מתחת לסילון מובנת תנועה, שבה אחד מחלקיו מופרד מהגוף במהירות מסוימת. הכוח שנוצר פועל מעצמו. במילים אחרות, חסר לה אפילו המגע הקל ביותר עם גופים חיצוניים.
הנעת סילון בטבע
בחופשת קיץ בדרום, כמעט כל אחד מאיתנו, ששחה בים, נפגש עם מדוזות. אבל מעט אנשים חשבו על העובדה שבעלי חיים אלה נעים באותו אופן כמו מנוע סילון. עקרון הפעולה בטבע של יחידה כזו ניתן להבחין בעת העברת סוגים מסוימים של פלנקטון ימי וזחלי שפירית. יתרה מכך, היעילות של חסרי חוליות אלו היא לרוב גבוהה מזו של אמצעים טכניים.
מי עוד יכול להדגים כיצד פועל מנוע סילון? קלמארי, תמנון ודיונון. תנועה דומה נעשית על ידי רכיכות ימיות רבות אחרות. קח, למשל, דיונון. היא לוקחת מים לתוך חלל הזימים שלה וזורקת אותם במרץ דרך משפך, אותו היא מכוונת אחורה או הצידה. איפההרכיכה מסוגלת לנוע בכיוון הנכון.
ניתן להבחין בעיקרון הפעולה של מנוע סילון גם בעת הזזת השומן החזיר. בעל חיים ימי זה לוקח מים לתוך חלל רחב. לאחר מכן, שרירי גופו מתכווצים, ודוחפים את הנוזל החוצה דרך החור בגב. התגובה של הסילון שהתקבל מאפשרת לגש לנוע קדימה.
טילי ים
אבל דיונונים השיגו את השלמות הגדולה ביותר בניווט סילוני. נראה שאפילו צורת הרקטה עצמה מועתקת מהחיים הימיים המסוימים האלה. כאשר הוא נע במהירות נמוכה, הדיונון מכופף מעת לעת את סנפיר בצורת היהלום שלו. אבל בשביל זריקה מהירה, הוא צריך להשתמש ב"מנוע סילון" משלו. עיקרון הפעולה של כל שריריו וגופו ראוי לשקול ביתר פירוט.
לדיונון יש מעטה מוזרה. זוהי רקמת השריר המקיפה את גופו מכל עבר. במהלך התנועה, החיה יונקת נפח גדול של מים לתוך המעטפת הזו, ומוציאה בחדות סילון דרך זרבובית צרה מיוחדת. פעולות כאלה מאפשרות לדיונונים לנוע בטלטלות לאחור במהירויות של עד שבעים קילומטרים לשעה. במהלך התנועה, החיה אוספת את כל עשרת המחושים שלה לצרור, המעניק לגוף צורה יעילה. לזרבובית שסתום מיוחד. החיה הופכת אותו בעזרת התכווצות השרירים. זה מאפשר לחיים הימיים לשנות כיוון. את תפקיד ההגה במהלך תנועות הדיונון ממלאים גם המחושים שלו. הוא מכוון אותם שמאלה או ימינה, למטהאו למעלה, מתחמק בקלות מהתנגשויות עם מכשולים שונים.
ישנו מין של דיונונים (stenoteuthys), המחזיק בתואר הטייס הטוב ביותר בקרב רכיכות. תאר את עיקרון הפעולה של מנוע סילון - ותבין מדוע, במרדף אחר דגים, החיה הזו קופצת לפעמים מהמים, אפילו עולה על סיפוני הספינות השייטות מעבר לאוקיינוס. איך זה קרה? דיונון טייס, בהיותו באלמנט המים, מפתח עבורו דחף סילון מרבי. זה מאפשר לו לעוף מעל הגלים במרחק של עד חמישים מטרים.
אם ניקח בחשבון מנוע סילון, ניתן להזכיר יותר את עקרון הפעולה של איזו חיה? אלו הם, במבט ראשון, תמנונים רחבים. השחיינים שלהם לא מהירים כמו דיונונים, אבל במקרה של סכנה אפילו האצים הטובים ביותר יכולים לקנא במהירות שלהם. ביולוגים שחקרו נדידת תמנון גילו שהם נעים כמו מנוע סילון שעובד.
החיה עם כל סילון מים שנזרק מהמשפך עושה טלטלה של שניים או אפילו שניים וחצי מטרים. במקביל, התמנון שוחה בצורה מוזרה - אחורה.
דוגמאות אחרות להנעת סילון
יש רקטות בעולם הצמחים. ניתן לראות את העיקרון של מנוע סילון כאשר, אפילו במגע קל מאוד, ה"מלפפון המשוגע" קופץ מהגבעול במהירות גבוהה, ובו זמנית דוחה את הנוזל הדביק עם זרעים. במקביל, העובר עצמו עף למרחק ניכר (עד 12 מ') בכיוון ההפוך.
ניתן גם להבחין בעקרון של מנוע הסילון,בזמן על הסירה. אם יזרקו ממנו אבנים כבדות למים בכיוון מסוים, אז תתחיל תנועה בכיוון ההפוך. עקרון הפעולה של מנוע סילון רקטי זהה. רק שם משתמשים בגזים במקום באבנים. הם יוצרים כוח תגובתי המספק תנועה הן באוויר והן במרחב הנדיר.
מסעות פנטסטיים
האנושות חלמה זמן רב לטוס לחלל. יעידו על כך יצירותיהם של סופרי מדע בדיוני, שהציעו מגוון אמצעים להשגת מטרה זו. למשל, גיבור סיפורו של הסופר הצרפתי הרקול סבינין, סיראנו דה ברז'רק, הגיע לירח על עגלת ברזל, שמעליה הושלך כל הזמן מגנט חזק. גם מינכהאוזן המפורסם הגיע לאותו כוכב לכת. גבעול שעועית ענק עזר לו לעשות את המסע.
הנעה סילון הייתה בשימוש בסין כבר באלף הראשון לפני הספירה. במקביל, צינורות במבוק, שהיו מלאים באבק שריפה, שימשו כמעין רקטות להנאות. אגב, הפרויקט של המכונית הראשונה על הפלנטה שלנו, שיצר ניוטון, היה גם עם מנוע סילון.
היסטוריה של יצירת RD
רק במאה ה-19. החלום של האנושות על החלל החיצון החל לקבל תכונות קונקרטיות. אחרי הכל, במאה זו יצר המהפכן הרוסי N. I. Kibalchich את הפרויקט הראשון בעולם של מטוס עם מנוע סילון. כל המסמכים נכתבו על ידי נרודנאיה ווליה בכלא, שם הגיע לאחר ניסיון ההתנקשות באלכסנדר. אבל, למרבה הצער, ב-1881-03-04קיבלצ'יץ' הוצא להורג, והרעיון שלו לא מצא יישום מעשי.
בתחילת המאה ה-20. הרעיון של שימוש רקטות לטיסות לחלל הועלה על ידי המדען הרוסי K. E. Tsiolkovsky. בפעם הראשונה, עבודתו, המכילה תיאור של תנועת גוף בעל מסה משתנה בצורה של משוואה מתמטית, פורסמה בשנת 1903. מאוחר יותר, המדען פיתח את עצם התוכנית של מנוע סילון המונע על ידי דלק נוזלי.
כמו כן, ציולקובסקי המציא רקטה רב-שלבית והעלה את הרעיון של יצירת ערי חלל אמיתיות במסלול קרוב לכדור הארץ. ציולקובסקי הוכיח בצורה משכנעת שהאמצעי היחיד לטיסה לחלל הוא רקטה. כלומר, מכשיר המצויד במנוע סילון, מתודלק בדלק ובחומר מחמצן. רק רקטה כזו מסוגלת להתגבר על כוח המשיכה ולעוף מעבר לאטמוספירה של כדור הארץ.
חקירת חלל
מאמר מאת ציולקובסקי, שפורסם בכתב העת "Scientific Review", ביסס את המוניטין של המדען כחולם. אף אחד לא לקח את הטיעונים שלו ברצינות.
הרעיון של ציולקובסקי יושם על ידי מדענים סובייטים. בראשות סרגיי פבלוביץ' קורולב, הם שיגרו את הלוויין המלאכותי הראשון של כדור הארץ. ב-4 באוקטובר 1957, מכשיר זה נמסר למסלול על ידי רקטה עם מנוע סילון. עבודת ה-RD התבססה על המרת אנרגיה כימית, המועברת על ידי הדלק לסילון הגז, והופכת לאנרגיה קינטית. במקרה זה, הרקטה נעה בכיוון ההפוך.כיוון.
מנוע הסילון, שהעיקרון שלו נמצא בשימוש שנים רבות, מוצא את יישומו לא רק באסטרונאוטיקה, אלא גם בתעופה. אבל יותר מכל הוא משמש לשיגור רקטות. הרי רק ה-RD מסוגל להזיז את המכשיר בחלל שאין בו מדיום.
מנוע סילון נוזלי
מי שירה בנשק חם או פשוט צפה בתהליך הזה מהצד יודע שיש כוח שבוודאי ידחוף את הקנה לאחור. יתרה מכך, עם כמות חיוב גדולה יותר, התמורה בהחלט תגדל. מנוע הסילון פועל באותה צורה. עקרון הפעולה שלו דומה לאופן שבו הקנה נדחף לאחור תחת פעולת סילון של גזים חמים.
לגבי הרקטה, התהליך שבמהלכו נדלקת התערובת הוא הדרגתי ומתמשך. זהו מנוע הדלק המוצק הפשוט ביותר. הוא מוכר היטב לכל דוגמני הרקטות.
במנוע סילון מונע נוזלי (LPRE), תערובת המורכבת מדלק ומחמצן משמשת ליצירת נוזל עבודה או סילון דוחף. האחרון, ככלל, הוא חומצה חנקתית או חמצן נוזלי. הדלק ב-LRE הוא נפט.
עקרון הפעולה של מנוע הסילון, שהיה בדגימות הראשונות, נשמר עד היום. רק עכשיו הוא משתמש במימן נוזלי. כאשר חומר זה מתחמצן, הדחף הספציפי גדל ב-30% בהשוואה למנועי הרקטות המונעים הנוזליים הראשונים. ראוי לומר שהרעיון של שימוש במימן היהשהוצע על ידי ציולקובסקי עצמו. עם זאת, הקשיים בעבודה עם החומר הנפיץ הזה באותה תקופה היו פשוט בלתי עבירים.
מהו עקרון העבודה של מנוע סילון? דלק ומחמצן נכנסים לתא העבודה ממכלים נפרדים. לאחר מכן, הרכיבים מומרים לתערובת. הוא נשרף, משחרר כמות עצומה של חום בלחץ של עשרות אטמוספרות.
רכיבים נכנסים לתא העבודה של מנוע סילון בדרכים שונות. חומר החמצון מוכנס כאן ישירות. אבל הדלק עובר נתיב ארוך יותר בין קירות החדר לבין הזרבובית. כאן הוא מחומם וכבר שיש לו טמפרטורה גבוהה, נזרק לאזור הבעירה דרך חרירים רבים. יתר על כן, הסילון שנוצר על ידי הזרבובית פורץ החוצה ומספק למטוס רגע דחיפה. כך ניתן לדעת מהו עקרון הפעולה של מנוע סילון (בקצרה). תיאור זה אינו מזכיר רכיבים רבים, שבלעדיהם פעולת ה-LRE תהיה בלתי אפשרית. ביניהם המדחסים הדרושים ליצירת הלחץ הנדרש להזרקה, שסתומים, טורבינות אספקה וכו'.
שימוש מודרני
למרות שהפעלת מנוע סילון דורשת כמות גדולה של דלק, מנועי רקטות ממשיכים לשרת אנשים גם היום. הם משמשים כמנועי ההנעה העיקריים בכלי שיגור, כמו גם מנועים מזמנים עבור חלליות ותחנות מסלול שונות. בתעופה, משתמשים בסוגים אחרים של נתיבי מוניות, בעלי מאפייני ביצועים שונים במקצתעיצוב.
פיתוח תעופה
מתחילת המאה ה-20 ועד פרוץ מלחמת העולם השנייה, אנשים טסו רק במטוסים מונעי מדחף. מכשירים אלה היו מצוידים במנועי בעירה פנימית. אולם ההתקדמות לא עמדה מלכת. עם פיתוחו, היה צורך ליצור מטוסים חזקים ומהירים יותר. עם זאת, כאן מתכנני מטוסים מתמודדים עם בעיה בלתי פתירה לכאורה. העובדה היא שגם עם עלייה קלה בכוח המנוע, מסת המטוס גדלה באופן משמעותי. עם זאת, את הדרך לצאת מהמצב שנוצר מצא האנגלי פרנק וויל. הוא יצר מנוע חדש ביסודו, שנקרא סילון. המצאה זו נתנה תנופה חזקה לפיתוח התעופה.
עקרון הפעולה של מנוע סילון מטוס דומה לפעולות של צינור כיבוי אש. לצינור שלו יש קצה מחודד. זורמים החוצה דרך פתח צר, מים מגבירים באופן משמעותי את מהירותם. כוח הלחץ האחורי שנוצר במקרה זה כה חזק עד שהכבאי בקושי יכול להחזיק את הצינור בידיו. התנהגות זו של מים יכולה גם להסביר את עקרון הפעולה של מנוע סילון של מטוס.
נתיבי מוניות כיוון
מנועי סילון מסוג זה הוא הפשוט ביותר. אתה יכול לדמיין את זה בצורה של צינור עם קצוות פתוחים, אשר מותקן על מטוס נע. מול חתך הרוחב שלו מתרחב. בשל עיצוב זה, האוויר הנכנס מפחית את מהירותו, והלחץ שלו עולה. הנקודה הרחבה ביותר של צינור כזההוא תא הבעירה. זה המקום שבו הדלק מוזרק ולאחר מכן נשרף. תהליך כזה תורם לחימום הגזים הנוצרים ולהתפשטותם החזקה. זה יוצר את הדחף של מנוע סילון. הוא מיוצר על ידי כל אותם גזים כאשר הם פורצים החוצה בכוח מהקצה הצר של הצינור. הדחף הזה הוא שגורם למטוס לעוף.
בעיות בשימוש
מנועי Sramjet יש כמה חסרונות. הם מסוגלים לעבוד רק על המטוס שנמצא בתנועה. לא ניתן להפעיל מטוס במנוחה על ידי נתיבי מוניות בזרימה ישירה. כדי להעלות מטוס כזה לאוויר, יש צורך בכל מנוע התנעה אחר.
פתרון בעיות
עקרון הפעולה של מנוע סילון של מטוס מסוג טורבו, חף מחסרונות של מסלול מונית בזרימה ישירה, אפשר למתכנני מטוסים ליצור את המטוסים המתקדמים ביותר. איך ההמצאה הזו עובדת?
המרכיב העיקרי במנוע טורבו-סילון הוא טורבינת גז. בעזרתו, מופעל מדחס אוויר, העובר דרכו האוויר הדחוס מופנה לתא מיוחד. התוצרים המתקבלים כתוצאה משריפת דלק (בדרך כלל נפט) נופלים על להבי הטורבינה, המניעה אותה. יתר על כן, זרם האוויר-גז עובר לתוך הזרבובית, שם הוא מאיץ למהירויות גבוהות ויוצר כוח דחף סילון עצום.
הגדלת הספק
יכול כוח דחף תגובתיעלייה משמעותית בפרק זמן קצר. לשם כך, נעשה שימוש ב- afterburning. זוהי הזרקה של כמות נוספת של דלק לזרם הגז שבורח מהטורבינה. חמצן שלא נעשה בו שימוש בטורבינה תורם לבעירה של נפט, מה שמגביר את דחף המנוע. במהירויות גבוהות, העלייה בערכו מגיעה ל-70%, ובמהירויות נמוכות - 25-30%.
