания.

В конструктивном отношении ПРД только прост. Он может применяться как непродолжительно работающая, но создающая все же довольно огромную силу тяги установка.

В жидкостных реактивных двигателях в состав топлива в состав топлива входит какая-или горючая жидкость (традиционно керосин либо спирт) и жидкий кислород либо какое-нибудь кислородосодержащее вещество (к примеру, перекись водорода либо азотная кислота). Кислород либо заменяющее его вещество, нужное для сжигания горючего, принято именовать окислителем. При работе
ЖРД горючее и окислитель непрерывно поступают в камеру сгорания; продукты сгорания извергаются наружу через сопло.

Жидкостный и пороховой реактивные двигатели, в различие от других, способны работать в безвоздушном пространстве.

Вторую группу образуют воздушно-реактивные двигатели – ВРД, использующие окислитель из воздуха. Они в свою очередь разделяются на три класса: прямоточные ВРД (ПВРД), пульсирующие ВРД (ПуВРД), и турбореактивные двигатели (ТРД).

В прямоточном (либо бескомпрессорном) ВРД го-рючее сжигается в камере сгорания в атмосферном воздухе, сжатом своим своим скоростным на- пором (рис.4). Сжатие воз-духа осуществляется по за-кону Бернулли. Согласно этому закону, при движении воды либо газа по расширяющемуся каналу ско- рость струи миниатюризируется, что ведет к увеличению дав-ления газа либо воды.

Для этого в ПВРД предусмотрен диффузор – расширяющийся канал, по которому атмосферный воздух попадает в камеру сгорания.

Площадь выходного сечения сопла традиционно существенно больше площади входного сечения диффузора. Не считая того по поверхности диффузора давление распределяется по другому и имеет огромные значения, чем на стенах сопла. В итоге деяния всех этих сил возникает реактивная тяга.

КПД прямоточного ВРД при скорости полета 1000 км в час равен приблизительно 8-9%. А при увеличении данной скорости в 2 раза КПД в ряде случаев может достигнуть 30% - выше, чем у поршневого авиадвигателя. Но нужно заметить, что ПВРД владеет существенным недочетом: таковой двигатель не дает тяги на месте и не может, следовательно, обеспечить самостоятельный взлет самолета.

Сложнее устроен турбореактивный двигатель (ТРД). В полете встречный воздух проходит через переднее входное отверстие к компрессору и сжимается в несколько раз (рис.5). Сжатый компрессором воздух попадает в камеру сгорания, куда впрыскивается жидкое горючее (традиционно керосин); образующиеся при сгорании данной смеси газы подаются к лопаткам газовой турбины.

Диск турбины за-креплен на одном валу с колесом компрессора, поэтому горячие газы, проходящие через турби-ну, приводят её во вра-щение совместно с компрес-сором. Из турбины газы попадают в сопло. Тут давление их падает, а скорость растет. Выходящая из мотора газовая струя создает реактивную тягу.

В различие от прямоточного ВРД турбореактивный двигатель способен развивать тягу и при работе на месте. Он может без помощи других обеспечить взлет самолета. Для запуска ТРД используются особые пусковые устройства: электростартеры и газотурбостартеры.

Экономичность ТРД на дозвуковых скоростях полета намного выше, чем прямоточного ВРД. И лишь на сверхзвуковых скоростях порядка 2000 км в час расход горючего для обоих типов двигателей становится приблизительно одинаковым.

Часть 3. короткая история развития реактивной авиации.

Самым известным и более обычным реактивным двигателем является пороховая ракета, много веков назад изобретенная в старом Китае.
Естественно, что пороховая ракета оказалась первым реактивным двигателем, который попробовали употреблять в качестве авиационной силовой установки.

В самом ночале 30-х годов в СССР развернулись работы, связанные с созданием реактивного мотора для летательных аппаратов. Русский инженер Ф.А.Цандер еще в 1920 году высказал идею высотного ракетного самолета. Его двигатель “ОР-2”, работавший на бензине и жидком кислороде, предназначался для установки на опытный самолет.

В Германии при участии инженеров Валье, Зенгера, Опеля и Штаммера начиная с 1926 года систематически производились опыты с пороховыми ракетами, устанавливавшимися на кар, велик, дрезину и, наконец, на самолет. В 1928 году были получены первые практические результаты: ракетный кар показал скорость около 100 км/час, а дрезина – до 300 км/час. В июне того же года был осуществлен первый полет самолета с пороховым реактивным двигателем. На высоте 30 м. Этот самолет пролетел 1,5 км., Продержавшись в воздухе всего одну минуту. Спустя немногим более года полет был повторен, причем была достигнута скорость полета 150 км/час.

К концу 30-х годов нашего века в различных странах велись исследовательские, конструкторские и экспериментальные работы по созданию самолетов с реактивными двигателями.

В 1939 году в СССР состоялись летные тесты прямоточных воздушно- реактивных двигателей (ПВРД) на самолете “И-15” конструкции
Н.Н.Поликарпова. ПВРД конструкции И.А.Меркулова были установлены на нижних плоскостях самолета в качестве дополнительных моторов. Первые полеты проводил опытный летчик-испытатель П.Е.Логинов. На заданной высоте он разгонял машину до наибольшей скорости и включал реактивные двигатели.
Тяга дополнительных ПВРД увеличивала максимальную скорость полета. В 1939 году были отработаны надежный запуск мотора в полете и устойчивость процесса горения. В полете летчик мог не один раз включать и выключать двигатель и регулировать его тягу. 25 Января 1940 года после заводской отработки двигателей и проверки их сохранности во многих полетах состоялось официальное испытание - полет самолета с ПВРД. Стартовав с
Центрального аэродрома имени Фрунзе в Москве, летчик Логинов включил на маленький высоте реактивные двигатели и сделал несколько кругов над районом аэродрома.

Эти полеты летчика Логинова в 1939 и 1940 годах были первыми полетами на самолете со вспомогательными ПВРД. Вслед за ним в испытании этого мотора приняли роль летчики-испытатели Н.А.Сопоцко, А.В.Давыдов и
А.И.Жуков. Летом 1940 года эти двигатели были установлены и испытаны на истребителе И-153 “Чайка” конструкции Н.Н.Поликарпова. Они повышали скорость самолета на 40-50 км/час.

но при скоростях полета, которые могли развивать винтовые самолеты, дополнительные бескомпрессорные ВРД расходовали совсем много горючего. Есть у ПВРД еще один принципиальный недочет: таковой двигатель не дает тяги на месте и не может, следовательно, обеспечить самостоятельный взлет самолета. Это значит, что самолет с схожим двигателем обязан быть непременно обеспечен какой-или вспомогательной стартовой силовой установкой, к примеру винтомоторной, по другому ему не подняться в воздух.

В конце 30-х – начале 40-х годов нашего столетия разрабатывались и испытывались первые самолеты с реактивными двигателями остальных типов.

Один из первых полетов человека на самолете с жидкостным реактивным двигателем (ЖРД) был также совершен в СССР. Русский летчик В.П.Федоров в феврале 1940 года испытал в воздухе ЖРД отечественной конструкции. Летным испытаниям предшествовала крупная подготовительная работа. Спроектированный инженером Л.С.Душкиным ЖРД с регулируемой тягой прошел всесторонние заводские тесты на щите. Потом его установили на планер конструкции
С.П.Королева. После того, как двигатель удачно прошел наземные тесты на планере, приступили к летным испытаниям. Реактивный самолет отбуксировали обыденным винтовым самолетом на высоту 2 км. На данной высоте летчик Федоров отцепил трос и, отлетев на некое расстояние от самолета- буксировщика, включил ЖРД. Двигатель устойчиво работал до полного израсходования топлива. По окончании моторного полета летчик благополучно спланировал и приземлился на аэродроме.

Эти летные тесты явились принципиальной ступенью на пути сотворения скоростного реактивного самолета.

скоро русский конструктор В.Ф.Болховитинов спроектировал самолет, на котором в качестве силовой установки был использован ЖРД Л.С.Душкина.
Несмотря на трудности военного времени, уже в декабре 1941 года двигатель был построен. Параллельно создавался и самолет. Проектирование и постройка этого первого в мире истребителя с ЖРД были завершены в рекордно маленький срок: всего за 40 дней. Сразу шла подготовка и к летным испытаниям.
Проведение первых испытаний в воздухе новой машины, получившей марку “БИ”, было возложено на летчика-испытателя капитана Г.Я.Бахчиванджи.

15 мая 1942 года состоялся первый полет боевого самолета с ЖРД. Это был маленький остроносый самолет-моноплан с убирающимся в полете шасси и хвостовым колесом. В носовом отсеке фюзеляжа помещались две пушки калибром
20 мм, боезапас к ним и радиоаппаратура. Далее были расположены кабина пилота, закрытая фонарем, и топливные баки. В хвостовой части находился двигатель. Полетные тесты прошли удачно.

В годы Великой Отечественной войны русские авиаконструкторы работали и над другими типами истребителей с ЖРД. Конструкторский коллектив, руководимый Н.Н.Поликарповым, создал боевой самолет “Малютка”. Другой коллектив конструкторов во главе с М.К.Тихонравовым разработал реактивный истребитель марки “302”.

Работы по созданию боевых реактивных самолетов обширно проводились и за рубежом.

В июне 1942 года состоялся первый полет германского реактивного истребителя-перехватчика “Ме-163” конструкции Мессершмитта (рис.6). Лишь девятый вариант этого самолета был запущен в серийное создание в 1944 году.

в первый раз этот самолет с ЖРД был применен в боевой обстановке в середине
1944 года при вторжении союзни-ческих войск во Францию. Он предназначался для борьбы с бомбардировщиками и истре-бителями противника над германской территорией. Само-лет представлял собой моноплан без горизонталь-ного хвостового оперения, что оказалось вероятным благодаря большой стрело- видности крыла.

Фюзеляжу была придана обтекаемая форма. Наружные поверхности самолета были совсем гладкие. В носовом отсеке фюзеляжа располагалась ветрянка для привода генератора электросистемы самолета. В хвостовой части фюзеляжа устанавливался двигатель – ЖРД с тягой до 15 кН. Меж корпусом мотора и обшивкой машины имелась огнеупорная прокладка. Баки с горючим были размещены в крыльях, а с окислителями – внутри фюзеляжа. Обыденного шасси на самолете не было. Взлет происходил с помощью специальной стартовой тележки и хвостового колеса. Сходу же после взлета эта тележка сбрасывалась, а хвостовое колесо убиралось вовнутрь фюзеляжа. Управление самолетом производилось посредством руля поворота, установленного, как традиционно, за килем, и размещенных в плоскости крыла рулей высоты, которые сразу являлись и элеронами. Посадка производилась на стальную посадочную лыжу длиной около 1,8 метра с полозом шириной 16 см. Традиционно самолет взлетал, используя тягу установленного на нем мотора. Но по плану конструктора была предусмотрена возможность использования подвесных стартовых ракет, которые сбрасывались после взлета, а также возможность буксировки иным самолетом до подходящей высоты. При работе ЖРД в режиме полной тяги самолет мог набирать высоту практически по вертикали. Размах крыльев самолета составлял 9,3 метра, его длина – около 6 метров. Полетный вес при взлете был равен 4,1 тонны, при посадке – 2,1 тонны; следовательно, за все время моторного полета самолет становился практически вдвое легче – расходовал приблизительно 2 тонны топлива. Длина разбега была более 900 метров, скороподъемность – до 150 метров в секунду. Высоту в 6 км самолет достигал через 2,5 минуты после взлета. Потолок машины был 13,2 километра.
При непрерывной работе ЖРД полет длился до 8 минут. Традиционно по достижении боевой высоты двигатель работал не непрерывно, а периодически, причем самолет то планировал, то разгонялся. В итоге общественная длительность полета могла быть доведена до 25 минут и даже более. Для такового режима работы характерны значимые ускорения: при включении ЖРД на скорости 240 км в час самолет достигал скорости 800 км в час спустя 20 секунд (за это время он пролетал 5,6 км со средним ускорением 8 метров в секунду квадрат). У земли этот самолет развивал максимальную скорость 825 км в час, а в интервале высот 4-12 км его наибольшая скорость возрастала до 900 км в час.

В тот же период в ряде государств велись интенсивные работы по созданию воздушно-реактивных двигателей (ВРД) разных типов и конструкций. В
русском Союзе, как уже говорилось, испытывался прямоточный ВРД, установленный на самолете-истребителе.

В Италии в августе 1940 года был совершен первый 10-минутный полет реактивного самолета-моноплана “Кампини-Капрони СС-2” (рис.7). На этом самолете был установлен так называемый мотокомпрессорный ВРД (этот тип ВРД не рассматривался в обзоре реактивных двигате-лей, так как он оказался невыгодным и распространения не получил). Воздух входил через особое отверстие в передней части фюзеляжа в трубу переменного сечения, где поджимался компрессором, который получал вращение от расположенного позади звез-дообразного поршневого авиа-мотора мощностью 440 лошади-ных сил.

потом сгусток сжатого воздуха омывал этот поршневой мотор воздушного остывания и несколько нагревался. Перед поступлением в камеру сгорания воздух смешивался с выхлопными газами от этого мотора. В камере сгорания, куда впрыскивалось топливо, в итоге его сжигания температура воздуха повышалась еще больше.

Газовоздушная смесь, вытекавшая из сопла в хвост-овой части фюзеляжа, созда- вала реактивную тягу данной силовой установки. Площадь выходного сечения реактивно-го сопла регулировалась пос- редством конуса, могущего передвигаться вдоль оси сопла. Кабина пилота распо- лагалась вверху фюзеляжа над трубой для потока воздуха, проходящей через весь фюзе- ляж. В ноябре 1941 года на этом самолете был совершен перелет из Милана в Рим (с промежуточной посадкой в Пизе для заправки горючим), длившийся 2,5 часа, причем средняя скорость полета составила 210 км в час.

Как видим, реактивный самолет с двигателем, выполненным по таковой схеме, оказался плохим: он был лишен главенствующего свойства реактивного самолета – способности развивать огромные скорости. К тому же расход горючего у него был очень велик.

В мае 1941 года в Англии состоялся первый испытательный полет экспериментального самолета Глостер “Е-28/39” с ТРД с центробежным компрессором конструкции Уиттла (рис.8).

При 17 тыщах оборо-тов в минуту этот двигатель развивал тягу около
3800 ньютонов. Экспериментальный самолет представлял собой одноместный истребитель с одним ТРД, расположенным в фюзеляже позади кабины пило-та.
Самолет имел убирающееся в полете трехколесное шасси.

Полтора года спустя, в октябре 1942 года, было проведено первое летное испытание американского реактивного самолета-истребителя “Эркомет” Р-59А с двумя ТРД конструкции Уиттла (рис.9). Это был моноплан со среднерасположенным крылом и с высокоустановленным хвостовым оперением.

Носовая часть фюзеляжа была сильно вынесена вперед. Самолет был обустроен трехко-лесным шасси; полетный вес машины составлял практически 5 тонн, потолок – 12 километ-ров. При летных испытаниях была достигнута скорость 800 км в час.

посреди остальных самолетов с ТРД этого периода следует отметить истребитель Глостер “Метеор”, первый полет которого состоялся в 1943 году.
Этот одноместный цельнометаллический моноплан оказался одним из более успешных реактивных самолетов-истребителей того периода. Два ТРД были установлены на низкорасположенном свободнонесущем крыле. Серийный боевой самолет развивал скорость 810 км в час. Длительность полета составляла около 1,5 часов, потолок – 12 км. Самолет имел 4 автоматические пушки калибра 20 мм. Машина владела хорошей маневренностью и управляемостью на всех скоростях.

Этот самолет был первым реактивным истребителем, применявшемся в боевых воздушных операциях союзной авиации в борьбе против германских самолетов-снарядов “V-1” в 1944 году. В ноябре 1941 года на особом рекордном варианте данной машины был установлен мировой рекорд скорости полета – 975 км в час.

Это был первый офици-ально зарегистрированный рекорд, установленный на реактивном самолете. Во время этого рекордного полета ТРД развивали тягу приблизительно по 16 килоньютонов каждый, а потребление горю-чего соответствовало расходу приблизительно 4,5 тыщи л в час.

В годы второй мировой войны несволько типов боевых самолетов с ТРД было создано и испытано в Германии. Укажем на двухмоторный истребитель
“Ме-262” (рис.10), Развивавший максимальную скорость 850-900 км в час (в зависимости от высоты полета) и четырехмоторный бомбардировщик
“Арадо-234” (рис.11).

Истребитель “Ме-262” был более отработанной и доведенной конструкцией посреди бессчетных типов германских реактивных машин периода второй мировой вой-ны. Боевая машина была вооружена четырьмя автома- тическими пушками калибром 30 мм.

На заключительном этапе Великой Отечественной войны в феврале 1945 года трижды Герой русского Союза И.Кожедуб в одном из воздушных боев над территорией Германии в первый раз сбил реактивный самолет неприятеля – “Ме-262”. В этом воздушном поединке решающим оказалось преимущество в маневренности, а не в скорости (наибольшая скорость винтового истребителя “Ла-5” на высоте
5 км была равна 622 километра в час, а реактивного истребителя “Ме-
262” на той же высоте – около 850 км в час).

Интересно отметить, что первые германские реактивные самолеты оснащались
ТРД с осевым компрессором, причем наибольшая тяга мотора была менее 10 килоньютонов. В то же время английские реактивные истребители были оборудованы ТРД с центробежным компрессором, развивающим приблизительно вдвое огромную тягу.

Уже в начальный пе-риод развития реактивных машин прежние знакомые формы самолетов претер-певали более либо менее значимые конфигурации.
очень особенно смотрелся, к примеру, английский ре-активный истребитель
“Вампир” (рис.12) Двухба-лочной конструкции.

Еще более непривычным для глаза был экспериментальный английский реактивный самолет “Летающее крыло” (рис.13). Этот бесфюзеляжный и бесхвостый самолет был выполнен в виде крыла, в котором располагались экипаж, горючее и т.Д. Органы стабилизации и управления также были установлены на самом крыле. Достоинством данной схемы является малое лобовое сопротивление. Известные трудности представляет решение трудности стойкости и управляемости “Летающего крыла”.

При разработке этого самолета ожидалось, что стреловидность крыла дозволит добиться большой стойкости в полете при одновременном существенном уменьшении сопротивления. Британская авиационная компания “Де-Хевиленд”, построившая самолет, предполагала употреблять его для исследования явлений сжимаемости воздуха и стойкости полета при огромных скоростях. Стреловидность крыла этого цельнометаллического самолета составляла 40 градусов.

Силовая установка состояла из одного ТРД. На концах крыльев в особых обтекателях находились противоштопорные парашюты.

В мае 1946 года самолет “Летающее крыло” быс в первый раз испытан в пробном полете. А в сентябре того же года во время еще одного испытательного полета он потерпел аварию и разбился. Пилотировавший его летчик катастрофически умер.

В нашей стране в годы Великой Отечественной войны начались обширные исследовательские работы по созданию боевых самолетов с ТРД. Война ставила задачку – сделать самолет-истребитель, владеющий не лишь большой скоростью, но и значимой продолжительностью полета: ведь разработанные реактивные истребители с ЖРД имели очень малую длительность полета – всего 8-15 минут. Были разработаны боевые самолеты с комбинированной силовой установкой – винтомоторной и реактивной. Так, к примеру, истребители
“Ла-7” и “Ла-9” были снабжены реактивными ускорителями.

Работа над одним из первых русских реактивных самолетов началась еще в 1943-1944 годах. Эта боевая машина создавалась конструкторским коллективом, возглавляемым генералом инженерно-авиационной службы Артемом
Ивановичем Микояном. То был истребитель “И-250” с комбинированной силовой установкой, которая состояла из поршневого авиадвигателя жидкостного остывания типа “ВК-107 А” с воздушным винтом и ВРД, компрессор которого получал вращение от поршневого мотора. Воздух поступал в воздухозаборник под валом винта, проходил по каналу под кабиной летчика и поступал в компрессор ВРД. За компрессором были установлены форсунки для подачи топлива и запальная аппаратура. Реактивная струя выходила через сопло в хвостовой части фюзеляжа. Свой первый полет “И-250” сделал еще в марте
1945 года. Во время летных испытаний была достигнута скорость, существенно превышающая 800 км в час.

скоро этот же коллектив конструкторов создал реактивный истребитель
“МИГ-9”. На нем устанавливались два ТРД типа “РД-20”. Каждый двигатель развивал тягу до 8800 ньютонов при 9,8 тыщах оборотов в минуту. Двигатель типа “РД-20” с осевым компрессором и регулируемым соплом имел кольцевую камеру сгорания с шестнадцатью горелками вокруг форсунок для впрыска топлива. 24 Апреля 1946 года летчик-испытатель А.Н.Гринчик сделал на самолете “МИГ-9” первый полет. Как и самолет “БИ”, эта машина не достаточно различалась по собственной конструктивной схеме от поршневых самолетов. И все же замена поршневого мотора реактивным двигателем повысила скорость приблизительно на 250 км в час. Наибольшая скорость “МИГ-9” превосходила 900 км в час. В конце 1946 года эта машина была запущена в серийное создание.

В апреле 1946 года был совершен первый полет на реактивном истребителе конструкции А.С.Яковлева. Для облегчения перехода к производству этих самолетов с ТРД был использован серийный винтовой истребитель “Як-3”, у которого передняя часть фюзеляжа и средняя часть крыла были переделаны под установку реактивного мотора. Этот истребитель применялся как реактивный тренировочный самолет наших ВВС.

В 1947-1948 годах прошел летные тесты русский реактивный истребитель конструкции А.С.Яковлева “Як-23” (рис.14), Который владел более высокой скоростью.

Это было достигнуто благодаря установке на нем турбореактивного мотора типа “РД-500”, который раз-вивал тягу до 16 кило-ньютонов при
14,6 тыщах оборотов в минуту. “Як-23” представлял собой одномест-ный цельнометаллический мо-ноплан со среднерасположен-ным крылом.

При разработке и испытании первых реактивных самолетов наши конструкторы столкнулись с новыми неуввязками. Оказалось, что одного роста тяги мотора еще недостаточно для воплощения полета со скоростью, близкой к скорости распространения звука. Исследования сжимаемости воздуха и условий возникновения скачков уплотнения проводились русскими учеными начиная с
30-х годов. В особенности большой размах они заполучили в 1942-1946 годах после летных испытаний реактивного истребителя “БИ” и остальных наших реактивных машин. В итоге этих исследований уже к 1946 году был поставлен вопрос о коренном изменении аэродинамической схемы высокоскоростных реактивных самолетов. Встала задачка сотворения реактивных самолетов со стреловидным крылом и оперением. Наряду с этим появились и смежные задачки – потребовалась новая механизация крыла, другая система управления и т.Д.

напористая творческая работа научно-исследова-тельских, конструкторских и производственных коллективов увенчалась фуррором: новейшие отечественные реактивные самолеты ни в чем не уступали мировой авиационной технике того периода. Посреди скоростных реактивных машин, созданных в СССР в
1946-1947 годах, выделяется своими высокими летно-тактическими и эксплуатационными чертами реактивный истребитель конструкции
А.И.Микояна и М.И.Гуревича “МИГ-15” (рис.15), Со стреловидным крылом и оперением. Применение стреловидного крыла и оперения повысило скорость горизонтального полета без существенных конфигураций его стойкости и управляемости. Увеличению скорости самолета во многом способствовало также повышение его энерговооруженности: на нем был установлен новый ТРД с центробежным компрессором “РД-45” с тягой около 19,5 килоньютонов при 12 тыщах оборотов в минуту. Горизонтальная и вертикальная скорости данной машины превосходили все достигнутое ранее на реактивных самолетах.

В испытаниях и доводке самолета воспринимали роль летчики-испытатели Герои

русского Союза И.Т.Иващен-ко и

С.Н.Анохин. Самолет имел отличные летно- тактичес-кие данные и был прост в эксплуатации. За исключи-тельную выносливость, прос-тоту в техническом обслу-живании и легкость в управ-лении он получил прозвище “самолет-солдат”.

Конструкторское бюро, работающее под управлением С.А.Лавочкина, сразу с выпуском “МИГ-15” создало новый реактивный истребитель “Ла-
15”. Он имел стреловидное крыло, расположенное над фюзеляжем. На нем было массивное бортовое вооружение. Из всех существовавших тогда истребителей со стреловидным крылом “Ла-15” имел наименьший полетный вес. Благодаря этому самолет “Ла-15” с двигателем “РД-500”, имевшим меньшую тягу, чем двигатель
“РД-45”, установленный на “МИГ-15”, владел приблизительно таковыми же летно- тактическими данными, как и “МИГ-15”.

Стреловидность и особый профиль крыльев и оперения реактивных самолетов резко уменьшили сопротивление воздуха при полетах со скоростью распространения звука. Сейчас на волновом упадке сопротивление возрастало уже не в 8-12 раз, а всего в 2-3 раза. Это подтвердили и первые сверхзвуковые полеты русских реактивных самолетов.

Часть 4. Применение реактивной техники в гражданской авиации.

скоро реактивные двигатели стали устанавливаться и на самолетах гражданской авиации.

В 1955 году за рубежом начал эксплуатироваться многоместный пассажирский реактивный самолет “Комета-1”. Эта пассажирская машина с четырьмя ТРД владела скоростью около 800 км в час на высоте 12 км. Самолет мог перевозить 48 пассажиров.

Дальность полета сос-тавляла около 4 тыщ кило-метров. Вес с пассажирами и полным запасом горючего составлял 48 тонн. Размах крыльев, имеющих небольшую стреловидность и относи-тельно узкий профиль, - 35 метров. Площадь крыльев – 187 квадратных метров, длина самолета – 28 метров. Но после крупной аварии этого самолета в Средизем-ном море его эксплуатация была прекращена. Скоро стал употребляться конст-руктивный вариант этого самолета – “Комета-3” (рис.16).

Представляют энтузиазм данные об американском пассажирском самолете с четырьмя турбовинтовыми двигателями Локхид “Электра”, расчитанном на 69 человек (включая экипаж из двух пилотов и бортинженера). Число пассажирских мест могло быть доведено до 91. Кабина герметизирована, входная дверь двойная. Крейсерская скорость данной машины – 660 км в час. Вес пустого самолета – 24,5 тонн, полетный вес – 50 тонн, в том числе 12,8 тонн горючего для рейса и 3,2 тонны запасного горючего. Заправка и сервис самолета на промежуточных аэродромах занимали 12 минут. Выпуск самолета был начат в 1957 году.

Американская компания “Боинг” с 1954 года проводила тесты самолета
“Боинг-707” с четырьмя ТРД. Скорость самолета – 800 км в час, высота полета – 12 км, дальность – 4800 км. Этот самолет был предназначен для использования в военной авиации в качестве “воздушного танкера” – для заправки боевых самолетов горючим в воздухе, но мог быть переоборудованным и для внедрения в гражданской транспортной авиации. В последнем случае на машине могло быть установлено 100 пассажирских мест.

В 1959 году началась эксплуатация французского пассажирского самолета
“Каравелла”. У самолета был круглый фюзеляж диаметром 3,2 метра, в котором был оборудован герметизированный отсек длиной 25,4 метра. В этом отсеке располагалась пассажирская кабина на 70 мест. Самолет имел стреловидное крыло, скошенное назад под углом 20 градусов. Взлетный вес самолета – 40 тонн. Силовая установка состояла из двух ТРД с тягой по 40 килоньютонов каждый. Скорость самолета была около 800 км в час.

В СССР уже в 1954 году на одной из воздушных авиалиний доставка срочных грузов и почты производилась скоростными реактивными самолетами “Ил-
20”(рис.17).

С весны 1955 года реактивные почтово-грузовые самолеты “Ил-20” начали курсировать на воздушной трассе Москва-Новосибирск. На борту самолетов – матрицы столичных газет. Благодаря использованию этих самолетов обитатели Ново- сибирска получали московс-кие газеты в один день с москвичами.

На авиационном празднике 3 июля 1955 года на Тушинском аэродроме под
Москвой в первый раз был показан новый реактивный пассажирский самолет конструкции А.Н.Туполева “ТУ-104”(рис.18).

Этот самолет с двумя ТРД тягой по 80 килоньютонов каждый имел хорошие аэродинамические формы. Он мог перевозить 50 пассажиров, а в туристическом варианте – 70. Высота полета превосходила 10 км, полетный вес – 70 тонн. Самолет имел прекрасную звуко- и теплоизоляцию. Машина была герметична, воздух в салон отбирался от компрессоров ТРД. В случае отказа одного ТРД самолет мог продолжать полет на другом. Дальность беспосадочного перелета составляла 3000-3200 км. Скорость полета могла достигать
1000 км в час.

15 сентября 1956 года самолет Ту-104 сделал первый регулярный рейс с пассажирами по трассе Москва-Иркутск. Через 7 часов 10 минут летного времени, преодолев с посадкой в Омске 4570 км, самолет приземлился в Иркутске. Время в пути по сравнению с полетом на поршневых самолетах сократилось практически втрое. 13 Февраля 1958 года самолет Ту-104 стартовал в первый (технический) рейс по авиалинии Москва-Владивосток - одной из самых протяженных в нашей стране.

“ТУ-104” получил высшую оценку и в нашей стране и за рубежом.
Иностранные мастера, выступив в печати, заявили, что начав регулярную перевозку пассажиров на реактивных самолетах “ТУ-104”, русский альянс на два года опередил США, Англию и остальные западные страны по массовой эксплуатации пассажирских турбореактивных самолетов : американский реактивный самолет «Боинг-707» и британская «Комета-IV» вышли на воздушные полосы лишь в конце 1958 года, а французский «Каравелла» - в 1959 году.

В гражданской авиации также использовались самолеты с турбовинтовыми двигателями (ТВД). Эта силовая установка по устройству похожа на ТРД, но в ней на одном валу с турбиной и компрессором с передней стороны мотора установлен воздушный винт. Турбина тут устроена таковым образом, что раскаленные газы, поступающие из камер сгорания в турбину, отдают ей огромную часть собственной энергии. Компрессор потребляет мощность существенно меньше той, которую развивает газовая турбина, а лишная мощность турбины передается на вал винта.

ТВД – промежуточный тип авиационной силовой установки. Хотя газы, выходящие из турбины, и выпускаются через сопло и их реакция порождает некоторую тягу, основная тяга создается работающим винтом, как у обыденного винтомоторного самолета.

ТВД не получил распространения в боевой авиации, так как он не может обеспечить такую скорость движения, как чисто реактивные двигатели. Также он непригоден на экспрессных линиях гражданской авиации, где решающим фактором является скорость, а вопросы экономичности и стоимости полета отходят на второй план. Но турбовинтовые самолеты целесообразно употреблять на трассах различной протяженности, рейсы по которым совершаются со скоростями порядка 600-800 км в час. При этом необходимо учесть, что, как показал опыт, перевозка на них пассажиров на расстояние
1000 км обходится на 30% дешевле, чем на винтовых самолетах с поршневыми авиадвигателями.

В 1956-1960 годах в СССР возникло много новейших самолетов с ТВД. Посреди них “ТУ-114”(220 пассажиров), “Ан-10”(100 пассажиров), “Ан-24”(48 пассажиров), “Ил-18”(89 пассажиров).

Часть 5.Заключение.

Изобретение реактивного авиационного мотора предопределило резкий скачок в развитии авиации. Новейшие самолеты с реактивными силовыми установками были существенно быстрее и мощнее свих аналогов, оснащенных поршневыми авиамоторами.

Реактивный двигатель дозволил самолетам преодолеть звуковой барьер, что было фактически неосуществимо при использовании поршневых авиамоторов.
Современные реактивные самолеты способны двигаться со скоростями, в несколько раз превышающими скорость звука.

Активное развитие реактивной авиации предзнаменовало пришествие космической эпохи. Ведь первые ракетные реактивные двигатели были по конструкции похожи на авиационные жидкостные реактивные двигатели.

Изобретение турбовинтового мотора позволило понизить цена пассажирских авиаперевозок, а внедрение турбореактивного мотора в гражданскую авиацию – повысить их скорость. Все это способствовало популяризации гражданских авиаперевозок посреди населения и ускорило общий научно-технический прогресс.

перечень литературы:

1. Арлазоров М.С. “Гражданская реактивная создавалась так…”. Москва,

1976.

2. Баев Л.К. “Реактивные самолеты”. Москва, 1958.

3. Новиков А.А. “Реактивная техника в транспортной авиации”.

Ленинград, 1963.

-----------------------

набросок 1.

набросок 2.

набросок 3. Классификация реактивных двигателей.

набросок 4. Принципиальная схема прямоточного ВРД

набросок 5. Схема работы ТРД.

набросок 6. германский истребитель-перехватчик с ЖРД “Ме-163”.

набросок 7. Самолет “Кампини-Капрони ”: а – вид сбоку в полете; б – вид впереди на земле.

набросок 8. Самолет Глостер “Е -28/39”

набросок 9. Самолет “Эркомет” Р-59А

набросок 11. Бомбардировщик “Арадо-234”

набросок 10. Истребитель “Ме-262”

набросок 12. Истребитель “Вампир”

набросок 13. Самолет “Летающее крыло”.

набросок 14. Истребитель “Як-23”

набросок 15. Истребитель “МИГ-15”

набросок 16. Реактивный пассажирский самолет “Комета-3” (в полете и на земле).

набросок 17. Самолет “Ил-20”

набросок 18. Реактивный пассажирский самолет “ТУ-104” на аэродроме.

2

3
6

17
20

 
Еще рефераты и курсовые из раздела
Система автоматического регулирования температуры газов в газотурбинном двигателе
Структурная схема: где: ОР – объект регулирования; ЧЭ – чувствительный элемент; У – усилитель; ИМ – исполнительный механизм; КЗ – корректирующее звено; ...

Разработка алгоритмов контроля и диагностики системы управления ориентацией космического аппарата
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»Факультет І Кафедра «Системи та процеси...

Темные дыры
СОДЕРЖАНИЕ. ВВЕДЕНИЕ. _ 3 ОБРАЗОВАНИЕ темных ДЫР. ГРАВИТАЦИОННЫЙ КОЛЛАПС. ГРАВИТАЦИОННЫЙ РАДИУС. 4 КВАНТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ темных ДЫР. 7 ТЕРМОДИНАМИКА темных ДЫР. _ 9 ...

Эволюция Вселенной
СОДЕРЖАНИЕ Введение 3 ...

Расширяющаяся вселенная и красное смещение
Введение 3 Происхождение Вселенной 4 Донаучное рассмотрение происхождения Вселенной 4 Современная теория происхождения Вселенной 6 Вселенная Хаббла 6 «Суперсила» 9...