Moteur à réaction : principe de fonctionnement (en bref). Le principe de fonctionnement d'un moteur à réaction d'avion

13.10.2019

Comment fonctionne un turboréacteur ?

Les moteurs à réaction sont utilisés partout et les turboréacteurs sont installés en grand. Leur différence est que le premier emporte avec lui une alimentation en carburant et en comburant, et la conception assure leur alimentation à partir des réservoirs.

turboréacteur d'avion n'emporte avec lui que du carburant et l'agent oxydant - l'air - est chassé par la turbine de l'atmosphère. Sinon, le principe de son fonctionnement est le même que celui du réactif.

L'un de leurs détails les plus importants est C'est l'aube de turbine. Cela dépend de la puissance du moteur.

Schéma d'un turboréacteur.

Ce sont eux qui développent les forces de traction nécessaires à l'avion. Chacune des pales produit 10 fois plus d'énergie qu'un moteur de voiture typique. Ils sont installés derrière la chambre de combustion, dans la partie du moteur où le plus haute pression, et la température atteint jusqu'à 1400 degrés Celsius.

Lors de la fabrication des lames, celles-ci passent par le processus de monocristallisation ce qui leur donne force et durabilité.

Chaque moteur est testé à pleine poussée avant d'être installé sur un avion. Il doit passer certification par le Conseil européen de la sécurité et l'entreprise qui l'a produit. L'une des plus grandes entreprises de leur production est Rolls-Royce.

Qu'est-ce qu'un avion à propulsion nucléaire ?

Durant guerre froide des tentatives ont été faites pour créer un moteur à réaction pas sur réaction chimique, mais à la chaleur, ce qui produirait réacteur nucléaire. Il a été mis à la place de la chambre de combustion.

L'air traverse le cœur du réacteur, abaissant sa température et augmentant la sienne. Il se dilate et s'écoule hors de la tuyère à une vitesse supérieure à la vitesse de vol.

Moteur turbo-nucléaire combiné.

En URSS, il a été testé basé sur TU-95. Aux États-Unis également, ils n'étaient pas en retard sur les scientifiques de l'Union soviétique.

Dans les années 60 les études des deux côtés ont progressivement cessé. Les trois principaux problèmes qui ont entravé le développement étaient:

sécurité des pilotes pendant le vol ;
libération de particules radioactives dans l'atmosphère;
en cas d'accident d'avion, un réacteur radioactif peut exploser, causant des dommages irréparables à tous les êtres vivants.

Comment sont fabriqués les moteurs à réaction pour modèles réduits d'avions ?

Leur production pour les modèles d'avions prend environ 6 heures. Tourné en premier plaque de base en aluminium auquel toutes les autres pièces sont attachées. C'est la même taille qu'une rondelle de hockey.

Un cylindre y est attaché., donc quelque chose comme boîte de conserve. C'est le futur moteur. combustion interne. Ensuite, le système d'alimentation est installé. Pour le fixer, des vis sont vissées dans la plaque principale, préalablement abaissées dans un mastic spécial.

Moteur de modèle d'avion.

Les canaux de démarrage sont montés de l'autre côté de la chambre rediriger les émissions de gaz vers la roue de turbine. Installé dans le trou sur le côté de la chambre de combustion spirale incandescente. Il enflamme le carburant à l'intérieur du moteur.

Ensuite, ils ont mis la turbine et l'axe central du cylindre. Ils ont mis dessus roue de compresseur qui pousse l'air dans la chambre de combustion. Il est vérifié avec un ordinateur avant que le lanceur ne soit réparé.

Le moteur fini est à nouveau vérifié pour la puissance. Son son est légèrement différent du son d'un moteur d'avion. Lui, bien sûr, de moindre force, mais lui ressemble complètement, donnant plus de similitude au modèle.

Moteur d'avion a été inventé Hans von Ohain (Dr Hans von Ohain), un ingénieur de conception allemand exceptionnel et Frank Whittle (Sir Frank Whittle). Le premier brevet pour un moteur à turbine à gaz fonctionnel a été obtenu en 1930 par Frank Whittle. Cependant, le premier modèle de travail recueillies précisément Ohain.

Le 2 août 1939, le premier avion à réaction prend son envol - He 178 (Heinkel 178), équipé d'un moteur HeS 3 développé par Ohain.

Assez simple et en même temps extrêmement difficile. Simplement selon le principe de fonctionnement: l'air extérieur (dans les moteurs-fusées - oxygène liquide) est aspiré dans la turbine, où il se mélange au carburant et brûle, à l'extrémité de la turbine il forme ce qu'on appelle. "corps de travail" (jet stream), qui déplace la voiture.

Tout est si simple, mais en fait - c'est tout un domaine scientifique, car dans de tels moteurs température de fonctionnement atteint des milliers de degrés Celsius. L'un des problèmes les plus importants de la construction de turboréacteurs est la création de pièces non consommables, à partir de métaux consommables. Mais pour comprendre les problèmes des concepteurs et des inventeurs, vous devez d'abord étudier plus en détail la structure fondamentale du moteur.

Dispositif de moteur à réaction

parties principales d'un moteur à réaction

Au début de la turbine est toujours ventilateur qui aspire l'air de environnement externe dans les turbines. Le ventilateur a grande surface et un grand nombre de lames de forme spéciale en titane. Il y a deux tâches principales - l'admission d'air primaire et le refroidissement de l'ensemble du moteur dans son ensemble, en pompant de l'air entre la coque extérieure du moteur et les pièces internes. Cela refroidit les chambres de mélange et de combustion et les empêche de s'effondrer.

Immédiatement derrière le ventilateur se trouve un puissant compresseur qui force l'air à haute pression dans la chambre de combustion.

La chambre de combustion agit également comme carburateur, mélangeant le carburant avec l'air. Après la formation du mélange air-carburant, il est enflammé. Lors du processus d'allumage, il y a un échauffement important du mélange et des pièces environnantes, ainsi qu'une expansion volumétrique. En fait, le moteur à réaction utilise une explosion contrôlée pour la propulsion.

La chambre de combustion d'un moteur à réaction est l'une des parties les plus chaudes de celui-ci - elle nécessite un refroidissement intensif constant. Mais même cela ne suffit pas. La température y atteint 2700 degrés, il est donc souvent en céramique.

Après la chambre de combustion, le mélange combustible-air en combustion est envoyé directement à la turbine.

Turbine se compose de centaines d'aubes, qui sont pressées par le courant-jet, provoquant la rotation de la turbine. La turbine, à son tour, fait tourner l'arbre sur lequel « reposent » le ventilateur et le compresseur. Ainsi, le système est fermé et ne nécessite que l'alimentation en carburant et en air pour son fonctionnement.

Après la turbine, le flux est dirigé vers la tuyère. La tuyère du moteur à réaction est la dernière mais non la moindre partie du moteur à réaction. Il forme un jet stream direct. La buse est envoyée air froid, pompé par un ventilateur pour refroidir les pièces internes du moteur. Ce flux limite le collier de la buse du jet super chaud et lui permet de fondre.

Vecteur de poussée rejeté

Les buses pour les moteurs à réaction sont très différentes. Le plus avancé considère une tuyère mobile, reposant sur des moteurs à vecteur de poussée déviable. Il peut se contracter et se dilater, ainsi que dévier vers des angles significatifs, s'ajustant et guidant directement courant-jet. Cela rend les avions équipés de moteurs à vecteur de poussée très maniables. les manœuvres se produisent non seulement grâce aux mécanismes de l'aile, mais aussi directement au moteur.

Types de moteurs à réaction

Il existe plusieurs types de base de moteurs à réaction.

Moteur à réaction F-15 classique

moteur à réaction classique- le dispositif fondamental dont nous avons décrit ci-dessus. Il est principalement utilisé sur les combattants dans diverses modifications.

Turbopropulseur. Dans ce type de moteur, la puissance de la turbine est dirigée via un réducteur pour faire tourner l'hélice classique. De tels moteurs permettront aux gros aéronefs de voler à des vitesses acceptables et de consommer moins de carburant. La vitesse de croisière normale d'un avion à turbopropulseurs est considérée comme étant de 600 à 800 km/h.

Ce type de moteur est un parent plus économique du type classique. la principale différence est qu'un ventilateur de plus grand diamètre est installé à l'entrée, qui non seulement fournit de l'air à la turbine, mais crée également un flux suffisamment puissant à l'extérieur de celle-ci. Ainsi, une efficacité accrue est obtenue en améliorant l'efficacité.

Utilisé sur les paquebots et les gros avions.

Moteur Scramjet (Ramjet)

Fonctionne sans pièces mobiles. L'air est forcé dans la chambre de combustion Manière naturelle, du fait du ralentissement de l'écoulement sur le carénage de l'entrée.

Utilisé sur les trains, les avions, les drones et les missiles militaires, ainsi que sur les vélos et les scooters.

Et enfin - une vidéo du moteur à réaction :

Des photos tirées de différentes sources. Russification des images - Laboratoires 37.

Réactif est compris comme un mouvement dans lequel l'une de ses parties est séparée du corps à une certaine vitesse. La force résultante agit d'elle-même. En d'autres termes, il lui manque même le moindre contact avec des corps extérieurs.

dans la nature

Durant vacances d'été dans le sud, presque chacun d'entre nous, nageant dans la mer, a rencontré des méduses. Mais peu de gens ont pensé au fait que ces animaux se déplacent de la même manière qu'un moteur à réaction. Le principe de fonctionnement dans la nature d'un tel agrégat peut être observé lors du déplacement de certains types de plancton marin et de larves de libellules. De plus, l'efficacité de ces invertébrés est souvent supérieure à celle des moyens techniques.

Qui d'autre peut démontrer clairement quel est le principe de fonctionnement d'un moteur à réaction? Calmars, poulpes et seiches. Un mouvement similaire est effectué par de nombreux autres mollusques marins. Prenez, par exemple, la seiche. Elle puise de l'eau dans sa cavité branchiale et la jette vigoureusement à travers un entonnoir, qu'elle dirige vers l'arrière ou de côté. Dans ce cas, le mollusque est capable de faire des mouvements dans la bonne direction.

Le principe de fonctionnement d'un moteur à réaction peut également être observé lors du déplacement du saindoux. Cet animal marin aspire l'eau dans une large cavité. Après cela, les muscles de son corps se contractent, poussant le liquide à travers le trou dans le dos. La réaction du jet résultant permet à la graisse d'avancer.

Missiles navals

Mais les calmars ont atteint la plus grande perfection dans la navigation à réaction. Même la forme de la fusée elle-même semble être copiée de cette vie marine particulière. Lorsqu'il se déplace à basse vitesse, le calmar plie périodiquement sa nageoire en forme de losange. Mais pour un lancer rapide, il doit utiliser son propre "moteur à réaction". Le principe de fonctionnement de tous ses muscles et de son corps doit être examiné plus en détail.

Les calmars ont un manteau particulier. C'est le tissu musculaire qui entoure son corps de tous les côtés. Pendant le mouvement, l'animal aspire un grand volume d'eau dans ce manteau, éjectant brusquement un jet à travers une buse étroite spéciale. De telles actions permettent aux calmars de se déplacer par à-coups vers l'arrière à des vitesses allant jusqu'à soixante-dix kilomètres à l'heure. l'animal rassemble tous ses dix tentacules dans un faisceau, ce qui donne au corps une forme profilée. La buse a une valve spéciale. L'animal le tourne à l'aide de la contraction musculaire. Cela permet à la vie marine de changer de direction. Le rôle du volant lors des mouvements du calmar est également joué par ses tentacules. Il les dirige vers la gauche ou la droite, vers le bas ou vers le haut, évitant facilement les collisions avec divers obstacles.

Il existe une espèce de calmar (stenoteuthys), qui détient le titre de meilleur pilote parmi les mollusques. Décrivez le principe de fonctionnement d'un moteur à réaction - et vous comprendrez pourquoi, chassant le poisson, cet animal saute parfois hors de l'eau, allant même sur les ponts des navires naviguant à travers l'océan. Comment ça se passe ? Calmar pilote, étant dans élément eau, développe pour lui la poussée maximale du jet. Cela lui permet de survoler les vagues jusqu'à une distance de cinquante mètres.

Si l'on considère un moteur à réaction, le principe de fonctionnement de quel animal peut-il être davantage mentionné ? Ce sont, à première vue, des pieuvres baggy. Leurs nageurs ne sont pas aussi rapides que les calamars, mais en cas de danger même les meilleurs sprinteurs peuvent envier leur vitesse. Les biologistes qui ont étudié la migration des pieuvres ont découvert qu'elles se déplacent comme un moteur à réaction a un principe de fonctionnement.

A chaque jet d'eau jeté hors de l'entonnoir, l'animal fait une secousse de deux voire deux mètres et demi. En même temps, la pieuvre nage d'une manière particulière - à l'envers.

Autres exemples de propulsion à réaction

Il y a des fusées dans le monde des plantes. Le principe d'un moteur à réaction peut être observé lorsque, même avec une touche très légère, le «concombre fou» rebondit sur la tige à grande vitesse, tout en rejetant simultanément le liquide collant avec des graines. Dans ce cas, le fœtus lui-même s'envole sur une distance considérable (jusqu'à 12 m) dans la direction opposée.

Le principe de fonctionnement d'un moteur à réaction peut également être observé à bord d'un bateau. Si de lourdes pierres en sont jetées dans l'eau dans une certaine direction, le mouvement commencera dans la direction opposée. Il a le même principe de fonctionnement. Seuls ces gaz sont utilisés à la place des pierres. Ils créent une force réactive qui assure le mouvement à la fois dans l'air et dans l'espace raréfié.

Voyages Fantastiques

L'humanité a longtemps rêvé de voler dans l'espace. En témoignent les œuvres d'écrivains de science-fiction, qui ont proposé une variété de moyens pour atteindre cet objectif. Par exemple, le héros de l'histoire de l'écrivain français Hercule Savignin, Cyrano de Bergerac, a atteint la lune sur une charrette en fer, sur laquelle un puissant aimant était constamment projeté. Le célèbre Munchausen a également atteint la même planète. Une tige de haricot géant l'a aidé à faire le voyage.

La propulsion à réaction a été utilisée en Chine dès le premier millénaire avant notre ère. Dans le même temps, des tubes de bambou remplis de poudre à canon servaient de sorte de fusées pour s'amuser. Soit dit en passant, le projet de la première voiture sur notre planète, créée par Newton, était également dotée d'un moteur à réaction.

L'histoire de la création du RD

Seulement au 19ème siècle. Le rêve d'espace extra-atmosphérique de l'humanité a commencé à acquérir des caractéristiques concrètes. Après tout, c'est au cours de ce siècle que le révolutionnaire russe N.I. Kibalchich a créé le premier projet au monde avec un moteur à réaction. Tous les papiers ont été rédigés par un Narodnaya Volya en prison, où il s'est retrouvé après la tentative d'assassinat d'Alexandre. Mais, malheureusement, le 3 avril 1881, Kibalchich a été exécuté et son idée n'a pas trouvé de mise en œuvre pratique.

Au début du 20ème siècle. l'idée d'utiliser des fusées pour des vols dans l'espace a été avancée par le scientifique russe K. E. Tsiolkovsky. Pour la première fois, son travail, contenant une description du mouvement d'un corps de masse variable sous la forme d'une équation mathématique, a été publié en 1903. Plus tard, le scientifique a développé le schéma même d'un moteur à réaction entraîné par du carburant liquide.

Tsiolkovsky a également inventé une fusée à plusieurs étages et a exprimé l'idée de créer de véritables villes spatiales en orbite proche de la Terre. Tsiolkovsky a prouvé de manière convaincante que le seul moyen de vol spatial est une fusée. C'est-à-dire un appareil équipé d'un moteur à réaction, ravitaillé en carburant et en comburant. Seule une telle fusée est capable de vaincre la gravité et de voler au-delà de l'atmosphère terrestre.

Exploration de l'espace

L'idée de Tsiolkovsky a été mise en œuvre par des scientifiques soviétiques. Dirigés par Sergei Pavlovich Korolev, ils ont lancé le premier satellite artificiel de la Terre. Le 4 octobre 1957, cet appareil est mis en orbite par une fusée à moteur à réaction. Les travaux du RD étaient basés sur la conversion de l'énergie chimique, qui est transférée par le carburant au jet de gaz, se transformant en énergie cinétique. Dans ce cas, la fusée se déplace dans la direction opposée.

Le moteur à réaction, dont le principe de fonctionnement est utilisé depuis de nombreuses années, trouve son application non seulement dans l'astronautique, mais également dans l'aviation. Mais surtout, il est utilisé pour Après tout, seul RD est capable de déplacer l'appareil dans un espace dans lequel il n'y a aucun support.

moteur à jet liquide

Quiconque a tiré avec une arme à feu ou a simplement observé ce processus de côté sait qu'il existe une force qui repoussera certainement le canon. De plus, avec une charge plus importante, le rendement augmentera certainement. Le moteur à réaction fonctionne de la même manière. Son principe de fonctionnement est similaire à la façon dont le canon est repoussé sous l'action d'un jet de gaz chauds.

Comme pour la fusée, le processus au cours duquel le mélange est enflammé est progressif et continu. C'est le moteur à carburant solide le plus simple. Il est bien connu de tous les modélistes de fusées.

Dans un moteur à réaction à propergol liquide (LRE), un mélange composé de carburant et de comburant est utilisé pour créer un fluide de travail ou un jet de poussée. Le dernier est généralement Acide nitrique ou Le carburant dans LRE est du kérosène.

Le principe de fonctionnement du moteur à réaction, qui figurait dans les premiers échantillons, a été conservé à ce jour. Seulement maintenant, il utilise de l'hydrogène liquide. Lorsque cette substance est oxydée, elle augmente de 30 % par rapport aux premiers moteurs-fusées à propergol liquide. Il vaut la peine de dire que l'idée d'utiliser de l'hydrogène a été proposée par Tsiolkovsky lui-même. Cependant, les difficultés de travailler avec cette substance extrêmement explosive à cette époque étaient tout simplement insurmontables.

Quel est le principe de fonctionnement d'un moteur à réaction ? Le carburant et l'oxydant entrent dans la chambre de travail à partir de réservoirs séparés. Ensuite, les composants sont convertis en un mélange. Il brûle, libérant une énorme quantité de chaleur sous une pression de plusieurs dizaines d'atmosphères.

Les composants entrent dans la chambre de travail d'un moteur à réaction de différentes manières. L'agent oxydant y est introduit directement. Mais le carburant parcourt un chemin plus long entre les parois de la chambre et la buse. Ici, il est chauffé et, ayant déjà une température élevée, est jeté dans la zone de combustion à travers de nombreuses buses. De plus, le jet formé par la tuyère éclate et fournit à l'aéronef un moment de poussée. C'est ainsi que vous pouvez dire quel est le principe de fonctionnement d'un moteur à réaction (brièvement). Cette description ne mentionne pas de nombreux composants, sans lesquels le fonctionnement du LRE serait impossible. Parmi eux se trouvent des compresseurs nécessaires pour créer la pression nécessaire à l'injection, des vannes, des turbines d'alimentation, etc.

Utilisation moderne

Malgré le fait que le fonctionnement d'un moteur à réaction nécessite un grand nombre carburant, LRE continue de servir les gens aujourd'hui. Ils sont utilisés comme moteurs de propulsion principaux dans les lanceurs, ainsi que comme moteurs de manœuvre pour divers engins spatiaux et stations orbitales. Dans l'aviation, d'autres types de voies de circulation sont utilisés, qui ont des caractéristiques de performance et une conception légèrement différentes.

Développement aéronautique

Du début du 20ème siècle, jusqu'à la période où la Seconde Guerre mondiale, les gens ne volaient que sur des avions à hélices. Ces appareils étaient équipés de moteurs à combustion interne. Cependant, les progrès ne se sont pas arrêtés. Avec son développement, il était nécessaire de créer des avions plus puissants et plus rapides. Cependant, les concepteurs d'avions sont ici confrontés à un problème apparemment insoluble. Le fait est que même avec une légère augmentation, la masse de l'avion a considérablement augmenté. Cependant, la sortie de la situation créée a été trouvée par l'Anglais Frank Will. Il a fondamentalement créé nouveau moteur dit réactif. Cette invention a donné une impulsion puissante au développement de l'aviation.

Le principe de fonctionnement d'un moteur à réaction d'avion est similaire aux actions d'une lance à incendie. Son tuyau a une extrémité effilée. S'écoulant par une ouverture étroite, l'eau augmente considérablement sa vitesse. La force de contre-pression créée dans ce cas est si forte que le pompier peut à peine tenir le tuyau dans ses mains. Ce comportement de l'eau peut également expliquer le principe de fonctionnement d'un turboréacteur d'avion.

Voies de circulation à écoulement direct

Ce type de turboréacteur est le plus simple. Vous pouvez l'imaginer sous la forme d'un tuyau aux extrémités ouvertes, qui est installé sur un plan en mouvement. Devant elle section transversale se développe. Grâce à cette conception air entrant diminue sa vitesse et sa pression augmente. Le point le plus large d'un tel tuyau est la chambre de combustion. C'est là que le carburant est injecté puis brûlé. Un tel processus contribue au réchauffement des gaz formés et à leur forte expansion. Cela crée la poussée d'un moteur à réaction. Il est produit par tous les mêmes gaz lorsqu'ils jaillissent avec force de l'extrémité étroite du tuyau. C'est cette poussée qui fait voler l'avion.

Problèmes d'utilisation

Les moteurs Scramjet présentent certains inconvénients. Ils ne peuvent travailler que sur l'avion en mouvement. Un aéronef au repos ne peut pas être activé par les voies de circulation à écoulement direct. Afin de soulever un tel avion dans les airs, tout autre moteur de démarrage est nécessaire.

La solution

Le principe de fonctionnement d'un moteur à réaction d'un avion de type turboréacteur, dépourvu des défauts d'un RD à flux direct, a permis aux concepteurs d'avions de créer les avions les plus avancés. Comment fonctionne cette invention ?

L'élément principal d'un turboréacteur est une turbine à gaz. Avec son aide, il est activé compresseur d'air, passage par lequel l'air comprimé est dirigé vers caméra spéciale. Les produits obtenus à la suite de la combustion du carburant (généralement du kérosène) tombent sur les aubes de la turbine qui l'entraîne. De plus, le flux d'air-gaz passe dans la buse, où il accélère à des vitesses élevées et crée une énorme force de poussée du jet.

Augmentation de puissance

La force de poussée réactive peut augmenter considérablement en peu de temps. Pour cela, la postcombustion est utilisée. C'est l'injection d'une quantité supplémentaire de carburant dans le flux de gaz s'échappant de la turbine. L'oxygène non utilisé dans la turbine contribue à la combustion du kérosène, ce qui augmente la poussée du moteur. À haute vitesse, l'augmentation de sa valeur atteint 70% et à basse vitesse - 25 à 30%.

Un ventilateur est situé devant le moteur à réaction. Il prend l'air de l'environnement extérieur et l'aspire dans la turbine. Dans les moteurs utilisés dans les fusées, l'air remplace l'oxygène liquide. Le ventilateur est équipé de nombreuses pales en titane de forme spéciale.

Ils essaient de rendre la zone des ventilateurs suffisamment grande. En plus de l'admission d'air, cette partie du système participe également au refroidissement du moteur, protégeant ses chambres de la destruction. Derrière le ventilateur se trouve le compresseur. Il pressurise l'air dans la chambre de combustion.

Un des principaux éléments structurels moteur à réaction - chambre de combustion. Dans celui-ci, le carburant est mélangé à de l'air et enflammé. Le mélange s'enflamme, accompagné d'un fort échauffement des parties du corps. Le mélange de carburant se dilate sous l'influence d'une température élevée. En fait, une explosion contrôlée se produit dans le moteur.

De la chambre de combustion, le mélange de carburant et d'air pénètre dans la turbine, qui se compose de nombreuses pales. Le jet stream avec force appuie dessus et met la turbine en rotation. La force est transmise à l'arbre, au compresseur et au ventilateur. Un système fermé est formé, dont le fonctionnement ne nécessite qu'un approvisionnement constant en mélange de carburant.

Le dernier détail d'un moteur à réaction est une tuyère. Un flux chauffé entre par la turbine ici, formant un jet stream. De l'air froid est également fourni à cette partie du moteur à partir du ventilateur. Il sert à refroidir toute la structure. Le flux d'air protège le collier de la buse des effets nocifs du jet blast, empêchant les pièces de fondre.

Comment fonctionne un moteur à réaction

Le fluide de travail du moteur est réactif. Il s'écoule de la buse à très grande vitesse. Cela crée une force réactive qui pousse l'ensemble de l'appareil dans la direction opposée. La force de traction est générée uniquement par l'action du jet, sans aucun appui sur d'autres corps. Cette caractéristique du moteur à réaction lui permet d'être utilisé comme centrale électrique pour les fusées, les avions et les engins spatiaux.

En partie, le fonctionnement d'un moteur à réaction est comparable à l'action d'un jet d'eau s'écoulant d'un tuyau. Sous une pression énorme, le liquide est acheminé à travers le manchon jusqu'à l'extrémité rétrécie du tuyau. La vitesse de l'eau sortant du tuyau est plus élevée qu'à l'intérieur du tuyau. Cela crée une force de contre-pression qui permet au pompier de tenir le tuyau très difficilement.

La production de moteurs à réaction est une branche technologique particulière. Étant donné que la température du fluide de travail atteint ici plusieurs milliers de degrés, les pièces du moteur sont fabriquées à partir de métaux à haute résistance et de matériaux résistants à la fusion. Des pièces séparées de moteurs à réaction sont fabriquées, par exemple, à partir de compositions céramiques spéciales.

Vidéos connexes

La fonction des moteurs thermiques est la conversion de l'énergie thermique en travail mécanique utile. Le fluide de travail dans ces usines est le gaz. Il appuie avec force sur les aubes de la turbine ou sur le piston, les mettant en mouvement. Plus exemples simples les moteurs thermiques sont des moteurs à vapeur, ainsi que des moteurs à combustion interne à carburateur et diesel.

Instruction

Piston moteurs thermiques avoir dans leur composition un ou plusieurs cylindres à l'intérieur desquels se trouve un piston. Le gaz chaud se dilate dans le volume du cylindre. Dans ce cas, le piston se déplace sous l'influence du gaz et effectue un travail mécanique. Un tel moteur thermique convertit le mouvement alternatif du système de piston en rotation de l'arbre. A cet effet, le moteur est équipé d'un mécanisme à manivelle.

Les moteurs thermiques à combustion externe comprennent les moteurs à vapeur dans lesquels le fluide de travail est chauffé au moment de la combustion du carburant à l'extérieur du moteur. Du gaz ou de la vapeur chauffé sous forte pression et à haute température est introduit dans le cylindre. Dans ce cas, le piston se déplace et le gaz se refroidit progressivement, après quoi la pression dans le système devient presque égale à la pression atmosphérique.

Le gaz usé est retiré du cylindre, dans lequel la portion suivante est immédiatement fournie. Pour ramener le piston dans sa position initiale, des volants sont utilisés, qui sont montés sur le vilebrequin. De tels moteurs thermiques peuvent assurer une simple ou une double action. Dans les moteurs à double effet, il y a deux étapes de la course du piston par tour d'arbre ; dans les moteurs à simple effet, le piston effectue une course dans le même temps.

La différence entre les moteurs à combustion interne et les systèmes décrits ci-dessus est que les gaz chauds sont obtenus ici en brûlant le mélange carburant-air directement dans le cylindre, et non à l'extérieur de celui-ci. La fourniture de la portion suivante de carburant et

Les moteurs à réaction de la seconde moitié du XXe siècle ont ouvert de nouvelles opportunités dans l'aviation: des vols à des vitesses supérieures à la vitesse du son, la création d'avions à charge utile élevée, ont rendu possibles les voyages en masse sur de longues distances. Le turboréacteur est à juste titre considéré comme l'un des mécanismes les plus importants du siècle dernier, malgré le principe de fonctionnement simple.

Histoire

Le premier avion des frères Wright à décoller seul de la Terre en 1903 était propulsé par un moteur à combustion interne à piston. Et pendant quarante ans, ce type de moteur est resté le principal dans la construction aéronautique. Mais pendant la Seconde Guerre mondiale, il est devenu clair que l'aviation traditionnelle à hélices à piston avait atteint sa limite technologique, tant en termes de puissance que de vitesse. Une alternative était le moteur à jet d'air.

L'idée d'utiliser la poussée des réacteurs pour surmonter la gravité a d'abord été mise en pratique par Konstantin Tsiolkovsky. Dès 1903, alors que les frères Wright lançaient leur premier avion Flyer-1, le scientifique russe publiait son ouvrage Exploring the Spaces of the World with Jet Instruments, dans lequel il développait les bases de la théorie de la propulsion à réaction. Un article publié dans la Revue Scientifique a établi sa réputation de rêveur et n'a pas été pris au sérieux. Il a fallu des années de travail à Tsiolkovsky et un changement de système politique pour prouver son cas.

Avion à réaction Su-11 avec moteurs TR-1, développé par Lyulka Design Bureau

Néanmoins, un pays complètement différent, l'Allemagne, était destiné à devenir le berceau d'un turboréacteur de série. La création d'un turboréacteur à la fin des années 1930 était une sorte de passe-temps des entreprises allemandes. Dans ce domaine, presque toutes les marques actuellement connues ont été notées : Heinkel, BMW, Daimler-Benz et même Porsche. Les principaux lauriers sont allés à Junkers et à son premier turboréacteur de série au monde 109-004, installé sur le premier turboréacteur Me 262 au monde.

Malgré un démarrage incroyablement réussi dans les avions à réaction de première génération, les solutions allemandes la poursuite du développement n'a été reçu nulle part dans le monde, y compris en Union soviétique.

En URSS, le développement des turboréacteurs a été réalisé avec le plus de succès par le légendaire concepteur d'avions Arkhip Lyulka. En avril 1940, il a breveté son propre système de turboréacteur à double flux, qui a ensuite reçu une reconnaissance mondiale. Arkhip Lyulka n'a pas trouvé le soutien des dirigeants du pays. Avec le déclenchement de la guerre, on lui a généralement proposé de passer aux moteurs de chars. Et ce n'est que lorsque les Allemands avaient des avions équipés de turboréacteurs que Lyulka a reçu l'ordre de reprendre d'urgence les travaux sur le turboréacteur domestique TR-1.

Déjà en février 1947, le moteur a passé les premiers tests et le 28 mai, l'avion à réaction Su-11 équipé des premiers moteurs nationaux TR-1, développé par A.M. Design Bureau, a effectué son premier vol. Lyulka, maintenant une branche du logiciel de construction de moteurs Ufa, qui fait partie de United Engine Corporation (UEC).

Principe d'opération

Un turboréacteur (TRD) fonctionne sur le principe d'un moteur thermique classique. Sans entrer dans les lois de la thermodynamique, un moteur thermique peut être défini comme une machine permettant de convertir de l'énergie en travail mécanique. Cette énergie est possédée par le soi-disant fluide de travail - le gaz ou la vapeur utilisé à l'intérieur de la machine. Lorsqu'il est comprimé dans une machine, le fluide de travail reçoit de l'énergie, et lorsqu'il est ensuite détendu, nous avons un travail mécanique utile.

En même temps, il est clair que le travail consacré à la compression du gaz doit toujours être moins de travail, que le gaz peut fabriquer en se dilatant. Sinon, il n'y aura pas de "produit" utile. Par conséquent, le gaz doit également être chauffé avant ou pendant la détente, et refroidi avant la compression. En conséquence, en raison du préchauffage, l'énergie d'expansion augmentera considérablement et son surplus apparaîtra, qui pourra être utilisé pour obtenir l'énergie requise. travail mécanique. C'est en fait tout le principe de fonctionnement d'un turboréacteur.

Ainsi, tout moteur thermique doit comporter un dispositif de compression, un réchauffeur, un dispositif de détente et un dispositif de refroidissement. Le turboréacteur possède tout cela, respectivement : un compresseur, une chambre de combustion, une turbine, et l'atmosphère fait office de réfrigérateur.

Le fluide de travail, l'air, entre dans le compresseur et y est comprimé. Dans le compresseur, des disques métalliques sont fixés sur un axe de rotation, le long des bords desquels sont placées les soi-disant «aubes de travail». Ils "capturent" l'air extérieur et le rejettent dans le moteur.

Ensuite, l'air entre dans la chambre de combustion, où il est chauffé et mélangé aux produits de combustion (kérosène). La chambre de combustion entoure le rotor du moteur après le compresseur avec un anneau continu, ou sous la forme de tuyaux séparés, appelés tuyaux de flamme. Le kérosène d'aviation est introduit dans les tubes à flamme par des buses spéciales.

De la chambre de combustion, le fluide de travail chauffé entre dans la turbine. Il est similaire à un compresseur, mais fonctionne, pour ainsi dire, dans le sens opposé. Il fait tourner le gaz chaud sur le même principe que le jouet à hélice à air. La turbine a peu d'étages, généralement de un à trois ou quatre. C'est le nœud le plus chargé du moteur. Le turboréacteur a une vitesse très élevée - jusqu'à 30 000 tours par minute. La torche de la chambre de combustion atteint une température de 1100 à 1500 degrés Celsius. L'air se dilate ici, mettant la turbine en mouvement et lui donnant une partie de son énergie.

Après la turbine - une buse à jet, où le fluide de travail accélère et expire à une vitesse supérieure à la vitesse du flux venant en sens inverse, ce qui crée une poussée de jet.

Des générations de turboréacteurs

Bien qu'il n'y ait en principe pas de classification exacte des générations de turboréacteurs, il est possible en de façon générale décrire les principaux types à différents stades du développement de la construction de moteurs.

Les moteurs de première génération comprennent des moteurs allemands et britanniques de la Seconde Guerre mondiale, ainsi que le VK-1 soviétique, qui a été installé sur le célèbre chasseur MIG-15, ainsi que sur les avions IL-28 et TU-14.

Chasseur MiG-15

Les TRD de deuxième génération se distinguent déjà par la présence éventuelle d'un compresseur axial, d'une postcombustion et d'une prise d'air réglable. Parmi Exemples soviétiques Moteur R-11F2S-300 pour l'avion MiG-21.

Les moteurs de troisième génération se caractérisent par un taux de compression accru, obtenu en augmentant les étages du compresseur et des turbines, et par l'apparition d'une dérivation. Techniquement, ce sont les moteurs les plus complexes.

L'émergence de nouveaux matériaux capables d'augmenter considérablement les températures de fonctionnement a conduit à la création de moteurs de quatrième génération. Parmi ces moteurs se trouve l'AL-31 domestique développé par l'UEC pour le chasseur Su-27.

Aujourd'hui, la production de moteurs d'avion de cinquième génération démarre dans l'entreprise Ufa UEC. Les nouvelles unités seront installées sur le chasseur T-50 (PAK FA), qui remplace le Su-27. La nouvelle centrale électrique du T-50 avec une puissance accrue rendra l'avion encore plus maniable et, plus important encore, elle ouvrira une nouvelle ère dans l'industrie aéronautique nationale.