Ocena brak

Silniki - SILNIK ODRZUTOWY

Autor /Jerry Dodano /04.10.2011

Silnik, w którym siła napędowa powstaje dzięki reakcji wytwarzanej przez wypływający z dyszy czynnik roboczy (gorące spaliny, strumień jonów, plazmy itp.). Silniki odrzutowe dzielą się na przelotowe (przepływowe) i rakietowe. Zależnie od sposobu sprężania powietrza, do którego wprowadza się paliwo, silniki przelotowe dzielą się na: strumieniowe, turboodrzutowe i pulsacyjne. Rozpowszechniły się głównie silniki odrzutowe spalinowe, w których energię spalania zamienia się w energię kinet. gazów wylotowych; podstawowe zespoły silnika odrzutowego spalinowego to komora spalania i dysza wylotowa. Silniki odrzutowe spalinowe mogą być zarówno przelotowe (tlen do spalania paliwa pobierany jest z atmosfery), jak i rakietowe — zdolne do pracy w próżni kosmicznej.

Silnik rakietowy, silnik odrzutowy, którego czynnik roboczy (np. gaz, spaliny, strumień jonów lub plazmy) znajduje się w napędzanym obiekcie (pocisku rakietowym, rakiecie); ciąg jest wytwarzany przez przyspieszenie czynnika roboczego lub produktów jego rozkładu. Praktyczne zastosowanie znalazły dotychczas jedynie silniki rakietowe spalinowe; silniki te pobierają tlen potrzebny do spalania paliwa z utleniaczy będących składnikami rakietowych materiałów pędnych znajdujących się w napędzanym obiekcie (w przeciwieństwie do silników odrzutowych spalinowych pobierających tlen z atmosfery); rozróżnia się silniki rakietowe spalinowe na materiały pędne: stałe, ciekłe i mieszane (tzw. hybrydowe, w których np. paliwo jest w stanie stałym, a utleniacz — w stanie ciekłym). Silniki rakietowe spalinowe stosuje się przede wszystkim do napędu rakiet nośnych, statków kosm. oraz pocisków rakietowych, czasami są też wykorzystywane w samolotach jako silniki pomocnicze (np. do wspomagania startu). W stanie projektów (niekiedy prób) są także inne rodzaje silników rakietowych; w silniku rakietowym jądrowym reaktor jądr. stanowiłby źródło ciepła dla chłodzącego go gazu (czynnika roboczego), który by się następnie rozprężał w dyszy silnika; w silniku rakietowym elektr. do nagrzewania czynnika roboczego służyłby np. łuk elektryczny.

Silnik strumieniowy, silnik odrzutowy przelotowy (bezsprężarkowy), składa się z dyfuzora wlotowego, komory spalania i dyszy wylotowej; podczas lotu powietrze wpływa do silnika przez dyfuzor wlotowy (otwarty w kierunku lotu) i zmniejsza w nim swoją prędkość, dzięki czemu wzrasta jego ciśnienie; w komorze spalania następuje wtrysk i spalanie paliwa w strumieniu przepływającego powietrza, a powstające gazy spalinowe o wysokiej temperaturze rozprężają się i wypływają na zewnątrz przez dyszę, dając ciąg (siłę odrzutu); silniki strumieniowe stosuje się w niektórych pociskach sterowanych i samolotach naddźwiękowych. Silnik strumieniowy z naddźwiękową komorą spalania (tzw. Scramjet) ma być podstawowym napędem przyszłościowym samolotów kosmicznych.

Silnik strumieniowy pracuje efektywnie dopiero przy prędkościach naddźwiękowych, dlatego do startu pojazdów napędzanych takim silnikiem konieczne jest zastosowanie innego silnika, np. turboodrzutowego lub rakietowego. Silnik turboodrzutowy (turbinowy silnik odrzutowy przelotowy), silnik lotn. przelotowy (o otwartym obiegu) zawierający turbinę spalinową; składa się z dyfuzora wlotowego, sprężarki (lub 2 sprężarek), komory spalania, turbiny oraz dyszy wylotowej. Powietrze wpływa podczas lotu przez odpowiednio ukształtowany dyfuzor wlotowy (wlot — otwarty w kierunku lotu) i zmniejsza w nim swoją prędkość, dzięki czemu wzrasta jego ciśnienie; w sprężarce strumień powietrza ulega dalszemu sprężeniu, po czym jest kierowany do komory spalania (zasilanej przez wtryskiwacze ciekłym paliwem); powstające w komorze gorące spaliny rozprężają się częściowo w turbinie, a częściowo w dyszy wylotowej, wytwarzając ciąg (siłę odrzutu); turbina napędza sprężarkę.

Rozróżnia się silniki turboodrzutowe jednoprzepływowe (zw. wprost silnikami turboodrzutowymi), w których całość powietrza dopływającego do silnika przepływa przez sprężarkę do komory spalania, i silniki dwuprzepływowe, w których czynnik roboczy przepływa 2 współosiowymi kanałami: wewn. i zewnętrznym. W silnikach dwuprzepływowych sprężarki sprężają wpływające powietrze i przetłaczają je do kanału zewn. oraz do komory spalania kanału wewn.: paliwo jest rozpylane w komorze przez wtryskiwacze i ulega tam spaleniu wytwarzając wysokotemperaturowe spaliny, które rozprężają się w turbinach i napędzają sprężarki, następnie uchodzą na zewnątrz przez dyszę wylotową, dając ciąg; ciąg uzyskuje się również poprzez rozprężenie powietrza (spalin) wypływającego z kanału zewnętrznego.

W zależności od zastosowania silniki dwuprzepływowe mają różny stopień dwuprzepływowości (stosunek masy powietrza przepływającego przez kanał zewn. do masy powietrza przepływającego przez kanał wewn.), silniki o dużym stopniu dwuprzepływowości (5 : 1 i więcej) są stosowane do napędu samolotów komunik. i transportowych, o małym (1 : 1 i mniej) — do samolotów wojsk.; silniki o dużym stopniu dwuprzepływowości (nazywane silnikami wentylatorowymi) charakteryzują się b. dużymi ciągami oraz niskim jednostkowym zużyciem paliwa (wysoką sprawnością). Silniki wentylatorowe są stosowane w samolotach o poddźwiękowej prędkości lotu, podczas gdy silniki o małym stopniu dwuprzepływowości mogą być stosowane w samolotach naddźwiękowych (wówczas spalanie paliwa może być realizowane w obu kanałach).

Patent na silniki turboodrzutowe uzyskał 1930 bryt. konstruktor F. Whittle, który 1939 przeprowadził pierwszą próbę takiego silnika. Pierwszym samolotem z silnikiem turboodrzutowym był 1939 niem. samolot Heinkel He-178. Silniki turboodrzutowe są obecnie podstawowym rodzajem napędu samolotów komunik. i wojsk. o prędkości okołodźwiękowej i naddźwiękowej. Silnik pulsacyjny, silnik odrzutowy przelotowy (bezsprężarkowy) z jednokierunkowymi zaworami mech. lub bezwładnościowymi aerodynamicznymi umieszczonymi na wlocie powietrza; paliwo jest wtryskiwane do komory spalania, w której po wymieszaniu z powietrzem jest zapalane od resztek spalin pozostałych z poprzedniego cyklu; w wyniku wzrostu ciśnienia, spowodowanego spalaniem, zawory jednokierunkowe zamykają się i następuje wypływ spalin z dyszy silnika, wskutek czego w komorze spalania wytwarza się podciśnienie, otwierają się zawory i cykl powtarza się.

Podobne prace

Do góry