|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
HISTORIA TECHNOLOGII, TECHNOLOGII, OBIEKTÓW WOKÓŁ NAS
Samoloty turboodrzutowe. Historia wynalazku i produkcji
Katalog / Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas Samolot odrzutowy - statek powietrzny napędzany silnikiem odrzutowym (turboodrzutowym, strumieniowym, impulsowym, na paliwo ciekłe itp.) lub rakietowym. Samoloty odrzutowe stanowią podstawę współczesnego lotnictwa wojskowego i cywilnego.
Lotnictwo turboodrzutowe powstało w czasie II wojny światowej, kiedy osiągnięto granicę doskonałości poprzednich samolotów śmigłowych wyposażonych w silniki spalinowe. Z roku na rok wyścig o prędkość stawał się coraz trudniejszy, gdyż nawet niewielki wzrost prędkości wymagał setek dodatkowych koni mechanicznych mocy silnika i automatycznie prowadził do masy samolotu. Średnio wzrost mocy o 1 KM. doprowadziło do wzrostu masy układu napędowego (sam silnik, śmigło i wyposażenie pomocnicze) średnio o 1 kg. Proste obliczenia wykazały, że praktycznie niemożliwe jest stworzenie śmigłowego myśliwca o prędkości rzędu 1000 km/h. Wymaganą moc silnika 12000 6000 koni mechanicznych można było osiągnąć tylko przy masie silnika około XNUMX XNUMX kg. W przyszłości okazało się, że dalszy wzrost prędkości doprowadzi do degeneracji samolotów bojowych, zamieniając je w pojazdy zdolne do przewożenia tylko siebie. Na pokładzie nie było już miejsca na broń, sprzęt radiowy, zbroję i paliwo. Ale nawet przy tej cenie nie można było uzyskać dużego wzrostu prędkości. Cięższy silnik zwiększył całkowitą masę samochodu, co wymusiło zwiększenie powierzchni skrzydła, co doprowadziło do zwiększenia ich oporu aerodynamicznego, do pokonania którego konieczne było zwiększenie mocy silnika. Tym samym koło zostało zamknięte, a prędkość rzędu 850 km/h okazała się maksymalna możliwa dla samolotu z silnikiem tłokowym. Z tej okrutnej sytuacji mogło być tylko jedno wyjście - konieczne było stworzenie całkowicie nowego projektu silnika lotniczego, co zostało zrobione, gdy samoloty turboodrzutowe zastąpiły samoloty tłokowe. Zasadę działania prostego silnika odrzutowego można zrozumieć, jeśli weźmiemy pod uwagę działanie węża strażackiego. Woda pod ciśnieniem jest dostarczana wężem do węża i wypływa z niego. Wewnętrzna część końcówki węża zwęża się ku końcowi, dzięki czemu strumień wypływającej wody ma większą prędkość niż w wężu. Siła przeciwciśnienia (reakcji) w tym przypadku jest tak duża, że często strażak musi użyć całej siły, aby utrzymać wąż w wymaganym kierunku. Ta sama zasada może być zastosowana do silnika lotniczego. Najprostszym silnikiem odrzutowym jest silnik strumieniowy.
Wyobraź sobie rurę z otwartymi końcami zamontowaną na poruszającym się samolocie. Przednia część rury, do której w wyniku ruchu samolotu wpływa powietrze, ma rozszerzający się przekrój wewnętrzny. Z powodu rozszerzania się rury zmniejsza się prędkość wchodzącego do niej powietrza, a ciśnienie odpowiednio wzrasta. Załóżmy, że w części rozprężnej paliwo jest wtryskiwane i spalane do strumienia powietrza. Tę część rury można nazwać komorą spalania. Silnie podgrzane gazy gwałtownie rozszerzają się i uciekają przez zwężającą się dyszę strumieniową z prędkością wielokrotnie większą niż strumień powietrza na wejściu. Ten wzrost prędkości tworzy siłę ciągu, która popycha samolot do przodu. Łatwo zauważyć, że taki silnik może działać tylko wtedy, gdy porusza się w powietrzu ze znaczną prędkością, ale nie można go uruchomić, gdy się nie porusza. Samolot z takim silnikiem musi być wystrzelony z innego samolotu lub rozpędzony za pomocą specjalnego silnika startowego. Ta wada jest przezwyciężona w bardziej złożonym silniku turboodrzutowym.
Najbardziej krytycznym elementem tego silnika jest turbina gazowa (6), która napędza sprężarkę powietrza (2) znajdującą się z nią na tym samym wale. Powietrze wchodzące do silnika jest najpierw sprężane w dyfuzorze wlotowym (1), następnie w sprężarce osiowej (2), a następnie trafia do komory spalania (3). Paliwem jest zwykle nafta, która jest wtryskiwana do komory spalania przez dyszę. Z komory produkty spalania, rozprężając się, trafiają najpierw do łopatek turbiny gazowej, powodując jej obrót, a następnie do dyszy (7), w której rozpędzane są do bardzo dużych prędkości. Turbina gazowa wykorzystuje tylko niewielką część energii strumienia powietrze-gaz. Reszta gazów tworzy reaktywną siłę ciągu, która występuje z powodu wypływu strumienia produktów spalania z dyszy z dużą prędkością. Ciąg silnika turboodrzutowego można zwiększać, tj. zwiększać na krótki okres czasu, na różne sposoby. Na przykład można to zrobić z wykorzystaniem tzw. dopalania (w tym przypadku paliwo jest dodatkowo wtryskiwane do strumienia gazu za turbiną, który spala się z powodu niewykorzystanego w komorach spalania tlenu). Dopalanie może dodatkowo zwiększyć ciąg silnika o 25-30% przy niskich obrotach i do 70% przy wysokich obrotach w krótkim czasie. Silniki z turbiną gazową, począwszy od 1940 roku, dokonały prawdziwej rewolucji w technice lotniczej, ale pierwsze zmiany w ich tworzeniu pojawiły się dziesięć lat wcześniej. Za ojca silnika turboodrzutowego uważa się Franka Whittle'a. W 1928 roku, jako student w Cranwell Aviation School, Whittle zaproponował pierwszy projekt silnika odrzutowego wyposażonego w turbinę gazową. W 1930 otrzymał na nią patent. Państwo w tym czasie nie było zainteresowane jego rozwojem. Ale Whittle otrzymał pomoc od niektórych prywatnych firm, aw 1937 roku, zgodnie z jego projektem, brytyjska firma Thomson-Houston zbudowała pierwszy w historii silnik turboodrzutowy, który otrzymał oznaczenie „U”. Dopiero potem Ministerstwo Lotnictwa zwróciło uwagę na wynalazek Whittle'a. Aby jeszcze bardziej ulepszyć silniki swojej konstrukcji, utworzono firmę Power, która miała wsparcie ze strony państwa. W tym samym czasie idee Whittle'a zapłodniły myśl projektową Niemiec. W 1936 roku niemiecki wynalazca Ohain, wówczas student Uniwersytetu w Getyndze, opracował i opatentował swój silnik turboodrzutowy. Jego konstrukcja prawie nie różniła się od konstrukcji Whittle'a. W 1938 roku firma Heinkel, która zatrudniła Ohaina, opracowała pod jego kierownictwem silnik turboodrzutowy HeS-3B, który został zainstalowany na samolocie He-178. 27 sierpnia 1939 roku samolot ten wykonał swój pierwszy udany lot.
Konstrukcja He-178 w dużej mierze wyprzedzała konstrukcję przyszłych samolotów odrzutowych. Wlot powietrza znajdował się w przednim kadłubie. Powietrze, rozgałęziając się, omijało kokpit i wpadało do silnika w bezpośrednim strumieniu. Gorące gazy przepływały przez dyszę w sekcji ogonowej. Skrzydła tego samolotu były jeszcze drewniane, ale kadłub wykonano z duraluminium. Silnik zamontowany za kokpitem pracował na benzynie i rozwijał ciąg 500 kg. Maksymalna prędkość samolotu osiągnęła 700 km/h. Na początku 1941 roku Ohain opracował bardziej zaawansowany silnik HeS-8 o ciągu 600 kg. Dwa z tych silników zostały zainstalowane na kolejnym samolocie He-280V. Jego testy rozpoczęły się w kwietniu tego samego roku i wykazały dobre wyniki – samolot osiągnął prędkość dochodzącą do 925 km/h. Jednak seryjna produkcja tego myśliwca nie rozpoczęła się (wyprodukowano łącznie 8 sztuk) ze względu na to, że silnik nadal okazywał się zawodny. W międzyczasie brytyjski Thomson Houston wyprodukował silnik W1.X, specjalnie zaprojektowany dla pierwszego brytyjskiego samolotu turboodrzutowego Gloucester G40, który wykonał swój pierwszy lot w maju 1941 roku (samolot został wówczas wyposażony w ulepszony silnik Whittle W.1). . Pierworodny Anglik był daleki od Niemca. Jego maksymalna prędkość wynosiła 480 km/h. W 1943 roku zbudowano drugi Gloucester G40 z mocniejszym silnikiem, osiągającym prędkość do 500 km/h. W swojej konstrukcji Gloucester zaskakująco przypominał niemieckiego Heinkla. G40 miał całkowicie metalową konstrukcję z wlotem powietrza w przednim kadłubie. Kanał wlotowy powietrza został podzielony i obiegał kokpit z obu stron. Wypływ gazów następował przez dyszę w ogonie kadłuba. Choć parametry G40 nie tylko nie przewyższały ówczesnych szybkich samolotów śmigłowych, ale były od nich wyraźnie gorsze, perspektywy wykorzystania silników odrzutowych okazały się na tyle obiecujące, że British Air Ministerstwo zdecydowało o rozpoczęciu seryjnej produkcji turboodrzutowych myśliwców przechwytujących. Firma „Gloucester” otrzymała zlecenie opracowania takiego samolotu. W kolejnych latach kilka angielskich firm zaczęło jednocześnie produkować różne modyfikacje silnika turboodrzutowego Whittle. Bazując na silniku W.1, Rover opracował silniki W2B/23 i W2B/26. Następnie silniki te kupił Rolls-Royce, który na ich podstawie stworzył własne modele – Welland i Derwent. Pierwszym seryjnym samolotem turboodrzutowym w historii był jednak nie angielski Gloucester, ale niemiecki Messerschmitt Me-262. W sumie wyprodukowano około 1300 takich samolotów różnych modyfikacji, wyposażonych w silnik Junkers Yumo-004B. Pierwszy samolot z tej serii został przetestowany w 1942 roku. Posiadał dwa silniki o ciągu 900 kg i prędkości maksymalnej 845 km/h.
Samolot produkcji angielskiej "Gloucester G41 Meteor" pojawił się w 1943 roku. Wyposażony w dwa silniki Dervent o ciągu 900 kg każdy Meteor rozwijał prędkość do 760 km / h i miał wysokość lotu do 9000 m. Później zainstalowano mocniejsze Derventy o ciągu około 1600 kg na samolotach, które zwiększają prędkość do 935 km/h. Samolot ten okazał się doskonały, więc produkcja różnych modyfikacji G41 trwała do końca lat 40-tych. Stany Zjednoczone w rozwoju lotnictwa odrzutowego początkowo pozostawały daleko w tyle za krajami europejskimi. Do II wojny światowej w ogóle nie podejmowano prób stworzenia samolotu odrzutowego. Dopiero w 1941 roku, kiedy z Anglii spłynęły próbki i rysunki silników Whittle, prace te ruszyły pełną parą. General Electric, bazując na modelu Whittle'a, opracował silnik turboodrzutowy IA, który został zainstalowany w pierwszym amerykańskim samolocie odrzutowym P-59A Ercomet. Pierworodni Amerykanie wzbili się po raz pierwszy w powietrze w październiku 1942 r. Miał dwa silniki, które znajdowały się pod skrzydłami blisko kadłuba. To wciąż był niedoskonały projekt. Według amerykańskich pilotów, którzy testowali samolot, P-59 dobrze się latał, ale jego osiągi w locie pozostały nieistotne. Silnik okazał się zbyt słaby, więc bardziej przypominał szybowiec niż prawdziwy samolot bojowy. W sumie zbudowano 33 takie maszyny. Ich maksymalna prędkość wynosiła 660 km/h, a wysokość lotu dochodziła do 14000 XNUMX m. Pierwszym seryjnym myśliwcem turboodrzutowym w Stanach Zjednoczonych był Lockheed F-80 Shooting Star z silnikiem General Electric I-40 (modyfikacja IA). Do końca lat 40. wyprodukowano około 2500 tych myśliwców różnych modeli. Ich średnia prędkość wynosiła około 900 km/h. Jednak 80 czerwca 19 roku jedna z modyfikacji tego samolotu XF-1947B po raz pierwszy w historii osiągnęła prędkość 1000 km/h.
Pod koniec wojny samoloty odrzutowe nadal pod wieloma względami ustępowały sprawdzonym modelom samolotów śmigłowych i miały wiele własnych wad. Ogólnie rzecz biorąc, podczas budowy pierwszego samolotu turboodrzutowego projektanci we wszystkich krajach napotkali znaczne trudności. Co jakiś czas wypalały się komory spalania, łamały się łopatki turbin i sprężarek i oderwane od wirnika zamieniały się w skorupy miażdżące obudowę silnika, kadłub i skrzydło. Ale mimo to samoloty odrzutowe miały ogromną przewagę nad śmigłowymi - wzrost prędkości wraz ze wzrostem mocy silnika turboodrzutowego i jego masy był znacznie szybszy niż silnika tłokowego. To zadecydowało o przyszłym losie szybkiego lotnictwa - wszędzie staje się reaktywne. Wzrost prędkości wkrótce doprowadził do całkowitej zmiany wyglądu samolotu. Przy prędkościach transsonicznych stary kształt i profil skrzydła okazał się niezdolny do przenoszenia samolotu - zaczął „dziobać” nosem i wszedł w niekontrolowane nurkowanie. Wyniki testów aerodynamicznych i analiza wypadków lotniczych doprowadziły stopniowo konstruktorów do nowego typu skrzydła – cienkiego, skośnego. Po raz pierwszy ta forma skrzydeł pojawiła się na radzieckich myśliwcach. Pomimo tego, że ZSRR zaczął tworzyć samoloty turboodrzutowe później niż państwa zachodnie, radzieccy konstruktorom bardzo szybko udało się stworzyć wysokiej klasy pojazdy bojowe. Pierwszym radzieckim myśliwcem odrzutowym wprowadzonym do produkcji był Jak-15. Pojawił się pod koniec 1945 roku i był przerobionym Jak-3 (słynny myśliwiec z silnikiem tłokowym w czasie wojny), na którym zainstalowano silnik turboodrzutowy RD-10 - kopia przechwyconego niemieckiego Yumo-004B z ciągiem 900 kg. Rozwijał prędkość około 830 km/h.
W 1946 r. MiG-9 wszedł do służby w Armii Radzieckiej, wyposażony w dwa silniki turboodrzutowe Yumo-004B (oficjalne oznaczenie RD-20), a w 1947 r. pojawił się MiG-15 - pierwszy w historii skośny samolot bojowy wyposażony w wyznaczono silnik RD-45 (jako silnik Rolls-Royce „Nin”, zakupiony na licencji i zmodernizowany przez radzieckich projektantów samolotów) o ciągu 2200 kg. MiG-15 uderzająco różnił się od swoich poprzedników i zaskakiwał pilotów bojowych niezwykłymi, nachylonymi do tyłu skrzydłami, ogromnym kilem zwieńczonym tym samym wygiętym stabilizatorem i kadłubem w kształcie cygara. Samolot miał też inne nowości: fotel katapultowany i hydrauliczne wspomaganie kierownicy. Uzbrojony był w szybkostrzelne działko i dwa karabiny maszynowe (w późniejszych modyfikacjach trzy działa). Z prędkością 1100 km/h i pułapem 15000 m myśliwiec ten przez kilka lat pozostawał najlepszym samolotem bojowym na świecie i wzbudzał ogromne zainteresowanie. (Później projekt MiG-15 miał znaczący wpływ na projektowanie myśliwców w krajach zachodnich).
W krótkim czasie MiG-15 stał się najpopularniejszym myśliwcem w ZSRR, a także został przyjęty przez armie jego sojuszników. Samolot ten sprawdził się dobrze podczas wojny koreańskiej. Pod wieloma względami przewyższał American Sabres. Wraz z pojawieniem się MiG-15 skończyło się dzieciństwo lotnictwa turboodrzutowego i rozpoczął się nowy etap w jego historii. W tym czasie samoloty odrzutowe opanowały wszystkie prędkości poddźwiękowe i zbliżyły się do bariery dźwięku. Autor: Ryzhov K.V.
▪ Załogowe głębinowe głębinowe ▪ Celofan
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Radar laserowy do przestrzeni kosmicznej ▪ Australijskie miasto zasilane energią słoneczną ▪ ATSAMR34/35 - Radio LoRa plus Cortex-M0+ MCU dla IoT ▪ Robot pies Spot wziął udział w ćwiczeniach wojskowych
▪ sekcja witryny Medycyna. Wybór artykułu ▪ artykuł Pójdę rozejrzeć się po świecie, gdzie jest kącik dla obrażonych uczuć! Popularne wyrażenie ▪ artykuł Czym jest mitologia? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Uniwersalna przyczepa samochodowa. Transport osobisty
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony