|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Турбореактивний літак. Історія винаходу та виробництва
Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас Реактивний літак - літак, що приводиться в рух повітряно-реактивним двигуном (турбореактивним двигуном, прямоточним повітряно-реактивним двигуном, пульсуючим повітряно-реактивним двигуном, рідинним реактивним двигуном тощо) або ракетним двигуном. Реактивні літаки становлять основу сучасної військової та цивільної авіації.
Турбореактивна авіація зародилася в роки Другої світової війни, коли було досягнуто межі досконалості колишніх гвинтомоторних літаків, оснащених двигунами внутрішнього згоряння. З кожним роком перегони за швидкістю ставали дедалі важчими, оскільки навіть незначний її приріст вимагав сотень додаткових кінських сил потужності двигуна і автоматично призводив до обтяження літака. У середньому збільшення потужності на 1 к.с. вело за собою збільшення маси рухової установки (самого двигуна, гвинта та допоміжних засобів) у середньому на 1 кг. Прості розрахунки показували, що створити гвинтомоторний літак-винищувач зі швидкістю близько 1000 км/год практично неможливо. Необхідна для цього потужність двигуна 12000 кінських сил могла бути досягнута тільки при вазі двигуна близько 6000 кг. У перспективі виходило, що подальше зростання швидкості призведе до виродження бойових літаків, перетворить їх на апарати, здатні носити лише самих себе. Для зброї, радіообладнання, броні та запасу пального на борту вже не залишалося місця. Але навіть за таку ціну неможливо було отримати великого приросту швидкості. Більш важкий мотор збільшував загальну вагу машини, що змушувало збільшувати площу крила, що вело до зростання їхнього аеродинамічного опору, для подолання якого необхідно було підвищити потужність двигуна. Таким чином, коло замикалося і швидкість близько 850 км/год виявлялася гранично можливою для літака з поршневим двигуном. Вихід із цієї порочної ситуації міг бути лише один - потрібно створити принципово нову конструкцію авіаційного двигуна, що і було зроблено, коли на зміну поршневим літакам прийшли турбореактивні. Принцип дії простого реактивного двигуна можна зрозуміти, якщо розглянути роботу пожежного брандспойту. Вода під тиском подається шлангом до брандспойту і витікає з нього. Внутрішній переріз наконечника брандспойта звужується до кінця, у зв'язку з чим струмінь води, що витікає, має більшу швидкість, ніж у шлангу. Сила зворотного тиску (реакції) при цьому буває настільки велика, що пожежник часто повинен напружувати всі сили для того, щоб утримати брандспойт у потрібному напрямку. Цей принцип можна застосувати в авіаційному двигуні. Найпростішим реактивним двигуном є прямоточний.
Уявімо трубу з відкритими кінцями, встановлену на літаку, що рухається. Передня частина труби, в яку надходить повітря внаслідок руху літака, має внутрішній поперечний переріз, що розширюється. Через розширення труби швидкість повітря, що надходить до неї, знижується, а тиск відповідно збільшується. Припустимо, що в частині, що розширюється, в потік повітря впорскується і спалюється пальне. Цю частину труби можна назвати камерою згоряння. Сильно нагріті гази стрімко розширюються і вириваються через реактивне сопло, що звужується, зі швидкістю, що багаторазово перевершує ту, яку повітряний потік мав на вході. За рахунок збільшення швидкості створюється реактивна сила тяги, яка штовхає літак вперед. Неважко бачити, що такий двигун може працювати лише в тому випадку, якщо він рухається у повітрі зі значною швидкістю, але він не може приводитися в дію тоді, коли перебуває без руху. Літак з таким двигуном повинен або запускатись з іншого літака або розганятися за допомогою спеціального стартового двигуна. Цей недолік подолано більш складному турбореактивному двигуні.
Найбільш відповідальним елементом цього двигуна є газова турбіна (6), яка обертає повітряний компресор (2), що сидить на одному з нею валу. Повітря, що надходить двигун, спочатку стискається у вхідному пристрої - дифузорі (1), потім в осьовому компресорі (2) і після цього потрапляє в камеру згоряння (3). Паливом зазвичай служить гас, що вбризкується в камеру згоряння через форсунку. З камери продукти згоряння, розширюючись, надходять насамперед на лопатки газової турбіни, приводячи її в обертання, а потім у сопло (7), в якому розганяються до дуже великих швидкостей. Газова турбіна використовує лише невелику частину енергії повітряно-газового струменя. Решта газів йде створення реактивної сили тяги, що виникає з допомогою витікання з великою швидкістю струменя продуктів згоряння із сопла. Тяга турбореактивного двигуна може форсуватися, тобто збільшуватися на короткий період різними способами. Наприклад, це можна робити за допомогою так званого допалювання (при цьому в потік газів за турбіною додатково впорскується паливо, яке згоряє за рахунок кисню, не використаного в камерах згоряння). Допалюванням можна за короткий термін додатково збільшити тягу двигуна на 25-30% при малих швидкостях та до 70% при великих швидкостях. Газотурбінні двигуни починаючи з 1940 року, справили революцію в авіаційній техніці, але перші розробки з їхнього створення з'явилися десятьма роками раніше. Батьком турбореактивного двигуна по праву вважається англійський винахідник Френк Віттл. Ще в 1928 році, будучи слухачем в авіаційній школі в Кренуелл, Віттл запропонував перший проект реактивного двигуна, оснащеного газовою турбіною. 1930 року він отримав на нього патент. Держава на той час не зацікавилася її розробками. Але Віттл отримав допомогу від деяких приватних фірм, і в 1937 році за його проектом фірма "Брітіш-Томсон-Хаустон" побудувала перший в історії турбореактивний двигун, який отримав позначення "U". Тільки після цього міністерство авіації звернуло увагу на винахід Віттла. Для подальшого вдосконалення двигунів його конструкції було створено фірму "Пауер", що мала підтримку від держави. Тоді ж ідеї Віттла запліднили конструкторську думку Німеччини. У 1936 році німецький винахідник Охайн, на той час студент Геттінгенського університету, розробив і запатентував свій турбореактивний двигун. Його конструкція майже нічим не відрізнялася від конструкції Віттла. 1938 року фірма "Хейнкель", яка прийняла Охайна на роботу, розробила під його керівництвом турбореактивний двигун HeS-3B, який був встановлений на літаку He-178. 27 серпня 1939 року цей літак здійснив перший успішний політ.
Конструкція He-178 багато в чому передбачала влаштування майбутніх реактивних літаків. Повітрозабірник розташовувався в носовій частині фюзеляжу. Повітря, розгалужуючись, обходило кабіну льотчика і потрапляло прямим потоком у двигун. Гарячі гази спливали через сопло в хвостовій частині. Крила цього літака були ще дерев'яні, але фюзеляж - з дюралюмінію. Двигун, встановлений за кабіною льотчика, працював на бензині і розвивав тягу 500 кг. Максимальна швидкість літака сягала 700 км/год. На початку 1941 року Охайн розробив досконаліший двигун HeS-8 з тягою 600 кг. Два таких двигуни були встановлені наступним літаком He-280V. Випробування його почалися у квітні того ж року і показали добрий результат – літак розвивав швидкість до 925 км/год. Однак серійне виробництво цього винищувача так і не почалося (всього було виготовлено 8 штук) через те, що двигун виявився ненадійним. Тим часом "Брітіш-Томсон-Хаустон" випустила двигун W1.X, спеціально спроектований під перший англійський турбореактивний літак "Глостер G40", який здійснив свій перший політ у травні 1941 року (на літаку був встановлений потім удосконалений двигун Уіттла W.1). Англійському первістку було далеко до німецької. Максимальна швидкість його дорівнювала 480 км/год. У 1943 році був побудований другий "Глостер G40" з потужнішим двигуном, що розвивав швидкість до 500 км/год. За своєю конструкцією "Глостер" дивно нагадував німецький "Хейнкель". G40 мав суцільнометалеву конструкцію з повітрозабірником у носовій частині фюзеляжу. Підводячий повітропровід був розділений і обгинав з обох боків кабіну льотчика. Закінчення газів відбувалося через сопло у хвості фюзеляжу. Хоча параметри G40 не тільки не перевершували ті, що мали на той час швидкісні гвинтомоторні літаки, а й помітно поступалися ним, перспективи застосування реактивних двигунів виявилися настільки багатообіцяючими, що англійське міністерство авіації вирішило розпочати серійний випуск турбореактивних винищувачів-перехоплювачів. Фірма "Глостер" одержала замовлення на розробку такого літака. У наступні роки відразу кілька англійських фірм почали робити різні модифікації турбореактивного двигуна Уіттла. Фірма "Ровер", взявши за основу двигун W.1, розробила двигуни W2B/23 та W2B/26. Потім ці двигуни були куплені фірмою "Роллс-Ройс", яка на їх основі створила свої моделі - "Уеленд" та "Дервент". Першим в історії серійним турбореактивним літаком став, зрештою, не англійський "Глостер", а німецький "Мессершмітт" Ме-262. Усього було виготовлено близько 1300 таких літаків різних модифікацій, які оснащені двигуном фірми "Юнкерс" "Юмо-004B". Перший літак цієї серії був випробуваний у 1942 році. Він мав два двигуни з тягою 900 кг та розвивав швидкість 845 км/год.
Англійський серійний літак "Глостер G41 Метеор" з'явився 1943 року. Оснащений двома двигунами "Дервент" з тягою кожного по 900 кг, "Метеор" розвивав швидкість до 760 км/год і мав висоту польоту до 9000 м. Надалі на літаки почали встановлювати потужніші "Дервенти" з тягою близько 1600 кг, що дозволило збільшити швидкість до 935 км/год. Цей літак добре зарекомендував себе, тому виробництво різних модифікацій G41 тривало аж до кінця 40-х років. США у розвитку реактивної авіації спочатку сильно відставали від країн Європи. Аж до Другої світової війни тут взагалі не було зроблено жодних спроб створити реактивний літак. Тільки в 1941 році, коли з Англії було отримано зразки та креслення двигунів Уіттла, ці роботи розгорнулися повним ходом. Фірма "Дженерал Електрик", взявши за основу модель Уіттла, розробила турбореактивний двигун IA, встановлений на першому американському реактивному літаку P-59A "Еркомет". Американський первісток уперше піднявся у повітря у жовтні 1942 року. Він мав два двигуни, які розміщувалися під крилами впритул до фюзеляжу. То була ще недосконала конструкція. За свідченням американських льотчиків, які зазнавали літака, P-59 був хороший в управлінні, але льотні дані його залишалися неважливими. Двигун виявився надто малопотужним, тож це був швидше планер, ніж справжній бойовий літак. Загалом було збудовано 33 таких машини. Їх максимальна швидкість становила 660 км/год, а висота польоту до 14000 XNUMX м-коду. Першим серійним турбореактивним винищувачем у США став "Локхід F-80 Шутінг Стар" із двигуном фірми "Дженерал Електрик" I-40 (модифікація IA). До кінця 40-х років було випущено близько 2500 цих винищувачів різних моделей. Швидкість їх у середньому становила близько 900 км/год. Однак на одній із модифікацій цього літака XF-80B 19 червня 1947 року вперше в історії було досягнуто швидкості 1000 км/год.
Наприкінці війни реактивні літаки за багатьма параметрами ще поступалися відпрацьованим моделям гвинтомоторних літаків і мали багато своїх специфічних недоліків. Взагалі, під час будівництва перших турбореактивних літаків конструктори у всіх країнах зіштовхнулися зі значними труднощами. Раз у раз прогоряли камери згоряння, ламалися лопатки турбін і компресорів і, відокремившись від ротора, перетворювалися на снаряди, що руйнували корпус двигуна, фюзеляж і крило. Але, незважаючи на це, реактивні літаки мали перед гвинтомоторними величезну перевагу - збільшення швидкості зі збільшенням потужності турбореактивного двигуна і його ваги відбувалося набагато швидше, ніж у поршневого. Це вирішило подальшу долю швидкісної авіації – вона повсюдно стає реактивною. Збільшення швидкості невдовзі призвело до повної зміни зовнішнього вигляду літака. На навколозвукових швидкостях стара форма та профіль крила виявилися нездатними нести літак - він починав "клювати" носом і входив у некеровану піку. Результати аеродинамічних випробувань та аналіз льотних пригод поступово привели конструкторів до нового типу крила – тонкого, стрілоподібного. Вперше така форма крил з'явилася на радянських винищувачах. Незважаючи на те, що СРСР пізніше західних держав приступив до створення турбореактивних літаків, радянські конструктори дуже швидко зуміли створити висококласні бойові машини. Першим радянським реактивним винищувачем, запущеним у виробництво, був Як-15. Він з'явився наприкінці 1945 року і був переобладнаним Як-3 (відомий під час війни винищувач з поршневим мотором), на який був встановлений турбореактивний двигун РД-10 - копія німецького трофейного "Юмо-004B" з тягою 900 кг. Він розвивав швидкість близько 830 км/год.
У 1946 році на озброєння Радянської армії надійшов МіГ-9, з двома турбореактивними двигунами "Юмо-004B" (офіційне позначення РД-20), а в 1947 році з'явився МіГ-15 - перший в історії бойовий реактивний літак зі стрілоподібним крилом, оснащений двигуном РД-45 (так позначався двигун "Нін" фірми "Роллс-Ройс", куплений за ліцензією та модернізований радянськими авіаконструкторами) з тягою 2200 кг. МіГ-15 разюче відрізнявся від своїх попередників і дивував бойових льотчиків незвичайними, скошеними назад крилами, величезним кілем, увінчаним таким же стрілоподібним стабілізатором, і сигарообразним фюзеляжем. Літак мав і інші новинки: крісло, що катапультується, і гідравлічні підсилювачі кермів. Він був озброєний скорострільною гарматою та двома кулеметами (у пізніших модифікаціях – трьома гарматами). Маючи швидкість 1100 км/год і стелю в 15000 м, цей винищувач протягом кількох років залишався найкращим у світі бойовим літаком і викликав до себе величезний інтерес. (Пізніше конструкція МіГ-15 справила значний вплив на проектування винищувачів у країнах.)
У короткий час МіГ-15 став найпоширенішим винищувачем в СРСР, а також був озброєний в арміях його союзників. Цей літак добре зарекомендував себе під час Корейської війни. За багатьма параметрами він перевершував американські "Сейбри". З появою МіГ-15 закінчилося дитинство турбореактивної авіації та розпочався новий етап у її історії. На той час реактивні літаки освоїли всі дозвукові швидкості і впритул наблизилися до звукового бар'єру. Автор: Рижов К.В.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Мініатюрний радіомодуль 868МГц із вбудованою антеною ▪ Таблетки від мігрені викликають мігрень ▪ Представлена нова батарея для Tesla ▪ Дизельний дим шкодить серцю та судинам
▪ розділ сайту Заводські технології вдома. Добірка статей ▪ стаття І знову триває бій. Крилатий вислів ▪ стаття Хто винайшов шампанське? Детальна відповідь ▪ стаття Електромонтер. Посадова інструкція ▪ стаття Еластична клейова маса. Прості рецепти та поради ▪ стаття Періскоп. Фізичний експеримент
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page