ReferatFolder.Org.Ua — Папка українських рефератів!


Загрузка...

Реактивні двигуни → Курсова робота


МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ УКРАЇНИ

Хорольський Агропромисловий Коледж

Полтавської Державної Аграрної Академії

РЕФЕРАТ

на тему:

РЕАКТИВНІ ДВИГУНИ

Виконав: студент групи Г-11

Кайда Юрій Володимирович

Хорол 2006

План

  1. Визначення реактивного двигуна

  2. Принципова схема будови і роботи реактивного двигуна

  3. Область застосування реактивного двигуна

  4. Переваги і недоліки реактивного двигуна

  5. ККД реактивного двигуна і способи його підвищення

Джерела інформації

  1. Визначення реактивного двигуна

Сам термін „реактивний" походить від слова „реакція". Поясню, що ж таке реакція взагалі з фізичної точки зору. Приміром, на столі чи на підлозі лежить предмет (маю на увазі в полі тяжіння). З силою F = mg цей предмет тисне на опору, і тільки тому предмет не рухається у полі тяжіння, що існує реакція опори, рівна за абсолютною величиною вазі предмета, тобто mg, але протилежно напрямлена (дві сили взаємно компенсуються). Це ж саме нам говорить третій закон Ньютона – закон дії і протидії. Правда даний закон – частковий випадок взаємодії тіл і справедливий лише у випадках статичних взаємодій та симетричного зіштовхування цілком однакових куль.

Розглянемо такий приклад. Установимо звичайний електровентилятор на таці невеликої маси, на колесиках також невеликої маси і з невеликим коефіцієнтом тертя в осях, на рівній поверхні. Якщо після ввімкнення вентилятора струмінь повітря буде спрямований „на нас", то реакція цього струменя буде спрямована „від нас". У цьому ж напрямку (за реакцією повітряного потоку) вентилятор і покотиться.

Іншим прикладом реактивного двигуна може бути ракета як система двох тіл – оболонки і пального, що знаходиться в ній. Під час запуску ракети пальне згоряє і перетворюється в газ високої температури і високого тиску. Завдяки високому тиску цей газ з великою швидкістю вихоплюється з сопла ракети, внаслідок цього оболонка летить в протилежному напрямку. Саме реакція струменю газу, спрямована протилежно його витіканню і є рушійною силою ракети. Причому, на відміну від вищезгаданої реакції опори, яка виникає в гравітаційних полях, реакція газового струменю має місце також поза межами гравітаційних полів, де з високою ступінню точності систему оболонка – пальне можна вважати замкненою. Як ми побачимо далі, реактивний рух є цікавим і важливим випадком використання закону збереження імпульсу.

2. Принципова схема будови і роботи реактивного двигуна

Реактивні двигуни

Реактивні двигуни оболонка

Реактивні двигуни

Реактивні двигуниРеактивні двигуни пальне, що знаходиться в оболонці

реактивне сопло

Реактивні двигуни

Реактивні двигуни

Реактивні двигуни

Реактивні двигуниРеактивні двигуниРеактивні двигуни

напрямок витікання газів напрямок руху ракети

рис.1

Принципову схему будови і роботи реактивного двигуна показано на рис.1.

Перед стартом ракети її загальний імпульс (оболонки і пального) у системі координат, зв'язаній із Землею, дорівнює нулю, бо вся ракета перебуває в спокої відносно Землі. Внаслідок взаємодії газу й оболонки газ, що викидається, набуває деякого імпульсу. Для спрощення знехтуємо впливом сили тяжіння, тоді оболонку і пальне можна вважати замкненою системою. Загальний імпульс вказаної замкненої системи після запуску також має дорівнювати нулю, тому оболонка через взаємодію з газом набуває імпульсу, рівного за абсолютною величиною, але протилежного йому за напрямком. Ось чому починає рухатися не тільки газ, а й оболонка ракети.

Закон збереження імпульсу дає можливість визначити швидкість ракети (оболонки). Припускаємо, що газ, який утворюється під час згоряння пального, вихоплюється з ракети відразу, а не витікає поступово. Позначимо масу газу, в який перетворюється пальне в ракеті, через mг, а швидкість витікання газу через vг. Масу і швидкість оболонки позначимо через mоб і vоб. Тоді за законом збереження імпульсу

mгvг + mобvоб = 0, звідки Реактивні двигуни (1)

З даної формули видно, що швидкість оболонки ракети тим більша, чим більша швидкість газу, що викидається і чим більше відношення маси пального до маси оболонки.

Більш точно реактивний рух характеризує рівняння Ціолковського, в якому відкинуто припущення про миттєвий викид газу (розглядається рух тіла змінної маси). Для виведення рівняння Ціолковського запишемо диференціальне рівняння руху ракети:

Реактивні двигуни (2)

де Реактивні двигуни і m – швидкість і маса ракети у довільний момент часу, u2 – відносна швидкість продуктів згоряння на виході з двигуна (вектор Реактивні двигуни, як відносну швидкість повітря, що поступає до двигуна, опущено, так як вважають Реактивні двигуни). Вектори Реактивні двигуни та Реактивні двигуни спрямовані в протилежні боки, тому рівність (2) набере вигляду Реактивні двигуни (3)

Інтегруючи (3) при u2 = const отримаємо рівняння Ціолковського:

Реактивні двигуни (4)

де v0 і m0 – початкові значення швидкості і маси ракети в момент часу t = 0.

3. Область застосування реактивного двигуна

Нині реактивні двигуни застосовують у трьох областях: космонавтиці, військовій галузі та авіації.

Ракети дають можливість виводити на навколоземні орбіти та у міжпланетний простір космонавтів та вантажі. Таким чином реалізуються програми дослідження Землі та навколоземного простору, міжпланетного простору, Сонця, планет та їх супутників, передбачення погоди, визначення місцеположення об'єктів на Землі (GPS) та інші. Альтернативного типу двигуна для даних цілей поки що не існує.