Найпотужніша тяга: найкращі реактивні двигуни у світі

Як порівняти ракетні двигуни та знайти найкращий? Спочатку потрібно визначитись, що вам потрібно. Список лідерів з ефективності (швидкості викидання робочого тіла з двигуна) сильно відрізнятиметься від списку найвищих швидкостей. В останній увійдуть іонні та інші електричні ракетні двигуни, які працюють роками та розганяють міжпланетні апарати до фантастичних швидкостей, але не можуть вивести за межі земної атмосфери навіть курку. Сьогодні ми дотримуємося простого принципу: хто потужніший, той і перший. П'ять ракетних двигунів, що створюють найбільшу тягу. Кожен із них – легенда ракетобудування.

SRB для Space Launch System: 1600 тс

Бічні твердопаливні прискорювачі SRB для Space Launch System розроблені для доставки вантажів на найближчі до Землі планети, а прискорювачі SLS NASA дають більше тяги ніж будь-який інший двигун за всю історію: 1600 тс (тонна-сил). За секунду кожен із них спалює до 5 тонн палива!

Якщо перевести теплову енергію, яку кожен із них виробляє за 2 хвилини роботи, в електроенергію, вийде 2,3 мільйона кіловат-годин. Цього достатньо, щоб повністю забезпечити електроенергією місто із 92 000 будинків протягом дня. Два прискорювачі SRB у комплекті з двигуном RS-25 будуть здатні підняти майже 3000 тонн вантажу (це близько дев'яти Боїнгів-747).

Бічний прискорювач МТКК Space Shuttle: 1400 тс

Бічний прискорювач МТКК Space Shuttle тривалий час утримували титул найпотужніших двигунів, які побували у космосі. Їм належало звання найбільшої ракети з тих, що побудовані для повторного використання.

Пара таких прискорювачів піднімала Space Shuttle на 46 км.Пролетівши ще 20 кілометрів за інерцією, вони відокремлюються від шатла і падають до океану, де їх підбирає спеціальне судно.

РД-170/171: 806 тс

Розроблені в КБ «Енергомаш» чотирикамерні рідкопаливні двигуни РД-170 та їх подальші модифікації – найпотужніші двигуни, що працюють на рідкому паливі. Тяга у вакуумі - 806,4 тс. Двигун однієї з його модифікацій (РД-171М) виявився ще на 5% потужнішим. З 1985 року РД-170 використовувався для запуску ракети "Зеніт", а потім - "Зеніт-3SL".

Рідкісний ракетний двигун F-1 був розроблений і побудований американською компанією Rocketdyne для ракети-носія Сатурн V. Щоб підняти Сатурн, потрібно було п'ять F-1/ Кожен створював тягу в 790 тонн у вакуумі, а всі п'ять витрачали більше 12 000 літрів палива секунду. До того, як були розроблені три попередні двигуни, залишався найпотужнішим ракетним двигуном у світі.

Замикає п'ятірку найпотужніших ще один американський ракетний двигун на рідкому паливі – UA1207. Його використали для запуску ракет сімейства Титан четвертого покоління; саме UA1207 вивів у стратосферу зонд Cassini, який потім продовжив шлях до Сатурна.

Мережеве видання TechInsider
Засновник ТОВ «Фешн Прес»: 119435, м. Москва, Великий Саввінський пров., буд. 12, стор 6, поверх 3, прим. II;
Адреса редакції: 119435, м. Москва, Великий Саввінський пров., Б. 12, стор 6, поверх 3, прим. II;
Головний редактор: Василенок Микита Олександрович
Адреса електронної пошти у редакції: [email protected]
Номер телефону редакції: +7 (495) 252-09-99
Знак інформаційної продукції: 16+
Мережеве видання зареєстроване Федеральною службою з нагляду у сфері зв'язку, інформаційних технологій та масових комунікацій, реєстраційний номер та дата прийняття рішення про реєстрацію: серія ЕЛ № ФС 77 - 84123 від 09 листопада 2022 р.

© 2007 - 2024 ТОВ «Фешн Прес»
При розміщенні матеріалів на Сайті Користувач безоплатно надає ТОВ «Фешн Прес» невиключні права на використання, відтворення, розповсюдження, створення похідних творів, а також на демонстрацію матеріалів та доведення їх до загальної інформації.

Потужність ракетного двигуна

Потужність, що розвивається двигуном. е. механічна робота, здійснювана ним за одиницю часу (секунду), є найважливішою характеристикою будь-якого двигуна. Це і природно, якщо мати на увазі, що саме здійснення цієї механічної роботи за рахунок витрати певної кількості енергії іншого виду - теплової, електричної або ще будь-якої - і є призначенням будь-якого двигуна. Відповідно до цього двигуни поділяються на електричні, теплові тощо. буд.

Зазвичай потужність, що розвивається будь-яким двигуном, може бути використана найрізноманітнішими способами. Для цього вал двигуна пов'язують із тим чи іншим споживачем механічної роботи. Так, наприклад, поршневий двигун внутрішнього згоряння може бути встановлений на електростанції і обертати ротор динамомашини, тоді потужність двигуна буде перетворюватися на електричну енергію; він може обертати трансмісію в цеху і приводити таким чином рух верстати; може бути встановлений на автомобілі для приводу його провідних коліс; нарешті, може обертати пропелер літака тощо. буд.У всіх цих випадках потужність двигуна буде незмінною, вона буде лише по-різному витрачатися. Зокрема, для нас дуже важливо, що потужність такого двигуна, встановленого, припустимо, на літаку, буде також однаковою, незалежно від того, чи нерухомий літак, що стоїть на аеродромі, або летить зі швидкістю сотні кілометрів на годину.

Саме цією властивістю звичайного поршневого авіаційного двигуна пояснюється те, що він перестав задовольняти вимогу безперервного зростання швидкості польоту, характерного для сучасної авіації.

Дійсно, потужність, потрібна для польоту даного літака, дуже швидко зростає зі збільшенням швидкості польоту, пропорційно кубу цієї швидкості. Отже, зі збільшенням швидкості польоту вдвічі потрібна потужність зросте у вісім разів. Ще значнішим стає зростання потребної потужності при наближенні швидкості польоту до швидкості звуку, тобто швидкості, з якою звук поширюється в повітрі (трохи більше 1200 км/год поблизу землі), що пояснюється додатковим опором, пов'язаним із явищем стисливості повітря при цих швидкостях.

Установка на літаках дедалі потужніших двигунів призводить лише до незначного збільшення швидкості польоту. Більш потужні двигуни виявляються і більш важкими (вага двигуна збільшується майже пропорційно до його потужності), а також більшими за розмірами, внаслідок чого для їх установки потрібні і великі за розмірами літаки. Але це своє чергу збільшує потужність, потрібну для польоту з цією швидкістю.

Вихід із цього зачарованого кола було знайдено застосуванням двигунів принципово іншого типу — двигунів прямої реакції зокрема ракетних.Тому небезпідставно говорять, що застосування реактивних двигунів в авіації є справжньою технічною революцією.

Ракетний двигун у сенсі потужності, що розвивається, веде себе зовсім інакше, ніж, наприклад, поршневі двигуни внутрішнього згоряння.

У цьому легко переконатися.

Як відомо, потужність — це робота, здійснена за секунду, а робота є дія сили на деякому шляху. Тому величина роботи визначається добутком сили на пройдений у напрямі її дії шлях, а потужність відповідно дорівнює добутку сили на швидкість. Якщо потужність вимірювати в кінських силах, то, як відомо, величину секундної роботи в кілограмометрах потрібно розділити ще на 75, так як 1 л. с. = 75 кгм/сек; таким чином:

Чому дорівнює потужність ракетного двигуна? Оскільки реактивна сила, тобто. е. тяга, що розвивається двигуном, від швидкості пересування не залежить, то потужність ракетного двигуна виявляється прямо пропорційною швидкості польоту.

Коли двигун нерухомий - наприклад, випробовується на верстаті, - його потужність дорівнює нулю, незважаючи на те, що тяга, що розвивається двигуном, може бути при цьому дуже велика. Потужність стає значною лише за великих швидкостях пересування.

Ця властивість ракетного двигуна характеризує його як двигун, специфічно транспортний; мало того, як двигун для апаратів, що пересуваються з дуже великими швидкостями, можливими лише в повітрі та поза атмосферою, т.е. е. двигун для літаків, снарядів, ракет.

На малих швидкостях ракетний двигун розвиває дуже незначну потужність, зате зі збільшенням швидкості потужність зростає може досягати значень, недосяжних інших теплових двигунів.Ця обставина дозволяє одержати за допомогою ракетного двигуна швидкість польоту значно більшу, ніж за допомогою звичайних (поршневих) авіаційних двигунів.

Яка велика може бути потужність ракетного двигуна, видно з наступного прикладу, що відноситься до однієї далекобійної ракети.

На цій ракеті встановлено ракетний двигун (він буде докладно описаний у розділі про рідинно-реактивні двигуни), що розвиває тягу в 25 тонн. При запуску ракети, коли швидкість її дорівнює нулю, потужність двигуна також дорівнює нулю. Але коли ракета приблизно через 1 хв. після старту, досягає висоти близько 40 км, її швидкість стає дуже великою, близько 1500 м/сек (близько 5500 км/год). Підрахуємо за нашою формулою потужність, яку розвиває двигун у цей момент:

Звичайно, таку колосальну потужність (півмільйона кінських сил!) не в змозі розвинути жоден тепловий двигун за тих розмірів та ваги, які має двигун цієї ракети.

Ракетний двигун робить корисну роботу за рахунок витрати швидкісної енергії газів, що випливають з двигуна в атмосферу.

Частка теплової енергії палива, що переходить у швидкісну енергію газів і, отже, величина цієї швидкісної енергії від швидкості польоту не залежить.

У той самий час потужність двигуна зміні швидкості польоту змінюється.

Це означає, що в залежності від швидкості польоту швидкісна енергія газів, що випливають з двигуна, по-різному використовується для здійснення корисної роботи [3].

Перетворення швидкісної енергії газів на корисну роботу двигуна повністю визначається швидкістю польоту. Деякі характерні в цьому відношенні (режими польоту ракети або літака з ракетним двигуном представлені на фіг. 8).Верхній малюнок на цій фігурі відповідає режиму зльоту - двигун працює, але ракета нерухома, швидкість польоту дорівнює нулю. У цьому корисна робота, тобто. е. потужність двигуна теж дорівнює нулю. Куди ж витрачається швидкісна енергія струменя газів, що з великою швидкістю випливають із двигуна? Очевидно гази, які в цьому випадку мчать щодо землі зі швидкістю, що дорівнює швидкості закінчення, забирають із собою цю швидкісну енергію, яка потім марно розсіюється в атмосфері.

Але ось ракета злетіла і починає політ з швидкістю, що все збільшується. При цьому різниця між швидкістю закінчення і швидкістю польоту стає дедалі меншою. Тому молекули газу рухаються щодо землі у бік, протилежний напрямку польоту, з дедалі меншою швидкістю. Це означає, що швидкісна енергія, яка забирається з собою молекулами, стає дедалі меншою. Отже, дедалі більша частина швидкісної енергії струменя перетворюється на корисну роботу, повідомляється ракеті.

Дуже характерним є момент, коли збільшується швидкість польоту стає рівною швидкості закінчення газів з двигуна, що відповідає середньому малюнку на фіг. 8. Очевидно, що при цьому швидкість газів щодо землі стає рівною нулю, т.е. е. щодо нерухомого спостерігача гази будуть нерухомими. Але це означає, що швидкісна енергія цих газів дорівнює нулю і, отже, вся швидкісна енергія струменя перетворюється на корисну роботу. Однак слід мати на увазі, що це відповідає дуже великій швидкості польоту, оскільки швидкість закінчення газів з ракетного двигуна дорівнює 1500-2500 м/сек, Т. е. приблизно 5000-10000 км/год. Отже, цей випадок може мати місце тільки при польоті у верхніх шарах атмосфери і поза нею. При швидкостях польоту до 1000-1200 км/годину на корисну роботу переходить менше чверті швидкісної енергії струменя.

Фіг. 8. Характерні режими польоту ракети (точками умовно позначені молекули газу, стрілками - напрямок їхньої швидкості щодо нерухомого спостерігача).

При подальшому збільшенні швидкості польоту молекули газу, як показано на нижньому малюнку фіг. 8, рухаються щодо нерухомого спостерігача в тому ж напрямку, що і ракета, зі швидкістю, що дорівнює різниці швидкості польоту і швидкості закінчення. При цьому енергія, що віддається струменем ракеті, т. е. корисна робота, що здійснюється ракетою, навіть перевищує швидкісну енергію струменя. Суперечність тут, звичайно, лише здається, що стає очевидним, якщо розглядати не тільки теплову, а й швидкісну енергію палива, що спалюється, придбану ним в результаті прискорення ракети протягом попереднього польоту.

Для зменшення втрат швидкісної енергії газів, що відходять, на малих швидкостях польоту на виході з ракетного двигуна можуть бути встановлені спеціальні насадки, розташовані з деяким зазором навколо вихідного перерізу реактивного сопла [4]. При польоті в атмосфері через кільцеву щілину між таким насадком і соплом підсмоктується повітря, яке домішується до струменя газів, що відходять, зменшуючи їх швидкість, зате збільшуючи масу. Це може призвести до суттєвого підвищення тяги та, отже, потужності; наприклад, коли двигун нерухомий, тобто швидкість польоту дорівнює нулю, то такий, як кажуть, ежекційний підсмоктування повітря, що захоплюється струменем газів, збільшує тягу двигуна на 1/3.Але коли швидкість польоту збільшується, цей виграш у тязі різко падає: так, при швидкості польоту, що становить лише 5% швидкості закінчення, виграш у тязі зменшується наполовину. За ще більших швидкостей замість виграшу може вийти навіть зменшення тяги.

Читайте також

4. ПОТУЖНІСТЬ ВИБУХУ

4. ПОТУЖНІСТЬ ВИБУХУ При будівництві залізниці Кангауз - Сучан на Далекому Сході необхідно було прокласти виїмку в Оксамитовому перевалі в скельному ґрунті. Фахівці підрахували, що за старим способом, без застосування вибухових речовин, прокладка виїмки вимагатиме не

ТАКТИКО-ТЕХНІЧНІ ДАНІ РІЗНИХ ТИПІВ РАКЕТ І РАКЕТНОГО ЗБРОЇ. ВЕЛИКОБРИТАНІЯ

ТАКТИКО-ТЕХНІЧНІ ДАНІ РІЗНИХ ТИПІВ РАКЕТ І РАКЕТНОГО ЗБРОЇ. ВЕЛИКОБРИТАНІЯ Про розробки ракет та реактивних снарядів у Великій Британії майже немає опублікованих даних. Однак слід визнати, що зроблено не багато. Офіційно повідомляється, що всі розробки

4. Потужність вибуху

4. Потужність вибуху При будівництві залізниці Кангауз-Сучан на Далекому Сході необхідно було прокласти виїмку в Оксамитовому перевалі в скельному ґрунті. Фахівці підрахували, що за старим способом, без застосування вибухових речовин, прокладка виїмки вимагатиме не

КЛАСИФІКАЦІЯ РАКЕТНОЇ ЗБРОЇ

КЛАСИФІКАЦІЯ РАКЕТНОЇ ЗБРОЇ БАЛІСТИЧНІ РАКЕТИ (СУХОПУТНІ І МОРСЬКІ)Міжконтинентальні балістичні ракети (МБР) Балістичні ракети підводних човнів (БРПЛ) Балістичні ракети оперативної дальності (БРСД) Балістичні ракети

Вихлоп двигуна димний. У картер двигуна надходить підвищений об'єм газів

Вихлоп двигуна димний.У картер двигуна надходить підвищений об'єм газів. Діагностування двигуна за кольором диму з вихлопної труби Синьо-білий дим – нестійка робота двигуна. Робоча фаска клапана підгоріла. Оцінити стан газорозподільного

2. ВЛАСТИВОСТІ РАКЕТНОГО ДВИГУНА

2. ВЛАСТИВОСТІ РАКЕТНОГО ДВИГУНА Основні властивості ракетного двигуна ми вже знаємо. Перша властивість полягає у відсутності спеціального рушія, призначення якого виконує сам двигун. Це виявляється можливим тому, що тяга є реакцією

Тяга ракетного двигуна

Тяга ракетного двигуна Створення реактивної тяги є призначення будь-якого ракетного двигуна; тому величина тяги є найважливішою характеристикою двигуна. Тяга сучасних ракетних двигунів коливається від кількох кілограмів до десятків тонн,

Економічність ракетного двигуна

Економічність ракетного двигуна Поряд із потужністю найважливішою характеристикою кожного двигуна є його економічність. Якщо йдеться про тепловий двигун, то економічність його визначається витратою палива на одиницю потужності, т.е. е. на 1 л. с. Економічний

3.4.1. Що таке потужність мікрохвиль

3.4.1. Що таке потужність мікрохвиль У мікрохвильових печах залежно від страви, що готується, можна змінювати рівень потужності мікрохвиль: 80-150 Вт – режим підтримки готової страви в гарячому стані;

Електричні виміри: напруга, струм, опір, потужність

Електричні виміри: напруга, струм, опір, потужність Вимірювати в побуті електричні параметри доводиться не часто, а деяким - і ніколи. Напруга в мережі або є, або її немає, і визначають це просто підключивши навантаження - найпростіше настільну лампу.

Двигун не розвиває повну потужність. Його прийомистість недостатня

Двигун не розвиває повну потужність. Його прийомистість