Sob o jato entende-se o movimento, no qual uma de suas partes é separada do corpo a uma certa velocidade. A força resultante age por conta própria. Em outras palavras, ela não tem o menor contato com corpos externos.
Propulsão a jato na natureza
Durante as férias de verão no sul, quase todos nós, nadando no mar, nos deparamos com águas-vivas. Mas poucas pessoas pensaram no fato de que esses animais se movem da mesma forma que um motor a jato. O princípio de operação na natureza de tal unidade pode ser observado ao mover alguns tipos de plâncton marinho e larvas de libélula. Além disso, a eficiência desses invertebrados é muitas vezes maior do que a dos meios técnicos.
Quem mais pode demonstrar como funciona um motor a jato? Lula, polvo e choco. Um movimento semelhante é feito por muitos outros moluscos marinhos. Tomemos, por exemplo, o choco. Ela leva água para a cavidade branquial e a joga vigorosamente por um funil, que direciona para trás ou para os lados. Em queo molusco é capaz de se mover na direção certa.
O princípio de funcionamento de um motor a jato também pode ser observado ao movimentar a banha. Este animal marinho absorve a água em uma ampla cavidade. Depois disso, os músculos de seu corpo se contraem, empurrando o líquido para fora pelo buraco nas costas. A reação do jato resultante permite que o sebo avance.
Mísseis marítimos
Mas as lulas alcançaram a maior perfeição na navegação a jato. Até a própria forma do foguete parece ser copiada dessa vida marinha em particular. Ao se mover em baixa velocidade, a lula dobra periodicamente sua barbatana em forma de diamante. Mas para um lançamento rápido, ele tem que usar seu próprio "motor a jato". Vale a pena considerar com mais detalhes o princípio de funcionamento de todos os seus músculos e corpo.
Squid tem um manto peculiar. Este é o tecido muscular que envolve seu corpo por todos os lados. Durante o movimento, o animal suga um grande volume de água para esse manto, ejetando com força um jato através de um bico estreito especial. Tais ações permitem que as lulas se movam para trás a velocidades de até setenta quilômetros por hora. Durante o movimento, o animal reúne todos os seus dez tentáculos em um feixe, o que dá ao corpo uma forma aerodinâmica. O bocal tem uma válvula especial. O animal gira com a ajuda da contração muscular. Isso permite que a vida marinha mude de direção. O papel do volante durante os movimentos da lula também é desempenhado por seus tentáculos. Ele os direciona para a esquerda ou direita, para baixoou para cima, esquivando-se facilmente de colisões com vários obstáculos.
Existe uma espécie de lula (stenoteuthys), que detém o título de melhor piloto entre os moluscos. Descreva o princípio de funcionamento de um motor a jato - e você entenderá por que, perseguindo peixes, esse animal às vezes s alta para fora da água, chegando até mesmo aos conveses de navios que navegam pelo oceano. Como isso acontece? A lula piloto, estando no elemento água, desenvolve o impulso máximo do jato para ele. Isso permite que ele voe sobre as ondas a uma distância de até cinquenta metros.
Se considerarmos um motor a jato, o princípio de funcionamento de qual animal pode ser mais mencionado? Estes são, à primeira vista, polvos folgados. Seus nadadores não são tão rápidos quanto as lulas, mas em caso de perigo até os melhores velocistas podem invejar sua velocidade. Biólogos que estudaram as migrações de polvos descobriram que eles se movem como um motor a jato funciona.
O animal a cada jato de água lançado do funil faz um solavanco de dois ou até dois metros e meio. Ao mesmo tempo, o polvo nada de forma peculiar - para trás.
Outros exemplos de propulsão a jato
Há foguetes no mundo das plantas. O princípio de um motor a jato pode ser observado quando, mesmo com um toque muito leve, o “pepino louco” s alta do talo em alta velocidade, ao mesmo tempo em que rejeita o líquido pegajoso com sementes. Ao mesmo tempo, o próprio feto voa uma distância considerável (até 12 m) na direção oposta.
O princípio do motor a jato também pode ser observado,enquanto estiver no barco. Se pedras pesadas forem jogadas na água em uma determinada direção, o movimento começará na direção oposta. O princípio de funcionamento de um motor a jato de foguete é o mesmo. Só lá são usados gases em vez de pedras. Eles criam uma força reativa que proporciona movimento tanto no ar quanto no espaço rarefeito.
Viagens Fantásticas
A humanidade há muito sonha em voar para o espaço. Isso é evidenciado pelas obras de escritores de ficção científica, que ofereceram uma variedade de meios para atingir esse objetivo. Por exemplo, o herói da história do escritor francês Hercule Savignin, Cyrano de Bergerac, chegou à lua em uma carroça de ferro, sobre a qual um forte ímã era constantemente lançado. O famoso Munchausen também chegou ao mesmo planeta. Um pé de feijão gigante o ajudou a fazer a jornada.
A propulsão a jato foi usada na China já no primeiro milênio aC. Ao mesmo tempo, tubos de bambu, cheios de pólvora, serviam como uma espécie de foguete para se divertir. Aliás, o projeto do primeiro carro do nosso planeta, criado por Newton, também foi com motor a jato.
Histórico da criação do RD
Somente no séc. O sonho da humanidade com o espaço sideral começou a adquirir características concretas. Afinal, foi neste século que o revolucionário russo N. I. Kibalchich criou o primeiro projeto mundial de uma aeronave com motor a jato. Todos os papéis foram elaborados por um Narodnaya Volya na prisão, onde acabou após a tentativa de assassinato de Alexandre. Mas, infelizmente, em 1881-03-04Kibalchich foi executado, e sua ideia não encontrou implementação prática.
No início do séc. a ideia de usar foguetes para voos ao espaço foi apresentada pelo cientista russo K. E. Tsiolkovsky. Pela primeira vez, seu trabalho, contendo uma descrição do movimento de um corpo de massa variável na forma de uma equação matemática, foi publicado em 1903. Mais tarde, o cientista desenvolveu o próprio esquema de um motor a jato movido a combustível líquido.
Além disso, Tsiolkovsky inventou um foguete de vários estágios e apresentou a ideia de criar cidades espaciais reais em órbita próxima à Terra. Tsiolkovsky provou de forma convincente que o único meio para o vôo espacial é um foguete. Ou seja, um aparelho equipado com um motor a jato, reabastecido com combustível e um oxidante. Somente esse foguete é capaz de superar a gravidade e voar além da atmosfera da Terra.
Exploração Espacial
Um artigo de Tsiolkovsky, publicado no periódico "Scientific Review", consolidou a fama de sonhador do cientista. Ninguém levou seus argumentos a sério.
A ideia de Tsiolkovsky foi implementada por cientistas soviéticos. Liderados por Sergei Pavlovich Korolev, eles lançaram o primeiro satélite artificial da Terra. Em 4 de outubro de 1957, este aparelho foi colocado em órbita por um foguete com motor a jato. O trabalho do RD foi baseado na conversão de energia química, que é transferida pelo combustível para o jato de gás, transformando-se em energia cinética. Neste caso, o foguete se move na direção oposta.direção.
O motor a jato, cujo princípio é usado há muitos anos, encontra sua aplicação não apenas na astronáutica, mas também na aviação. Mas acima de tudo é usado para lançar foguetes. Afinal, apenas o RD é capaz de movimentar o dispositivo em um espaço em que não há meio.
Motor a Jato Líquido
Quem já disparou uma arma de fogo ou simplesmente assistiu esse processo de lado sabe que existe uma força que certamente empurrará o cano para trás. Além disso, com uma quantidade maior de carga, o retorno certamente aumentará. O motor a jato funciona da mesma maneira. Seu princípio de funcionamento é semelhante à forma como o cano é empurrado para trás sob a ação de um jato de gases quentes.
Quanto ao foguete, o processo durante o qual a mistura é inflamada é gradual e contínuo. Este é o motor de combustível sólido mais simples. Ele é bem conhecido por todos os modeladores de foguetes.
Em um motor a jato de propelente líquido (LPRE), uma mistura composta de combustível e oxidante é usada para criar um fluido de trabalho ou um jato de pressão. O último, como regra, é o ácido nítrico ou oxigênio líquido. O combustível no LRE é querosene.
O princípio de funcionamento do motor a jato, que estava nas primeiras amostras, foi preservado até hoje. Só que agora ele usa hidrogênio líquido. Quando esta substância é oxidada, o impulso específico aumenta em 30% em comparação com os primeiros motores de foguete de combustível líquido. Vale dizer que a ideia de usar o hidrogênio foiproposto pelo próprio Tsiolkovsky. No entanto, as dificuldades de trabalhar com essa substância extremamente explosiva naquela época eram simplesmente intransponíveis.
Qual é o princípio de funcionamento de um motor a jato? Combustível e oxidante entram na câmara de trabalho de tanques separados. Em seguida, os componentes são convertidos em uma mistura. Ele queima, liberando uma enorme quantidade de calor sob pressão de dezenas de atmosferas.
Os componentes entram na câmara de trabalho de um motor a jato de diferentes maneiras. O agente oxidante é introduzido aqui diretamente. Mas o combustível percorre um caminho mais longo entre as paredes da câmara e o bico. Aqui é aquecido e, já com uma temperatura elevada, é lançado na zona de combustão através de inúmeros bicos. Além disso, o jato formado pelo bocal explode e fornece à aeronave um momento de empurrão. É assim que você pode saber o que um motor a jato tem o princípio de operação (brevemente). Esta descrição não menciona muitos componentes, sem os quais o funcionamento do LRE seria impossível. Entre eles estão os compressores necessários para criar a pressão necessária para injeção, válvulas, turbinas de alimentação, etc.
Uso moderno
Apesar do fato de que a operação de um motor a jato requer uma grande quantidade de combustível, os motores de foguete continuam a servir as pessoas hoje. Eles são usados como os principais motores de propulsão em veículos de lançamento, bem como motores de manobra para várias naves espaciais e estações orbitais. Na aviação, são utilizados outros tipos de pistas de táxi, que apresentam características de desempenho eprojeto.
Desenvolvimento da aviação
Do início do século 20 até a eclosão da Segunda Guerra Mundial, as pessoas voavam apenas em aeronaves a hélice. Esses dispositivos foram equipados com motores de combustão interna. No entanto, o progresso não parou. Com o seu desenvolvimento, surgiu a necessidade de criar aeronaves mais potentes e rápidas. No entanto, aqui os projetistas de aeronaves se deparam com um problema aparentemente insolúvel. O fato é que, mesmo com um leve aumento na potência do motor, a massa da aeronave aumentou significativamente. No entanto, a saída da situação criada foi encontrada pelo inglês Frank Will. Ele criou um motor fundamentalmente novo, chamado jato. Esta invenção deu um poderoso impulso ao desenvolvimento da aviação.
O princípio de operação de um motor a jato de aeronave é semelhante às ações de uma mangueira de incêndio. Sua mangueira tem uma extremidade cônica. Fluindo através de uma abertura estreita, a água aumenta significativamente sua velocidade. A força de contrapressão criada neste caso é tão forte que o bombeiro mal consegue segurar a mangueira em suas mãos. Esse comportamento da água também pode explicar o princípio de funcionamento de um motor a jato de aeronave.
Taxiways direcionais
Este tipo de motor a jato é o mais simples. Você pode imaginá-lo na forma de um tubo com extremidades abertas, instalado em um plano em movimento. Na frente de sua seção transversal se expande. Devido a esse design, o ar de entrada reduz sua velocidade e sua pressão aumenta. O ponto mais largo de tal tuboé a câmara de combustão. É aqui que o combustível é injetado e depois queimado. Tal processo contribui para o aquecimento dos gases formados e sua forte expansão. Isso cria o impulso de um motor a jato. É produzido por todos os mesmos gases quando eles explodem com força da extremidade estreita do tubo. É esse impulso que faz o avião voar.
Problemas de uso
Os motores
Sramjet têm algumas desvantagens. Eles são capazes de trabalhar apenas na aeronave que está em movimento. Uma aeronave em repouso não pode ser ativada por taxiways de fluxo direto. Para levantar tal aeronave no ar, qualquer outro motor de partida é necessário.
Resolução de Problemas
O princípio de operação de um motor a jato de uma aeronave do tipo turbojato, que é desprovido das deficiências de uma pista de táxi de fluxo direto, permitiu que os projetistas de aeronaves criassem as aeronaves mais avançadas. Como funciona esta invenção?
O elemento principal em um motor turbojato é uma turbina a gás. Com sua ajuda, um compressor de ar é ativado, passando pelo qual o ar comprimido é direcionado para uma câmara especial. Os produtos obtidos como resultado da combustão do combustível (geralmente querosene) caem nas pás da turbina, que a aciona. Além disso, o fluxo de ar-gás passa pelo bocal, onde acelera a altas velocidades e cria uma enorme força de impulso do jato.
Aumento de potência
A força de empuxo reativa podeaumentar significativamente em um curto período de tempo. Para isso, a pós-combustão é usada. É a injeção de uma quantidade adicional de combustível na corrente de gás que escapa da turbina. O oxigênio não utilizado na turbina contribui para a combustão do querosene, o que aumenta o empuxo do motor. Em altas velocidades, o aumento em seu valor atinge 70% e em baixas velocidades - 25-30%.
