Moteur d'avion. Le principe de fonctionnement d'un moteur à réaction

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 non pas sur une réaction chimique, mais sur 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.

Pousser le moteur dans le sens opposé. Pour accélérer le fluide de travail, il peut être utilisé comme une expansion de gaz, chauffé d'une manière ou d'une autre à haute température (le soi-disant. moteurs à réaction thermiques) et d'autres principes physiques, par exemple, l'accélération de particules chargées dans un champ électrostatique (voir moteur ionique).

Un moteur à réaction combine le moteur proprement dit avec l'hélice, c'est-à-dire qu'il crée une traction uniquement par interaction avec le fluide de travail, sans support ni contact avec d'autres corps. Pour cette raison, il est le plus souvent utilisé pour propulser des avions, des fusées et des engins spatiaux.

Classes de moteurs à réaction

Il existe deux grandes classes de moteurs à réaction :

Moteurs à réaction- les moteurs thermiques, qui utilisent l'énergie d'oxydation de l'oxygène combustible de l'air prélevé dans l'atmosphère. Le fluide de travail de ces moteurs est un mélange de produits de combustion avec les composants restants de l'air d'admission.
moteurs de fusée- contiennent tous les composants du fluide de travail à bord et sont capables de travailler dans n'importe quel environnement, y compris dans le vide.

Composants d'un moteur à réaction

Tout moteur à réaction doit avoir au moins deux composants :

Chambre de combustion ("réacteur chimique") - elle libère l'énergie chimique du combustible et la convertit en énergie thermique des gaz.
Buse à jet ("tunnel à gaz") - dans laquelle l'énergie thermique des gaz est convertie en leur énergie cinétique, lorsque les gaz sortent de la buse à grande vitesse, créant ainsi une poussée de jet.

Les principaux paramètres techniques du moteur à réaction

Le principal paramètre technique caractérisant un turboréacteur est poussée(sinon - force de traction) - la force qui développe le moteur dans le sens du mouvement de l'appareil.

Les moteurs de fusée, en plus de la poussée, sont caractérisés par une impulsion spécifique, qui est un indicateur du degré de perfection ou de qualité du moteur. Cet indicateur est également une mesure de l'efficacité du moteur. Le graphique ci-dessous est une représentation graphique des valeurs supérieures de cet indicateur pour différents types moteurs à réaction, en fonction de la vitesse de vol, exprimée sous forme de nombre de Mach, ce qui vous permet de voir la portée de chaque type de moteur.

Histoire

Le moteur à réaction a été inventé par le Dr Hans von Ohain, un éminent ingénieur de conception allemand, et Sir Frank Whittle. Le premier brevet pour un moteur à turbine à gaz fonctionnel a été obtenu en 1930 par Frank Whittle. Cependant, c'est Ohain qui a assemblé le premier modèle de travail.

Le 2 août 1939 en Allemagne, le premier avion à réaction a pris son envol - Heinkel He 178, équipé d'un moteur HeS 3, conçu par Ohain.

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moteur d'avion
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Livres

Moteur à réaction à impulsions modèle d'avion, V. A. Borodine. Le livre met en lumière la conception, le fonctionnement et la théorie élémentaire de l'ERV pulsé. Le livre est illustré de schémas de modèles d'avions à réaction. Reproduit dans l'original…

Les moteurs à réaction sont de tels dispositifs qui créent la force de traction nécessaire au processus de mouvement en convertissant l'énergie interne du carburant en énergie cinétique des jets dans le fluide de travail. Le fluide de travail s'écoule rapidement du moteur et, selon la loi de conservation de la quantité de mouvement, une force réactive se forme qui pousse le moteur dans la direction opposée. Pour accélérer le fluide de travail, il peut être utilisé comme dilatation de gaz chauffés à haute température de diverses manières, ainsi que d'autres processus physiques, en particulier l'accélération de particules chargées dans un champ électrostatique.

Les moteurs à réaction combinent les moteurs réels avec des hélices. Cela signifie qu'ils créent des forces de traction exclusivement par interaction avec des corps travaillants, sans appuis, ou par contacts avec d'autres corps. C'est-à-dire qu'ils se donnent leur propre promotion, alors que les mécanismes intermédiaires n'y participent pas. En conséquence, ils sont principalement utilisés pour propulser des avions, des fusées et, bien sûr, des engins spatiaux.

Qu'est-ce que la poussée du moteur ?

La poussée du moteur est appelée force réactive, qui se manifeste par des forces, une pression et un frottement dynamiques des gaz appliqués aux parties externes moteur.

La traction varie selon :

Interne (poussée du jet), lorsque la résistance externe n'est pas prise en compte ;
Efficace, compte tenu de la résistance externe des centrales électriques.

L'énergie de démarrage est stockée à bord d'avions ou d'autres véhicules équipés de moteurs à réaction (carburant chimique, combustible nucléaire), ou peut être alimenté de l'extérieur (par exemple l'énergie solaire).

Comment se forme la poussée du jet ?

Pour former la poussée du jet (poussée du moteur), qui est utilisée par les moteurs à réaction, vous aurez besoin de :

Sources d'énergie initiale, qui sont converties en énergie cinétique des courants-jets ;
Fluides de travail qui seront éjectés des moteurs à réaction sous forme de jets ;
Le moteur à réaction lui-même en tant que convertisseur d'énergie.

Comment obtenir un corps de travail?

Pour acquérir un fluide de travail dans les moteurs à réaction, les éléments suivants peuvent être utilisés :

Substances prélevées dans l'environnement (par exemple, l'eau ou l'air);
Substances dans les réservoirs des véhicules ou dans les chambres des moteurs à réaction ;
Substances mélangées provenant de l'environnement et stockées à bord des véhicules.

Les moteurs à réaction modernes utilisent principalement de l'énergie chimique. Les corps de travail sont un mélange de gaz chauds, produits de la combustion de combustibles chimiques. Lorsqu'un moteur à réaction est en marche, l'énergie chimique des substances en combustion est convertie en énergie thermique à partir des produits de combustion. Dans le même temps, l'énergie thermique des gaz chauds est convertie en énergie mécanique à partir des mouvements de translation des jets et des appareils sur lesquels les moteurs sont installés.

Dans les moteurs à réaction, les jets de flux d'air qui pénètrent dans les moteurs rencontrent des turbines de compresseur qui tournent à une vitesse énorme, qui aspirent l'air de l'environnement (à l'aide de ventilateurs intégrés). Ainsi, deux problèmes sont résolus :

Prise d'air primaire ;
Refroidissement de l'ensemble du moteur.

Les aubes de turbine de compresseur compriment l'air environ 30 fois ou plus, le «poussent» (injection) dans la chambre de combustion (le fluide de travail est généré). En général, les chambres de combustion jouent également le rôle de carburateurs, mélangeant le carburant à l'air.

Il peut s'agir, en particulier, de mélanges d'air et de kérosène, comme dans les turboréacteurs des avions à réaction modernes, ou de mélanges d'oxygène liquide et d'alcool, comme certains moteurs de fusée à liquide, ou d'autres combustible solide dans des fusées à poudre. Dès que le mélange air-carburant est formé, il s'enflamme en dégageant de l'énergie sous forme de chaleur. Ainsi, les carburants des moteurs à réaction ne peuvent être que des substances qui, en raison de réactions chimiques dans les moteurs (lorsqu'ils sont allumés), ils dégagent de la chaleur tout en formant beaucoup de gaz.

Lorsqu'il est allumé, un échauffement important du mélange et des pièces autour avec une expansion volumétrique a lieu. En fait, les moteurs à réaction utilisent des explosions contrôlées pour la propulsion. Les chambres de combustion des moteurs à réaction sont parmi les éléments les plus chauds ( régime de température elles peuvent atteindre jusqu'à 2700°C), et elles nécessitent un refroidissement intensif constant.

Les moteurs à réaction sont équipés de tuyères à travers lesquelles les gaz chauffés, produits de la combustion du carburant, s'en échappent à grande vitesse. Dans certains moteurs, les gaz se trouvent dans les tuyères immédiatement après les chambres de combustion. Cela s'applique, par exemple, aux moteurs de fusée ou de statoréacteur.

Les turboréacteurs fonctionnent un peu différemment. Ainsi, les gaz, après les chambres de combustion, passent d'abord par des turbines, auxquelles ils cèdent leur énergie thermique. Ceci est fait afin de mettre en mouvement les compresseurs, qui serviront à comprimer l'air devant la chambre de combustion. Dans tous les cas, les tuyères sont les dernières parties des moteurs à travers lesquelles les gaz vont s'écouler. En fait, ils forment un jet stream direct.

Les buses sont dirigées air froid, qui est pompé avec des compresseurs pour refroidir les pièces internes des moteurs. Les buses à jet peuvent avoir diverses configurations et des conceptions basées sur les types de moteurs. Ainsi, lorsque la vitesse d'écoulement doit être supérieure à la vitesse du son, les buses prennent la forme de tuyaux en expansion ou, dans un premier temps, se rétrécissent, puis se dilatent (les buses dites de Laval). Ce n'est qu'avec des tuyaux de cette configuration que les gaz accélèrent pour vitesses supersoniques, à l'aide desquels les avions à réaction franchissent les "barrières sonores".

Selon que les moteurs à réaction sont impliqués dans le processus de fonctionnement environnement, ils sont subdivisés en classes principales de moteurs à réaction d'air (WFD) et moteurs de fusée(RD). Tous les WFD sont des moteurs thermiques dont les fluides de travail se forment lors de la réaction d'oxydation des substances combustibles avec l'oxygène dans les masses d'air. Les flux d'air provenant de l'atmosphère forment la base des organes de travail de la DCE. Ainsi, les véhicules avec VJD transportent des sources d'énergie (carburant) à bord, mais la plupart des fluides de travail sont puisés dans l'environnement.

Les appareils VRD incluent :

Turboréacteurs (TRD);
Moteurs à jet d'air à flux direct (statoréacteurs);
Moteurs à réaction pulsés (PuVRD);
Les statoréacteurs hypersoniques (scramjet).

Contrairement aux moteurs à jet d'air, tous les composants des organes de travail du RD sont à bord de véhicules équipés de moteurs-fusées. L'absence d'hélices interagissant avec l'environnement, ainsi que la présence de tous les composants des organes de travail à bord des véhicules, rendent les moteurs-fusées adaptés à un fonctionnement dans Cosmos. Il existe également une combinaison de moteurs de fusée, qui est une sorte de combinaison des deux principales variétés.

En bref sur l'histoire du moteur à réaction

On pense que le moteur à réaction a été inventé par Hans von Ohain et l'excellent ingénieur de conception allemand Frank Whittle. C'est Frank Whittle qui a reçu le premier brevet pour un moteur à turbine à gaz fonctionnel en 1930. Cependant, le premier modèle de travail a été recueilli par Ohain lui-même. À la fin de l'été 1939, le premier avion à réaction est apparu dans le ciel - He-178 (Heinkel-178), qui était équipé d'un moteur HeS 3 développé par Ohain.

Comment est construit un moteur à réaction ?

Le dispositif des moteurs à réaction est assez simple et en même temps extrêmement complexe. C'est simple dans le principe. Ainsi, l'air extérieur (dans les moteurs de fusée - oxygène liquide) est aspiré dans la turbine. Après cela, il commence à se mélanger au carburant et à brûler. Au bord de la turbine, un soi-disant "corps de travail" (jet stream mentionné précédemment) est formé, qui propulse l'avion ou le vaisseau spatial.

Pour toute sa simplicité, en fait, c'est toute une science, car au milieu de tels moteurs, la température de fonctionnement peut atteindre plus de mille degrés Celsius. L'un des problèmes les plus importants dans la construction des turboréacteurs est la création de pièces non consommables à partir de métaux qui peuvent eux-mêmes être fondus.

Au départ, devant chaque turbine, il y a toujours un ventilateur qui aspire les masses d'air de l'environnement dans les turbines. Les fans ont grande surface, ainsi qu'un grand nombre de lames de configurations spéciales, dont le matériau était le titane. Immédiatement derrière les ventilateurs se trouvent compresseurs puissants, qui sont nécessaires pour forcer l'air sous une pression énorme dans les chambres de combustion. Après les chambres de combustion, les mélanges air-carburant en combustion sont envoyés à la turbine elle-même.

Les turbines sont constituées de nombreuses aubes, qui sont soumises à une pression par des écoulements réactifs, qui font tourner les turbines. De plus, les turbines font tourner les arbres sur lesquels les ventilateurs et les compresseurs sont « montés ». En fait, le système devient fermé et n'a besoin que d'un apport de carburant et de masses d'air.

A la suite des turbines, les flux sont dirigés vers les tuyères. Les tuyères des moteurs à réaction sont la dernière partie, mais non la moins importante, des moteurs à réaction. Ils forment des courants-jets directs. Des masses d'air froid sont envoyées vers les tuyères, pompées par des ventilateurs pour refroidir "l'intérieur" des moteurs. Ces courants limitent les colliers des buses des jets super chauds et ne leur permettent pas de fondre.

Vecteur de poussée rejeté

Les moteurs à réaction ont des buses d'une grande variété de configurations. Les plus avancées sont considérées comme des tuyères mobiles placées sur des moteurs à vecteur de poussée déviable. Ils peuvent être comprimés et dilatés, ainsi que déviés à des angles significatifs - c'est ainsi que les flux réactifs sont régulés et dirigés directement. De ce fait, les aéronefs équipés de moteurs à vecteur de poussée déviable deviennent extrêmement maniables, car les processus de manœuvre se produisent non seulement en raison des actions des mécanismes d'aile, mais également directement par les moteurs eux-mêmes.

Types de moteurs à réaction

Il existe plusieurs principaux types de moteurs à réaction. Ainsi, le moteur d'avion de l'avion F-15 peut être appelé un moteur à réaction classique. La plupart de ces moteurs sont principalement utilisés sur des chasseurs d'une grande variété de modifications.

Turbopropulseurs bipales

Dans ce type de turbopropulseurs, la puissance des turbines est dirigée par des réducteurs pour faire tourner les hélices classiques. La présence de tels moteurs permet aux gros aéronefs de voler aux vitesses maximales acceptables tout en consommant moins de carburéacteur. La vitesse de croisière normale des avions à turbopropulseurs peut être de 600 à 800 km/h.

Moteurs à réaction à turbosoufflante

Ce type de moteur est plus économique dans la famille des types de moteurs classiques. Maison poinçonner ils sont que des ventilateurs de grand diamètre sont placés à l'entrée, qui fournissent des flux d'air non seulement pour les turbines, mais créent également des flux assez puissants à l'extérieur de celles-ci. En conséquence, une économie accrue peut être obtenue en améliorant l'efficacité. Ils sont utilisés sur les paquebots et les gros porteurs.

Moteurs à réaction à flux direct

Ce type de moteur fonctionne de telle manière qu'il n'a pas besoin de pièces mobiles. Les masses d'air sont poussées dans la chambre de combustion de manière non contrainte, grâce au ralentissement des flux contre les carénages d'admission. À l'avenir, tout se fera de la même manière que dans les moteurs à réaction ordinaires, à savoir que les flux d'air sont mélangés au carburant et sortent comme des jets des buses. Les moteurs Scramjet sont utilisés dans les trains, les avions, les drones, les fusées et peuvent également être montés sur des vélos ou des scooters.

Et quelle est sa signification pour aviation moderne. Depuis son apparition sur Terre, l'Homme a dirigé son regard vers le ciel. Avec quelle aisance incroyable les oiseaux planent dans les courants ascendants d'air chaud ! Et pas seulement de petits spécimens, mais même des plus grands comme des pélicans, des grues et bien d'autres. Les tentatives de les imiter, en utilisant des primitives basées sur la force musculaire du pilote lui-même, si elles conduisaient à une sorte de «vol», alors tout de même, on ne pouvait pas parler de mise en œuvre massive du développement - les conceptions étaient très peu fiables, trop de restrictions étaient imposées à la personne qui les utilisait.

Viennent ensuite les moteurs à combustion interne et les moteurs à hélice. Ils se sont avérés si réussis qu'un moteur à réaction moderne et un moteur à vis (hélice) coexistent toujours en parallèle. Bien sûr, après avoir subi un certain nombre de modifications.

Comment est né le moteur à réaction ?

La plupart des solutions techniques, dont l'invention est attribuée à l'homme, ont en fait été aperçues dans la nature. Par exemple, la création d'un deltaplane a été précédée par l'observation du vol d'oiseaux planant dans le ciel. Les formes épurées des poissons et des oiseaux ont également été brillamment argumentées, mais déjà dans le cadre des moyens techniques. Une histoire similaire n'a pas contourné le moteur à réaction. Ce principe de mouvement est utilisé par de nombreux habitants marins - pieuvres, calmars, méduses, etc. Tsiolkovsky a parlé d'un tel moteur. Plus encore - il a théoriquement étayé la possibilité de créer un dirigeable pour les vols dans l'espace interplanétaire.

Les sous-jacents et les roquettes étaient connus à l'époque La Chine ancienne. On peut dire que l'idée de créer un moteur à réaction "était dans l'air", il suffisait de le voir et de le traduire en technologie.

La structure du moteur et le principe de fonctionnement

Au cœur de tout moteur à réaction se trouve une chambre avec une sortie se terminant par un tube cloche. Un mélange de carburant est fourni à l'intérieur de la chambre, s'y enflamme, se transformant en un gaz à haute température. Comme sa pression se répartit uniformément dans toutes les directions, en appuyant sur les parois, le gaz ne peut sortir de la chambre que par une douille orientée dans le sens opposé au sens de déplacement souhaité. Cela rend plus facile à comprendre ce qui a été dit avec un exemple : un homme se tient debout sur la glace, tenant un lourd pied de biche dans ses mains. Mais dès qu'il jettera le pied-de-biche sur le côté, il recevra une impulsion d'accélération et glissera sur la glace dans le sens opposé au lancer. La différence dans la portée de vol du pied de biche et le déplacement d'une personne ne s'explique que par leur masse, les forces elles-mêmes sont égales et les vecteurs sont opposés. Faire une analogie avec un moteur à réaction : une personne est un avion et un pied de biche est du gaz surchauffé provenant d'une cloche de chambre.

Malgré toute sa simplicité, ce schéma présente plusieurs inconvénients importants - une consommation de carburant élevée et une pression énorme sur les parois de la chambre. Diverses solutions sont utilisées pour réduire la consommation : un comburant est également utilisé comme combustible, qui, en changeant sa état d'agrégation, plus préféré que les combustibles liquides ; une autre option est une poudre oxydable au lieu d'un liquide.

Mais meilleure solution est un statoréacteur. C'est une chambre traversante, avec une entrée et une sortie (relativement parlant, un cylindre avec une douille). Lorsque l'appareil se déplace, l'air entre dans la chambre sous pression environnement externe, chauffe et se contracte. Le mélange de carburant fourni s'enflamme et signale une température supplémentaire. Ensuite, il éclate à travers la cloche et crée une impulsion, comme dans un moteur à réaction classique. Dans ce schéma, le carburant est un élément auxiliaire, de sorte que ses coûts sont nettement inférieurs. C'est ce type de moteur qui est utilisé dans les avions, où l'on peut voir les pales d'une turbine qui pompe l'air dans la chambre.

Un moteur à réaction est un moteur qui crée la force de traction nécessaire au mouvement en convertissant l'énergie interne du carburant en énergie cinétique du jet du fluide de travail.

Le fluide de travail s'écoule du moteur à grande vitesse et, conformément à la loi de conservation de la quantité de mouvement, une force réactive se forme qui pousse le moteur dans la direction opposée. Pour accélérer le fluide de travail, à la fois l'expansion d'un gaz chauffé d'une manière ou d'une autre à une température thermique élevée (les soi-disant moteurs à réaction thermiques) et d'autres principes physiques, par exemple l'accélération de particules chargées dans un champ électrostatique ( voir moteur ionique), peut être utilisé.

Un moteur à réaction combine le moteur lui-même avec une hélice, c'est-à-dire qu'il crée une traction uniquement par interaction avec le fluide de travail, sans support ni contact avec d'autres corps. Pour cette raison, il est le plus souvent utilisé pour propulser des avions, des fusées et des engins spatiaux.

Dans un moteur à réaction, la force de poussée nécessaire au mouvement est créée en convertissant l'énergie initiale en énergie cinétique du fluide de travail. À la suite de l'expiration du fluide de travail de la buse du moteur, une force réactive se forme sous la forme d'un recul (jet). Le recul déplace le moteur et l'appareil qui lui est structurellement connecté dans l'espace. Le mouvement se produit dans la direction opposée à la sortie du jet. L'énergie cinétique du courant-jet peut être convertie différentes sortesénergie : chimique, nucléaire, électrique, solaire. Le moteur à réaction fournit son propre mouvement sans la participation de mécanismes intermédiaires.

Pour créer une poussée de jet, une source d'énergie initiale est nécessaire, qui est convertie en énergie cinétique d'un jet stream, un fluide de travail éjecté du moteur sous la forme d'un jet stream, et le moteur à réaction lui-même, qui convertit le premier type d'énergie dans la seconde.

La partie principale d'un moteur à réaction est la chambre de combustion, dans laquelle le fluide de travail est créé.

Tous les moteurs à réaction sont divisés en deux classes principales, selon qu'ils utilisent ou non l'environnement dans leur travail.

La première classe est celle des moteurs à réaction (WFD). Tous sont thermiques, dans lesquels le fluide de travail est formé lors de la réaction d'oxydation d'une substance combustible avec l'oxygène de l'air ambiant. La majeure partie du fluide de travail est air atmosphérique.

Dans un moteur-fusée, tous les composants du fluide de travail sont à bord de l'appareil qui en est équipé.

Il existe également des moteurs combinés qui combinent les deux types ci-dessus.

Pour la première fois, la propulsion à réaction a été utilisée dans la boule de Heron, le prototype d'une turbine à vapeur. Les moteurs à réaction à combustible solide sont apparus en Chine au 10ème siècle. n.m. e. Ces fusées ont été utilisées à l'Est, puis en Europe pour les feux d'artifice, la signalisation, puis comme combats.

Une étape importante dans le développement de l'idée de la propulsion à réaction a été l'idée d'utiliser une fusée comme moteur d'un avion. Il a été formulé pour la première fois par le révolutionnaire russe N. I. Kibalchich, qui en mars 1881, peu de temps avant son exécution, proposa un schéma pour un avion (avion-fusée) utilisant la poussée des gaz explosifs en poudre.

N. E. Zhukovsky dans ses travaux "Sur la réaction des fluides sortants et entrants" (années 1880) et "Sur la théorie des navires mis en mouvement par la force de réaction de l'eau sortante" (1908) a d'abord développé les principaux problèmes de la théorie d'un jet moteur.

Des travaux intéressants sur l'étude du vol de fusée appartiennent également au célèbre scientifique russe I. V. Meshchersky, en particulier dans le domaine théorie générale mouvement des corps de masse variable.

En 1903, K. E. Tsiolkovsky, dans son ouvrage "Investigation of the World Spaces with Reactive Devices", a donné une justification théorique du vol d'une fusée, ainsi qu'un schéma d'un moteur de fusée, qui anticipait de nombreux principes fondamentaux et caractéristiques de conception moteurs de fusée à liquide modernes (LRE). Ainsi, Tsiolkovsky a prévu l'utilisation de carburant liquide pour un moteur à réaction et son alimentation au moteur avec des pompes spéciales. Il a proposé de contrôler le vol de la fusée au moyen de gouvernails à gaz - des plaques spéciales placées dans un jet de gaz émis par la buse.

Une caractéristique d'un moteur à propergol liquide est que, contrairement aux autres moteurs à réaction, il emporte avec lui la totalité de l'alimentation en comburant avec le carburant et ne prend pas l'air contenant de l'oxygène nécessaire à la combustion du carburant dans l'atmosphère. C'est le seul moteur qui peut être utilisé pour le vol à très haute altitude en dehors de l'atmosphère terrestre.

La première fusée au monde dotée d'un moteur-fusée à propergol liquide a été créée et lancée le 16 mars 1926 par l'Américain R. Goddard. Il pesait environ 5 kilogrammes et sa longueur atteignait 3 m.La fusée de Goddard était alimentée en essence et en oxygène liquide. Le vol de cette fusée a duré 2,5 secondes, pendant lesquelles elle a parcouru 56 m.

Systématique travail expérimental sur ces moteurs a commencé dans les années 30 du XXe siècle.

Les premiers moteurs de fusée soviétiques ont été conçus et construits en 1930-1931. au Laboratoire de dynamique des gaz de Leningrad (GDL) sous la direction du futur académicien V.P. Glushko. Cette série s'appelait ORM - un moteur-fusée expérimenté. Glushko a appliqué quelques nouveautés, par exemple, le refroidissement du moteur avec l'un des composants du carburant.

En parallèle, le développement de moteurs-fusées a été réalisé à Moscou par le Jet Propulsion Study Group (GIRD). Son inspirateur idéologique était F. A. Zander et l'organisateur était le jeune S. P. Korolev. L'objectif de Korolev était de construire un nouvel appareil de fusée - un avion-fusée.

En 1933, F.A. Zander a construit et testé avec succès le moteur-fusée OR1, qui fonctionnait à l'essence et à l'air comprimé, et en 1932-1933. - moteur OP2, à essence et oxygène liquide. Ce moteur a été conçu pour être installé sur un planeur censé voler comme un avion-fusée.

En 1933, la première fusée soviétique à carburant liquide a été créée et testée au GIRD.

Développant les travaux commencés, les ingénieurs soviétiques ont ensuite continué à travailler sur la création de moteurs à réaction à propergol liquide. Au total, de 1932 à 1941, 118 modèles de moteurs à réaction à propergol liquide ont été développés en URSS.

En Allemagne, en 1931, des fusées ont été testées par I. Winkler, Riedel et d'autres.

Le premier vol sur un avion propulsé par fusée avec un moteur à propergol liquide a été effectué en Union soviétique en février 1940. Un LRE a été utilisé comme centrale électrique de l'avion. En 1941, sous la direction du concepteur soviétique V.F. Bolkhovitinov, le premier avion à réaction a été construit - un chasseur avec un moteur à propergol liquide. Ses tests ont été effectués en mai 1942 par le pilote G. Ya. Bakhchivadzhi.

Au même moment, le premier vol d'un chasseur allemand avec un tel moteur a eu lieu. En 1943, les États-Unis ont testé le premier avion à réaction américain, sur lequel un moteur à propergol liquide a été installé. En Allemagne, en 1944, plusieurs chasseurs équipés de ces moteurs conçus par Messerschmitt ont été construits et la même année, ils ont été utilisés dans une situation de combat sur le front occidental.

De plus, des moteurs-fusées à propergol liquide ont été utilisés sur les fusées allemandes V2, créées sous la direction de W. von Braun.

Dans les années 1950, des moteurs de fusées à liquide ont été installés sur des missiles balistiques, puis sur des satellites artificiels de la Terre, du Soleil, de la Lune et de Mars, des stations interplanétaires automatiques.

Le moteur-fusée se compose d'une chambre de combustion avec tuyère, d'une turbopompe, d'un générateur de gaz ou d'un générateur de vapeur-gaz, d'un système d'automatisation, d'éléments de commande, d'un système d'allumage et d'unités auxiliaires (échangeurs de chaleur, mélangeurs, entraînements).

L'idée des moteurs à réaction a été avancée à plusieurs reprises dans différents pays. Les travaux les plus importants et les plus originaux à cet égard sont les études réalisées en 1908-1913. Le scientifique français R. Loren, qui, en particulier, en 1911 a proposé un certain nombre de schémas pour les statoréacteurs. Ces moteurs utilisent l'air atmosphérique comme comburant et l'air dans la chambre de combustion est comprimé par une pression d'air dynamique.

En mai 1939, le premier essai d'une fusée avec un statoréacteur conçu par P. A. Merkulov a eu lieu en URSS. C'était une fusée à deux étages (le premier étage était une fusée à poudre) avec un poids au décollage de 7,07 kg, et le poids du carburant pour le deuxième étage d'un statoréacteur n'était que de 2 kg. Au cours de l'essai, la fusée a atteint une hauteur de 2 km.

En 1939-1940 pour la première fois au monde en Union soviétique, des essais estivaux de moteurs à réaction installés comme moteurs supplémentaires sur un avion conçu par N.P. Polikarpov ont été effectués. En 1942, des statoréacteurs conçus par E. Senger sont testés en Allemagne.

Le moteur à réaction se compose d'un diffuseur dans lequel l'air est comprimé en raison de l'énergie cinétique du flux d'air venant en sens inverse. Le carburant est injecté dans la chambre de combustion par la buse et le mélange s'enflamme. Le jet stream sort par la buse.

Le fonctionnement du WFD est continu, il n'y a donc pas de poussée de démarrage en eux. À cet égard, à des vitesses de vol inférieures à la moitié de la vitesse du son, les moteurs à réaction ne sont pas utilisés. L'utilisation de WFD est plus efficace à des vitesses supersoniques et à haute altitude. Le décollage d'un aéronef à moteur à réaction s'effectue à l'aide de moteurs-fusées à propergol solide ou liquide.

Un autre groupe de moteurs à réaction, les moteurs à turbocompresseur, a été davantage développé. Ils sont divisés en turboréacteur, dans lequel la poussée est créée par un jet de gaz provenant d'une tuyère, et en turbopropulseur, dans lequel la poussée principale est créée par une hélice.

En 1909, la conception d'un turboréacteur a été développée par l'ingénieur N. Gerasimov. En 1914, lieutenant de l'armée russe marine M. N. Nikolskoy a conçu et construit un modèle de moteur d'avion à turbopropulseur. Les produits gazeux de la combustion d'un mélange d'essence de térébenthine et acide nitrique. La turbine a fonctionné non seulement sur hélice aérienne: les produits de combustion gazeux d'échappement dirigés vers la tuyère de queue (jet) ont créé une poussée de jet en plus de la poussée de l'hélice.

En 1924, V. I. Bazarov a développé la conception d'un moteur à réaction à turbocompresseur d'avion, qui se composait de trois éléments : une chambre de combustion, une turbine à gaz et un compresseur. Pour la première fois, le flux d'air comprimé était ici divisé en deux branches : la plus petite partie allait dans la chambre de combustion (vers le brûleur), et la plus grande partie était mélangée aux gaz de travail pour abaisser leur température devant la turbine. Cela garantissait la sécurité des aubes de turbine. La puissance de la turbine à plusieurs étages était utilisée pour entraîner le compresseur centrifuge du moteur lui-même et en partie pour faire tourner l'hélice. En plus de l'hélice, la poussée était créée par la réaction d'un jet de gaz traversant la tuyère de queue.

En 1939, la construction de turboréacteurs conçus par A. M. Lyulka a commencé à l'usine Kirov de Leningrad. Ses procès sont interrompus par la guerre.

En 1941, en Angleterre, le premier vol est effectué sur un avion de chasse expérimental équipé d'un turboréacteur conçu par F. Whittle. Il était équipé d'un moteur à turbine à gaz qui entraînait un compresseur centrifuge qui alimentait en air la chambre de combustion. Les produits de combustion ont été utilisés pour créer une poussée de jet.

Avion Gloster de Whittle (E.28/39)

Dans un turboréacteur, l'air entrant en vol est d'abord comprimé dans l'admission d'air puis dans le turbocompresseur. L'air comprimé est introduit dans la chambre de combustion, où du carburant liquide (le plus souvent du kérosène d'aviation) est injecté. L'expansion partielle des gaz formés lors de la combustion se produit dans la turbine qui fait tourner le compresseur, et l'expansion finale se produit dans la tuyère. Une post-combustion peut être installée entre la turbine et le moteur à réaction, conçue pour une combustion supplémentaire du carburant.

Aujourd'hui, la plupart des avions militaires et civils, ainsi que certains hélicoptères, sont équipés de turboréacteurs.

Dans un turbopropulseur, la poussée principale est créée par une hélice et une poussée supplémentaire (environ 10%) - par un jet de gaz s'écoulant d'une tuyère. Le principe de fonctionnement d'un turbopropulseur est similaire à un turboréacteur, à la différence que la turbine fait tourner non seulement le compresseur, mais également l'hélice. Ces moteurs sont utilisés dans les avions subsoniques et les hélicoptères, ainsi que pour le mouvement des navires et des voitures à grande vitesse.

Les premiers moteurs à réaction à propergol solide ont été utilisés dans les missiles de combat. Leur utilisation généralisée a commencé au XIXe siècle, lorsque des unités de missiles sont apparues dans de nombreuses armées. À fin XIX dans. les premières poudres sans fumée ont été créées, avec une combustion plus stable et une plus grande efficacité.

Dans les années 1920-1930, des travaux étaient en cours pour créer des armes à réaction. Cela a conduit à l'apparition de lance-roquettes - "Katyusha" en Union soviétique, de mortiers-roquettes à six canons en Allemagne.

L'obtention de nouveaux types de poudre à canon a permis d'utiliser des moteurs à réaction à propergol solide dans des missiles de combat, y compris balistiques. De plus, ils sont utilisés dans l'aviation et l'astronautique comme moteurs des premiers étages des lanceurs, des moteurs de démarrage pour les avions à statoréacteurs et des moteurs de frein pour les engins spatiaux.

Un turboréacteur à propergol solide est constitué d'un corps (chambre de combustion) dans lequel se trouvent toute l'alimentation en carburant et une tuyère. Le corps est en acier ou en fibre de verre. Buse - en graphite, alliages réfractaires, graphite.

Le carburant est allumé par un allumeur.

La poussée est contrôlée en modifiant la surface de combustion de la charge ou la zone de la section critique de la buse, ainsi qu'en injectant du liquide dans la chambre de combustion.

La direction de la poussée peut être modifiée par des gouvernails à gaz, une buse de déviation (déflecteur), des moteurs de commande auxiliaires, etc.

Les moteurs à propergol solide à réaction sont très fiables, peuvent être stockés pendant une longue période et sont donc constamment prêts à être lancés.