Reaktiivne liikumine tehnoloogias, looduses. Biofüüsika: reaktiivjõud eluslooduses Jet -tõukejõu avaldumine looduses

Ei olnud maailma esimene reaktiivmootor. teadlased on täheldanud ja uurinud juba enne Newtoni katseid ja kuni tänapäevani: Reaktiivmootor lennukid.

Heroni vurr

Kaheksasada aastat enne Newtoni katseid esimene aurumootor imelise leiutaja tehtud Aleksandria heron-Vana -Kreeka mehaanik, tema leiutis sai nime Heroni vurr.

Vana -Kreeka mehaanik Aleksandria heron leiutas maailma esimese auruturbiini. Aleksandria Heronist teame vähe. Ta oli juuksuri poeg ja teise kuulsa leiutaja jünger, Ctesibia... Geron elas Aleksandrias umbes kaks tuhat sada viiskümmend aastat tagasi. Heroni leiutatud seadmes läks aur katlast, mille all põles tuli, kahe toru kaudu raudkuuli. Torud toimisid samaaegselt teljena, mille ümber see pall võis pöörata. Kaks teist toru, mis olid painutatud nagu täht "L", kinnitati palli külge nii, et need lasid aurul pallist välja pääseda. Kui pada alla tuli tehti, siis vesi kees ja aur tormas raudkuuli ning sealt lendas see kõverate torude kaudu jõuga välja. Samal ajal pöörles pall vastupidises suunas, kuhu aurudüüsid lendasid, see juhtub vastavalt. Seda pöördlauda võib nimetada maailma esimeseks auruturbiiniks.

Hiina rakett

Veel varem, palju aastaid enne Aleksandria heroni, leiutasid nad ka Hiinas reaktiivmootor mõnevõrra erinev seade, mida nüüd nimetatakse ilutulestiku rakett... Ilutulestike rakette ei tohiks segi ajada nende nimekaimudega - signaalrakette, mida kasutatakse sõjaväes ja mereväes ning lastakse ka riigipühade päevadel suurtükisalitite möirgamise peale. Signaalraketid on lihtsalt kuulid, mis on kokku surutud värvilise leegiga põlevast ainest. Neid lastakse suure kaliibriga püstolidest - raketiheitjatest.

Signaalraketid on kuulid, mis on kokku surutud värvilise leegiga põlevast ainest. Hiina rakett on papist või metallist toru, mis on ühest otsast suletud ja täidetud pulbrilise koostisega. Kui see segu süüdatakse, põhjustab gaasi joa, mis väljub toru avatud otsast suurel kiirusel, raketi lendamist gaasijuga suunale vastupidises suunas. Selline rakett võib õhku tõusta ilma püstol-raketiheitja abita. Raketi kere külge kinnitatud kepp muudab selle lennu stabiilsemaks ja sirgjoonelisemaks.

Hiina rakette kasutav ilutulestik.

Mere elanikud

Loomade maailmas:

Siin esineb ka reaktiivmootor. Seepiatel, kaheksajalgadel ja mõnedel teistel peajalgsetel pole uime ega võimas saba ning nad ei uju halvemini kui teised. mere elanikud... Nende pehme kehaga olendite kehas on üsna mahukas kotike või õõnsus. Vesi tõmmatakse õõnsusse ja seejärel loom koos suur jõud surub selle vee välja. Väljapaiskunud vee reaktsioon sunnib looma ujuma oja suunale vastupidises suunas.

Kukkuv kass

Kuid kõige huvitavamat liikumisviisi demonstreeris tavaline kass... Sada viiskümmend aastat tagasi kuulus prantsuse füüsik Marcel Despres märkis:

- Kas teate, Newtoni seadused pole täiesti õiged. Keha saab liikuda sisejõudude abil, ilma millelegi lootmata ja mitte millestki eemale tõukamata. - Kus on tõendid, kus näiteid? - protestisid kuulajad. - Tahad tõestust? Vabandage mind. Kass, kes kogemata katuselt alla kukkus, on tõestus! Ükskõik, kuidas kass ka ei kukuks, isegi pea alla, seisab ta kindlasti kõigi nelja jalaga maa peal. Kuid kukkuv kass ei toetu millelegi ega tõuka end eemale, vaid pöörab kiiresti ja osavalt ümber. (Õhutakistust võib tähelepanuta jätta - see on liiga tühine.)

Tõepoolest, kõik teavad seda: kassid langevad; õnnestub alati jalule saada.

Kukkuv kass seisab neljal jalal. Kassid teevad seda vaistlikult ja inimesed saavad seda teha teadlikult. Ujujad, kes hüppavad tornist vette, suudavad sooritada keeruka figuuri - kolmekordse salto, st kolm korda õhus ümber pöörata ja seejärel ootamatult end sirgeks teha, oma keha pöörlemise peatada ja sukelduda vette. sirgjoon. Samu liigutusi - ilma suhtlemiseta võõrkehadega - võib juhtuda tsirkuses ka akrobaatide - õhuvõimlejate esinemise ajal.

Akrobaatide esinemine - õhuvõimlejad. Kukkuvat kassi pildistati filmikaameraga ja vaadati seejärel ekraanilt kaaderhaaval, mida kass õhus lendades teebki. Selgus, et kass keerutas kiiresti käpa. Käppade pöörlemine põhjustab vastastikuse liikumise - kogu keha reaktsiooni ja see pöörab käppade liikumisele vastupidises suunas. Kõik toimub rangelt Newtoni seadusi järgides ja tänu neile tõuseb kass jalgadele. Sama juhtub kõigil juhtudel, kui elusolend muudab nähtava põhjuseta õhus liikumist.

Jet paat

Leiutajatel oli idee, miks mitte võtta kasutusele seepiast ujumisviis. Nad otsustasid ehitada iseliikuva laeva reaktiivmootor... Idee on kindlasti teostatav. Tõsi, õnne suhtes polnud kindlust: leiutajad kahtlesid, kas selline reaktiivpaat parem kui tavaline kruvi. Oli vaja teha eksperiment.

Reaktiivpaat on reaktiivmootoriga iseliikuv laev. Nad valisid vana puksiiri, parandasid selle kere, eemaldasid sõukruvid ja panid masinaruumi veepumba. See pump pumpas merevett ja surus selle tugeva vooluga läbi ahtri taga oleva toru. Aurik sõitis, kuid see liikus siiski aeglasemalt kui kruviaur. Ja seda saab seletada lihtsalt: tavaline sõukruvi pöörleb ahtri taga miski piiramata, selle ümber on ainult vesi; reaktiivpumba vesi käivitati peaaegu täpselt sama propelleri abil, kuid see ei pöörlenud enam vee peal, vaid tihedas torus. Tekkis veejoa hõõrdumine vastu seinu. Hõõrdumine nõrgendas joa tõukejõudu. Veejoa propelleriga aurulaev sõitis aeglasemalt kui propeller ja kulutas rohkem kütust. Kuid nad ei loobunud selliste laevade ehitamisest: nad leidsid olulisi eeliseid. Propelleriga varustatud paat peab istuma sügaval vees, vastasel juhul hakkab sõukruvi asjatult vett vahutama või õhku pöörlema. Seetõttu kardavad kruviaurikud mune ja lõhesid, nad ei saa madalas vees purjetada. Ja veejuga aurikuid saab ehitada madala süvisega ja lameda põhjaga: need ei vaja sügavust-sealt, kust paat möödub, möödub sealt ka veejuga aurik. Esimesed veejugapaadid Nõukogude Liidus ehitati 1953. aastal Krasnojarski laevatehases. Need on mõeldud väikestele jõgedele, kus tavalised aurikud purjetada ei saa.

Eriti usinasti tegelesid reaktiivlennukite uurimisega insenerid, leiutajad ja teadlased tulirelvad... Esimesed relvad - igasugused püstolid, musketid ja samopallid - tabasid meest iga lasuga õlale. Pärast mitukümmend lasku hakkas õlg nii valutama, et sõdur ei suutnud enam sihtida. Esimesed kahurid - kriuksed, ükssarvikud, jahutid ja pommitajad - hüppasid tulistades tagasi, nii et juhtus, et kahuripüssid jäid kripeldama, kui neil polnud aega põgeneda ja kõrvale hüpata. Püstoli tagasilöök segas täpset laskmist, sest relv värises enne, kui tuum või granaat torust välja lendas. See ajas juhtimise segadusse. Tulistamine osutus mittesihituks.

Tulistamine tulirelvadega. Suurtükiväe insenerid alustasid tagasilööke enam kui nelisada viiskümmend aastat tagasi. Esiteks oli vanker varustatud aiaga, mis kukkus maapinnale ja oli püssi tugevaks toeks. Siis arvasid nad, et kui kahur on korralikult tagant toetatud, nii et sellel pole kuhugi tagasi veereda, siis kaob tagasilöök. Aga see oli viga. Impulsi säilimise seadust ei võetud arvesse. Kahurid purustasid kõik toed ja vankrid lõdvenesid nii palju, et relv muutus lahingutööks kõlbmatuks. Siis mõistsid leiutajad, et liikumisseadusi, nagu ka kõiki loodusseadusi, ei saa omal moel muuta, neid saab "üle kavaldada" ainult teaduse - mehaanika abil. Vankri juures jätsid nad peatuseks suhteliselt väikese avaja ja panid püstoli toru "slaidile" nii, et ainult üks tünn veeres tagasi, mitte kogu relv. Tünn ühendati kompressorkolviga, mis liigub oma silindris samamoodi nagu aurumasina kolb. Kuid aurumasina silindris on auru ja püstoli kompressoris õli ja vedru (või suruõhk). Kui kahuri toru tagasi veereb, surub kolb vedru kokku. Samal ajal surutakse õli läbi kolvi teisel küljel olevate kolbi väikeste aukude. Tekib tugev hõõrdumine, mis neelab osaliselt tagasitõmbuva tünni liikumise, muutes selle aeglasemaks ja sujuvamaks. Seejärel laieneb kokkusurutud vedru ja tagastab kolvi ja koos sellega püstolitoru oma algsesse kohta. Õli surub klapile, avab selle ja voolab vabalt kolvi alla tagasi. Kiire tule ajal liigub relva toru peaaegu pidevalt ette ja taha. Püstoli kompressoris imendub tagasilöök hõõrdumise teel.

Koonpidur

Kui relvade võimsus ja ulatus suurenesid, ei piisanud kompressorist tagasilöögi neutraliseerimiseks. Tema abistamiseks leiutati koonupidur... Koonpidur on lihtsalt lühike terastoru, mis on kinnitatud ava külge ja toimib selle jätkuna. Selle läbimõõt on suurem kui ava läbimõõt ja seetõttu ei takista see vähimalgi juhul mürsu tünnist välja lendamist. Toru seintesse lõigatakse mööda ümbermõõtu mitu piklikku auku.

Koonpidur - vähendab tulirelvade tagasilööki. Mürsule järgnevad relva torust väljuvad pulbergaasid lähevad kohe külgedele ja osa neist kukub koonupiduri aukudesse. Need gaasid tabavad suure jõuga aukude seinu, tõrjuvad neid ja lendavad välja, kuid mitte ettepoole, vaid veidi viltu ja tahapoole. Samal ajal suruvad nad seintele ettepoole ja lükkavad neid ning koos nendega kogu relva silindrit. Need aitavad tulemonitori vedru, sest kipuvad tünni edasi rullima. Ja kui nad olid tünnis, lükkasid nad relva tagasi. Suupidur vähendab ja nõrgendab oluliselt tagasilööki. Teised leiutajad valisid teistsuguse tee. Tülitsemise asemel reaktiivmootor ja üritavad seda kustutada, otsustasid nad relva tagasipööramist kasutada põhjuse kasuks. Need leiutajad on loonud palju näiteid automaatrelvadest: vintpüssid, püstolid, kuulipildujad ja suurtükid, milles tagasilöök aitab kasutatud padrunikesta välja visata ja relva uuesti laadida.

Rakettide suurtükivägi

Tagasilöögiga ei saa üldse võidelda, vaid kasutage seda: lõppude lõpuks on tegevus ja reaktsioon (tagasilöök) samaväärsed, võrdsed, võrdsed, nii et laske pulbergaaside reaktiivne toime, selle asemel, et püstolitoru tagasi lükata, saadab mürsu sihtmärgi ette. Nii loodi raketi suurtükivägi... Selles lööb gaasijuga mitte ettepoole, vaid tahapoole, tekitades mürsus edasisuunalise reaktsiooni. Sest reaktiivpüstol kallis ja raske tünn osutub tarbetuks. Odavam lihtne raudtoru sobib suurepäraselt mürsu lendu juhtima. Võite üldse ilma toruta hakkama saada ja lasta mürsul mööda kahte metallliistu libiseda. Oma struktuurilt sarnaneb rakett ilutulestikuraketiga, selle suurus on ainult suurem. Värviliste säraküünalde jaoks mõeldud ühendi asemel pannakse tema pähe suure hävitava jõuga plahvatusohtlik laeng. Mürsu keskosa on täidetud püssirohuga, mis põlemisel tekitab võimsa kuuma gaasi joa, mis lükkab mürsu edasi. Sel juhul võib püssirohu põlemine kesta märkimisväärse osa lennuajast ja mitte ainult nii lühikest aega, kui tavaline mürsk liigub tavalise kahuri torus. Lasku ei kaasne nii vali heli. Rakett -suurtükivägi pole noorem kui tavaline suurtükivägi ja võib -olla isegi vanem kui see: iidsed Hiina ja araabia raamatud, mis on kirjutatud rohkem kui tuhat aastat tagasi, räägivad rakettide lahingulisest kasutamisest. Hilisemate aegade lahingute kirjeldustes ei, ei, ja mainitakse lahingrakette. Kui Suurbritannia väed India vallutasid, hirmutasid India raketisõdalased oma tulesaba nooltega nende kodumaa orjastanud Briti sissetungijaid. Brittide jaoks olid tol ajal reaktiivrelvad kurioosumiks. Kindrali leiutatud raketigranaadid K. I. Konstantinov, Sevastopoli vaprad kaitsjad aastatel 1854-1855 tõrjusid tagasi anglo-prantsuse vägede rünnakud.

Rakett

Tohutu eelis tavalise suurtükiväe ees - raskeid relvi polnud vaja kaasas kanda - äratas sõjaväejuhtide tähelepanu raketi suurtükiväele. Kuid sama suur puudus takistas selle parandamist. Fakt on see, et liikumapanev või, nagu nad tavatsesid öelda, sunniviisiline laeng, nad teadsid, kuidas teha ainult mustast pulbrist. Ja musta pulbrit on ohtlik käsitseda. Juhtus, et tootmise ajal raketid raketikütus plahvatas ja töölised surid. Mõnikord plahvatas rakett stardis ja relvad tapeti. Selliste relvade valmistamine ja kasutamine oli ohtlik. Seetõttu ei levinud see laialt. Edukalt alanud töö ei toonud aga kaasa planeetidevahelise kosmoselaeva ehitamist. Saksa fašistid valmistasid ette ja vallandasid verise maailmasõja.

Rakett

Nõukogude disainerid ja leiutajad kõrvaldasid puudused rakettide tootmisel. Suure ajal Isamaasõda nad andsid meie armeele suurepäraseid reaktiivrelvi. Ehitati kaitsemördid - leiutati "Katyushas" ja RS ("eres") - raketid.

Rakett. Nõukogude raketi suurtükivägi ületas oma kvaliteedi poolest kõiki välismaa mudeleid ja tekitas vaenlasele tohutut kahju. Kodumaad kaitses olid nõukogude inimesed sunnitud kõik raketitöö saavutused kaitseteenistusse panema. Fašistlikes riikides töötasid paljud teadlased ja insenerid juba enne sõda intensiivselt välja ebainimlike hävitusrelvade ja massimõrvade projekte. Nad pidasid seda teaduse eesmärgiks.

Isesõitvad lennukid

Sõja ajal ehitasid Hitleri insenerid mitusada isesõitvad lennukid: kestad "FAU-1" ja raketid "FAU-2". Need olid sigarikujulised kestad, pikkusega 14 meetrit ja läbimõõduga 165 sentimeetrit. Surmav sigar kaalus 12 tonni; millest 9 tonni on kütus, 2 tonni kere ja 1 tonn lõhkeaine. "FAU-2" lendas kiirusega kuni 5500 kilomeetrit tunnis ja võis tõusta 170-180 kilomeetri kõrgusele. Need hävitusvahendid ei erinenud löögitäpsuse poolest ja sobisid ainult selliste suurte sihtmärkide tulistamiseks nagu suured ja tihedalt asustatud linnad. Saksa fašistid vabastasid "FAU-2" Londonist 200-300 kilomeetri kaugusel ootuses, et linn on suur-see jõuab kuhugi! On ebatõenäoline, et Newton oleks võinud ette kujutada, et tema vaimukas kogemus ja tema avastatud liikumisseadused moodustavad relva, mis on loodud loomadevahelise pahatahtlikkuse abil, ning terved Londoni kvartalid muutuvad varemeteks ja muutuvad vangistatud inimeste haudadeks. FAU pimedate haarangu tõttu.

Kosmoselaev

Inimesed on sajandeid hellitanud unistust lennata planeetidevahelises kosmoses, külastada Kuud, salapärast Marsi ja pilvist Veenust. Sellel teemal on kirjutatud palju ulmelisi romaane, novelle ja novelle. Kirjanikud saatsid oma kangelased taevastesse kaugustesse treenitud luigedel, õhupallides, suurtükkide kestades või mõnel muul uskumatul viisil. Kuid kõik need lennumeetodid põhinesid leiutistel, millel polnud teaduses tuge. Inimesed uskusid vaid, et saavad kunagi meie planeedilt lahkuda, kuid ei teadnud, kuidas nad seda suudavad. Imeline teadlane Konstantin Eduardovitš Tsiolkovsky esimest korda 1903 andis kosmosereiside ideele teadusliku aluse... Ta tõestas, et inimesed võivad maakerast lahkuda ja rakett on selleks sõiduk, sest rakett on ainus mootor, mis ei vaja liikumiseks mingit välist tuge. Sellepärast rakett võimeline lendama õhuvabas ruumis.

Teadlane Konstantin Eduardovitš Tsiolkovsky - tõestas, et inimesed võivad maakera raketilt lahkuda. Oma ülesehituse poolest peaks kosmoselaev sarnanema raketimürsuga, ainult selle peaosas mahub sõitjate ja instrumentide kabiin ning ülejäänud ruumi hõivab põleva segu ja mootori varu. Õige kiirusega laeva saamiseks on vaja õiget kütust. Püssirohi ja muud lõhkeained pole mingil juhul sobivad: nad on mõlemad ohtlikud ja põlevad liiga kiiresti, ei paku pikaajalist liikumist. K. E. Tsiolkovsky soovitas kasutada vedelkütust: alkoholi, bensiini või veeldatud vesinikku, põletades puhta hapniku või mõne muu oksüdeeriva aine voos. Kõik teadsid selle nõuande õigsust, sest ei teadnud siis parimat kütust. Esimest vedelkütusega raketti, mis kaalus kuusteist kilogrammi, katsetati Saksamaal 10. aprillil 1929. aastal. Kogenud rakett tõusis õhku ja kadus silmapiirilt enne, kui leiutaja ja kõik kohalviibijad said jälgida, kuhu see lendas. Pärast katset polnud raketti võimalik leida. Järgmisel korral otsustas leiutaja raketi "üle kavaldada" ja sidus selle külge nelja kilomeetri pikkuse köie. Rakett tõusis, jättes oma nöörisaba maha. Ta tõmbas välja kaks kilomeetrit trossi, lõikas selle läbi ja järgnes eelkäijale teadmata suunas. Ja seda põgenikku ka ei leitud. Vedelkütusega raketi esimene edukas lend toimus NSV Liidus 17. augustil 1933. aastal. Rakett tõusis, lendas ettenähtud distantsi ja maandus ohutult. Kõik need avastused ja leiutised põhinevad Newtoni seadustel.

Reaktiivne liikumine looduses ja tehnoloogias

KOKKUVÕTE FÜÜSIKAS

Reaktiivne liikumine on liikumine, mis tekib siis, kui mõni kehaosa eraldatakse kehast teatud kiirusega.

Reaktiivjõud tekib ilma igasuguse suhtlemiseta väliste kehadega.

Reaktiivmootorite kasutamine looduses

Paljud meist kohtusid oma elus meduusidega meres ujudes. Mustal merel on neid igatahes küllalt. Kuid vähesed arvasid, et meduusid kasutavad liikumiseks reaktiivmootorit. Lisaks liiguvad nii kiilivastased vastsed ja mõned mere planktoni liigid. Ja sageli on mere selgrootute tõhusus reaktiivmootorite kasutamisel palju suurem kui tehnoloogiliste leiutiste puhul.

Jet -tõukejõudu kasutavad paljud molluskid - kaheksajalad, kalmaarid, seepia. Näiteks kammkarp liigub edasi tänu kestast väljutatud veevoolu reaktiivjõule, kui selle klapid on järsult kokku surutud.

Kaheksajalad

Seepia

Seepia, nagu enamik peajalgseid, liigub vees järgmiselt. See tõmbab külgmise pilu ja korpuse ees asuva spetsiaalse lehtri kaudu vett lõpuseõõnde ning seejärel viskab jõuliselt veevoolu lehtri kaudu välja. Seepia suunab lehtritoru küljele või taha ja pigistab sellest kiiresti vett välja, saab liikuda eri suundades.

Salpa on läbipaistva kehaga mereloom, liikudes saab ta esiava kaudu vett ja vesi siseneb laia süvendisse, mille sees on lõpused diagonaalselt venitatud. Niipea kui loom võtab pika lonksu vett, sulgub auk. Seejärel tõmbuvad salpa piki- ja põikilihased kokku, kogu keha tõmbub kokku ja vesi lükatakse tagumise ava kaudu välja. Voolujoa reaktsioon surub salpa edasi.

Suurimat huvi pakub kalmaari reaktiivmootor. Kalmaar on ookeanisügavuste suurim selgrootu elanik. Kalmaarid on saavutanud kõrgeima täiuslikkuse jetiga navigeerimisel. Neis kopeerib raketti isegi keha oma väliste vormidega (või parem öelda, et rakett kopeerib kalmaari, kuna sellel on selles küsimuses vaieldamatu prioriteet). Aeglaselt liikudes kasutab kalmaar suurt rombikujulist uime, mis paindub perioodiliselt. Kiireks viskeks kasutab ta reaktiivmootorit. Lihaskoe - mantel ümbritseb molluski keha igast küljest, selle õõnsuse maht on peaaegu pool kalmaari keha mahust. Loom imeb mantliõõnde vett ja viskab järsult läbi kitsa otsiku välja veevoolu ning liigub suurel kiirusel tõmblustega tahapoole. Sel juhul kogunevad kalmaari kõik kümme kombitsat pea kohale sõlme ja see omandab voolujoonelise kuju. Düüs on varustatud spetsiaalse ventiiliga ja lihased saavad seda pöörata, muutes liikumissuunda. Kalmaarimootor on väga ökonoomne, see on võimeline kiirust kuni 60 - 70 km / h. (Mõned teadlased usuvad, et isegi kuni 150 km / h!) Pole ime, et kalmaari nimetatakse “elavaks torpeedoks”. Kimbus volditud kombitsad paremale, vasakule, üles või alla painutades pöörab kalmaar ühes või teises suunas. Kuna selline rool on looma endaga võrreldes väga suur, piisab selle kergest liigutusest, et kalmaar isegi täiskiirusel hõlpsasti takistusega kokkupõrkest kõrvale hiiliks. Rooli järsk pööre - ja ujuja tormab juba sisse tagumine külg... Niisiis painutas ta lehtri otsa tagasi ja libistab nüüd esmalt pea. Ta painutas seda paremale - ja reaktiivjoon lükkas selle vasakule. Aga kui teil on vaja kiiresti ujuda, torkab lehter alati otse kombitsate vahelt välja ja kalmaar tormab sabaga edasi, nagu vähk jookseks - jooksja, kellel on hobuse osavus.

Kui pole vaja kiirustada, ujuvad kalmaarid ja seepia ujudes lainetades - miniatuursed lained jooksevad mööda neid eest taha ja loom libiseb graatsiliselt, aeg -ajalt surudes end ka mantli alt välja visatud veejoaga. Siis on selgelt nähtavad üksikud šokid, mida mollusk saab veejoa puhkemise ajal. Mõned peajalgsed võivad saavutada kiiruse kuni viiskümmend viis kilomeetrit tunnis. Tundub, et otseseid mõõtmisi pole keegi teinud, kuid seda saab hinnata lendavate kalmaaride kiiruse ja ulatuse järgi. Ja sellised, selgub, on kaheksajalgade sugulastel andeid! Parim molluskipiloot on kalmaar stenoteutis. Inglise meremehed nimetavad seda - lendav kalmaar ("flying squid"). See on väike räime suurune loom. Ta ajab kala taga nii hoogsalt, et hüppab sageli veest välja, pühkides nagu nool üle selle pinna. Ta kasutab seda trikki ja päästab oma elu kiskjate - tuuni ja makrelli - eest. Olles arendanud vees maksimaalse reaktiivjõu, tõuseb pilootkalmaar õhku ja lendab üle lainete üle viiekümne meetri. Elav raketilendu apogee asub nii kõrgel vee kohal, et lendavad kalmaarid maanduvad sageli ookeanilaevade tekil. Neli kuni viis meetrit pole rekordkõrgus, milleni kalmaarid taevasse tõusevad. Mõnikord lendavad nad isegi kõrgemale.

Inglise koorikloomade uurija dr Rees kirjeldas teadusartiklis kalmaari (vaid 16 sentimeetrit pikk), kes, olles õhu kaudu paraja vahemaa lennanud, kukkus jahisillale, mis oli peaaegu seitse meetrit vee kohal.

Juhtub, et kihutava kaskaadiga kukub laevale palju lendavaid kalmaare. Muistne kirjanik Trebius Niger rääkis kord kurva loo laevast, mis isegi vajus selle tekile kukkunud lendavate kalmaaride raskuse alla. Kalmaarid võivad startida ilma kiirenduseta.

Ka kaheksajalad võivad lennata. Prantsuse loodusteadlane Jean Verany nägi tavalist kaheksajalga akvaariumis kiirendamas ja hüppas äkitselt tagurpidi veest välja. Pärast viie meetri pikkuse kaare kirjeldamist õhus koputas ta tagasi akvaariumi. Hüppamiseks kiirust kogunud kaheksajalg liikus mitte ainult reaktiivjoa tõukejõu tõttu, vaid sõudis ka kombitsatega.
Kottjad kaheksajalad ujuvad muidugi halvemini kui kalmaarid, kuid kriitilistel hetkedel suudavad nad näidata parimate sprinterite rekordiklassi. California akvaariumi töötajad üritasid pildistada kaheksajalga, kes ründas krabi. Kaheksajalg tormas saagiks nii kiiresti, et filmil oli alati rasva, isegi kõige suurematel kiirustel pildistades. Nii et viske kestis sajandikku! Tavaliselt ujuvad kaheksajalad suhteliselt aeglaselt. Kaheksajalgade rännet uurinud Joseph Seinle arvutas: poole meetri suurune kaheksajalg hõljub merel keskmine kiirus umbes viisteist kilomeetrit tunnis. Iga lehtrist välja paisatud veevool lükkab selle ettepoole (õigemini tahapoole, kuna kaheksajalg ujub tahapoole) kaks kuni kaks ja pool meetrit.

Jet -tõukejõudu võib leida ka taimemaailmas. Näiteks "hullu kurgi" küpsed viljad väikseima puudutuse korral põrkuvad varre küljest lahti ja seemnetega kleepuv vedelik visatakse jõuga august välja. Samal ajal lendab kurk ise vastassuunas kuni 12 m.

Teades impulsi säilimise seadust, saate avakosmoses oma liikumiskiirust muuta. Kui olete paadis ja teil on mitu rasket kivi, siis kivide viskamine teatud suunas liigub vastupidises suunas. Sama juhtub ka kosmoses, kuid seal kasutavad nad selleks reaktiivmootoreid.

Kõik teavad, et püssilasuga kaasneb tagasilöök. Kui kuuli kaal oleks võrdne relva kaaluga, lendaksid nad sama kiirusega. Tagasilöök tekib seetõttu, et tagasilükatud gaaside mass tekitab reaktiivjõu, tänu millele saab tagada liikumise nii õhus kui ka õhuvabas ruumis. Ja mida suurem on väljavoolavate gaaside mass ja kiirus, seda suuremat tagasilöögijõudu meie õlg tunneb, seda tugevam on relva reaktsioon, seda suurem on reaktiivjõud.

Reaktiivmootorite kasutamine tehnoloogias

Inimkond on palju sajandeid unistanud kosmosereisidest. Ulmekirjanikud on selle eesmärgi saavutamiseks pakkunud erinevaid vahendeid. 17. sajandil ilmus prantsuse kirjaniku Cyrano de Bergeraci lugu Kuule lendamisest. Selle loo kangelane jõudis Kuule raudvankriga, mille kohal ta pidevalt tugevat magnetit paiskas. Tema poole tõmmates tõusis vagun Maa kohal üha kõrgemale, kuni jõudis Kuuni. Ja parun Munchausen ütles, et ta ronis oavarrel Kuule.

Esimese aastatuhande lõpul pKr leiutas Hiina reaktiivmootorid, mis tõukasid rakette - püssirohuga täidetud bambustorud, neid kasutati ka lõbusana. Üks esimesi autode projekte oli ka reaktiivmootoriga ja see projekt kuulus Newtonile.

Maailma esimese inimlennuks kavandatud reaktiivlennuki projekti autor oli Venemaa revolutsionäär N.I. Kibalchich. Ta hukati 3. aprillil 1881 keiser Aleksander II mõrvakatses osalemise eest. Ta töötas oma projekti vanglas välja pärast surmaotsust. Kibalchich kirjutas: „Vanglas olles, paar päeva enne surma, kirjutan seda projekti. Ma usun oma idee teostatavusse ja see usk toetab mind mu kohutavas olukorras ... ma seisan rahulikult surma ees, teades, et minu idee ei hukku koos minuga. "

Idee kasutada rakette kosmoselendudeks pakkus selle sajandi alguses välja vene teadlane Konstantin Eduardovitš Tsiolkovski. 1903. aastal ilmus Kaluga gümnaasiumi õpetaja K.E. Tsiolkovsky "Maailma ruumide uurimine reaktiivseadmete abil". See teos sisaldas astronautika jaoks kõige olulisemat matemaatilist võrrandit, mis on nüüd tuntud kui "Tsiolkovski valem", mis kirjeldas muutuva massiga keha liikumist. Seejärel töötas ta välja vedelkütusel töötava raketimootori skeemi, pakkus välja mitmeastmelise raketi konstruktsiooni ja väljendas ideed võimalusest luua terveid kosmoselinnu maakera lähedasele orbiidile. Ta näitas, et ainus seade, mis on võimeline raskusjõust üle saama, on rakett, s.t. reaktiivmootoriga seade, mis kasutab kütust ja aparaadil asuvat oksüdeerijat.

Reaktiivmootor on mootor, mis muudab kütuse keemilise energia gaasijuga kineetiliseks energiaks, samal ajal kui mootor saavutab kiiruse vastupidises suunas.

K. E. Tsiolkovski idee viisid Nõukogude teadlased ellu akadeemik Sergei Pavlovitš Korolevi juhtimisel. Esimene raketti kasutav kunstlik Maa -satelliit lasti Nõukogude Liidus välja 4. oktoobril 1957.

Reaktiivmootorite põhimõtet kasutatakse laialdaselt lennunduses ja astronautikas. Kosmoses pole keskkonda, millega keha saaks suhelda ja seeläbi muuta oma kiiruse suunda ja moodulit, seetõttu saab kosmoselendudeks kasutada ainult reaktiivlennukeid, st rakette.

Raketiseade

Raketi liikumine põhineb impulsi jäävuse seadusel. Kui mingil ajahetkel visatakse keha raketist eemale, omandab see sama impulsi, kuid on suunatud vastupidises suunas

Igas raketis, olenemata selle konstruktsioonist, on alati kest ja oksüdeerijaga kütus. Raketi kest sisaldab kasulikku koormust (antud juhul kosmoseaparaati), instrumendiruumi ja mootorit (põlemiskamber, pumbad jne).

Suurem osa raketist on oksüdeerijaga kütus (kütuse põlemise säilitamiseks on vaja oksüdeerijat, kuna ruumis pole hapnikku).

Kütus ja oksüdeerija pumbatakse põlemiskambrisse. Kütus põlemisel muutub kõrge temperatuuriga gaasiks ja kõrgsurve... Suure rõhuvahe tõttu põlemiskambris ja kosmoses lendavad põlemiskambri gaasid võimsa joaga väljapoole spetsiaalse kujuga kellukese kaudu, mida nimetatakse düüsiks. Düüsi eesmärk on suurendada joa kiirust.

Enne raketi käivitamist on selle impulss null. Põlemiskambris oleva gaasi ja kõigi teiste raketiosade vastasmõju tulemusena saab düüsi kaudu väljuv gaas teatud impulsi. Siis on rakett suletud süsteem ja selle koguimpulss peaks olema ka pärast käivitamist võrdne nulliga. Seetõttu saab raketi kest täielikult, mis selles asub, impulsi, mis on suuruselt võrdne gaasi hooga, kuid vastupidises suunas.

Raketi kõige massiivsemat osa, mis on ette nähtud kogu raketi käivitamiseks ja kiirendamiseks, nimetatakse esimeseks etapiks. Kui mitmeastmelise raketi esimene massiivne etapp saab kiirenduse ajal kütuse otsa, eraldatakse see. Edasist kiirendust jätkab teine, vähem massiivne etapp ning esimese etapi abil varem saavutatud kiirusele lisab see veel kiirust ja eraldub. Kolmas etapp tõstab jätkuvalt kiirust nõutavale väärtusele ja viib kandevõime orbiidile.

Esimene inimene, kes kosmoses lendas, oli Nõukogude Liidu kodanik Juri Aleksejevitš Gagarin. 12. aprill 1961 Ta tiirles ümber maakera satelliidi Vostok pardal

Nõukogude raketid jõudsid esimestena Kuule, tiirutasid ümber Kuu ja pildistasid selle nähtamatut külge Maast, jõudsid esimesena planeedile Veenus ja toimetasid selle pinnale teaduslikke instrumente. 1986. aastal uurisid kaks Nõukogude kosmoselaeva Vega-1 ja Vega-2 Halley komeeti lähedalt, lähenedes Päikesele kord 76 aasta jooksul.

Parimal juhul nõuda parandust ... ”R. Feynman Isegi põgus ülevaade tehnoloogia arengu ajaloost näitab silmatorkavat fakti kaasaegse teaduse ja tehnoloogia laviinitaolisest arengust kõigi ajaloo skaalal. inimkond. Kui inimese üleminek kivitööriistadelt metallile võttis aega umbes 2 miljonit aastat; ratta täiustamine täispuidust rattast rummuga rattaks, ...

Mis on sajandite sügavusse kadunud, oli, on ja jääb alati rahvusliku teaduse ja kultuuri fookusesse: ning on alati avatud kogu maailmale kultuuri- ja teadusliikumises. "*" Moskva teaduse ja ajaloo ajaloos tehnoloogia "- see on uurimisprojekti nimi (juht SS Ilizarov), mille viis läbi Venemaa Teaduste Akadeemia Vavilovi loodusteaduste ja tehnoloogia ajaloo instituut ...

Tema aastatepikkuse töö tulemused erinevates füüsilise optika valdkondades. See pani aluse uuele suunale optikas, mida teadlane nimetas mikrooptikaks. Vavilov pööras suurt tähelepanu loodusfilosoofia ja teadusloo küsimustele. Teda tunnustatakse M. V. Lomonosovi, V. V. Petrovi ja L. Euleri teadusliku pärandi arendamise, avaldamise ja edendamisega. Teadlane juhtis ajalookomisjoni ...

Reaktiivne liikumine looduses ja tehnoloogias

KOKKUVÕTE FÜÜSIKAS

Reaktiivmootor- liikumine, mis tekib siis, kui mõni kehaosa eraldub kehast teatud kiirusega.

Reaktiivjõud tekib ilma igasuguse suhtlemiseta väliste kehadega.

Reaktiivmootorite kasutamine looduses

Kaheksajalad

Seepia

Suurimat huvi pakub kalmaari reaktiivmootor. Kalmaar on ookeanisügavuste suurim selgrootu elanik. Kalmaarid on saavutanud kõrgeima täiuslikkuse jetiga navigeerimisel. Neis kopeerib raketti isegi keha oma väliste vormidega (või parem öelda, et rakett kopeerib kalmaari, kuna sellel on selles küsimuses vaieldamatu prioriteet). Aeglaselt liikudes kasutab kalmaar suurt rombikujulist uime, mis paindub perioodiliselt. Kiireks viskeks kasutab ta reaktiivmootorit. Lihaskoe - mantel ümbritseb molluski keha igast küljest, selle õõnsuse maht on peaaegu pool kalmaari keha mahust. Loom imeb mantliõõnde vett ja viskab järsult läbi kitsa otsiku välja veevoolu ning liigub suurel kiirusel tõmblustega tahapoole. Sel juhul kogunevad kalmaari kõik kümme kombitsat pea kohale sõlme ja see omandab voolujoonelise kuju. Düüs on varustatud spetsiaalse ventiiliga ja lihased saavad seda pöörata, muutes liikumissuunda. Kalmaarimootor on väga ökonoomne, see on võimeline kiirust kuni 60 - 70 km / h. (Mõned teadlased usuvad, et isegi kuni 150 km / h!) Pole ime, et kalmaari nimetatakse “elavaks torpeedoks”. Kimbus volditud kombitsad paremale, vasakule, üles või alla painutades pöörab kalmaar ühes või teises suunas. Kuna selline rool on looma endaga võrreldes väga suur, piisab selle kergest liigutusest, et kalmaar isegi täiskiirusel hõlpsasti takistusega kokkupõrkest kõrvale hiiliks. Rooliratta järsk pööre - ja ujuja tormab vastassuunas. Niisiis painutas ta lehtri otsa tagasi ja libistab nüüd esmalt pea. Ta painutas seda paremale - ja reaktiivjoon lükkas selle vasakule. Aga kui teil on vaja kiiresti ujuda, torkab lehter alati otse kombitsate vahelt välja ja kalmaar tormab sabaga edasi, nagu vähk jookseks - jooksja, kellel on hobuse osavus.

Ka kaheksajalad võivad lennata. Prantsuse loodusteadlane Jean Verany nägi tavalist kaheksajalga akvaariumis kiirendamas ja hüppas äkitselt tagurpidi veest välja. Pärast viie meetri pikkuse kaare kirjeldamist õhus koputas ta tagasi akvaariumi. Hüppamiseks kiirust kogunud kaheksajalg liikus mitte ainult reaktiivjoa tõukejõu tõttu, vaid sõudis ka kombitsatega.
Kottjad kaheksajalgad ujuvad muidugi halvemini kui kalmaarid, kuid kriitilistel hetkedel võivad nad näidata rekordklassi parimatele sprinteritele. California akvaariumi töötajad üritasid pildistada kaheksajalga, kes ründas krabi. Kaheksajalg tormas saagiks nii kiiresti, et filmil oli alati rasva, isegi kõige suurematel kiirustel pildistades. Nii et viske kestis sajandikku! Tavaliselt ujuvad kaheksajalad suhteliselt aeglaselt. Kaheksajalgade rännet uurinud Joseph Seinle arvutas, et poole meetri suurune kaheksajalg hõljub merel keskmise kiirusega umbes viisteist kilomeetrit tunnis. Iga lehtrist välja visatud veevool lükkab selle ettepoole (õigemini tahapoole, kuna kaheksajalg ujub tahapoole) kaks kuni kaks ja pool meetrit.

Reaktiivmootorite kasutamine tehnoloogias

Reaktiivmootor Kas mootor, mis muudab kütuse keemilise energia gaasijuga kineetiliseks energiaks, samal ajal kui mootor saab kiiruse vastupidises suunas.

Raketiseade

Raketi liikumine põhineb impulsi jäävuse seadusel. Kui mingil ajahetkel visatakse keha raketist eemale, omandab see sama impulsi, kuid on suunatud vastupidises suunas

Suurem osa raketist on oksüdeerijaga kütus (kütuse põlemise säilitamiseks on vaja oksüdeerijat, kuna ruumis pole hapnikku).

Kütus ja oksüdeerija pumbatakse põlemiskambrisse. Põlev kütus muutub kõrge temperatuuriga ja kõrge rõhuga gaasiks. Kuna põlemiskambris ja kosmoses on suur rõhuvahe, juhitakse põlemiskambrist pärit gaasid võimsa joaga välja spetsiaalse kujuga kellukese kaudu, mida nimetatakse düüsiks. Düüsi eesmärk on suurendada joa kiirust.

Esimene inimene, kes kosmoses lendas, oli Nõukogude Liidu kodanik Juri Aleksejevitš Gagarin. 12. aprill 1961 Ta tiirles ümber maakera satelliidi Vostok pardal

Vene Föderatsiooni haridus- ja teadusministeerium
FGOU SPO "Perevozsky Ehituskolledž"
abstraktne
distsipliin:
Füüsika
teema: Reaktiivmootor

Valmis:
Õpilane
Grupid 1-121
Okuneva Alena
Kontrollitud:
P.L. Vineaminovna

Perevozi linn
2011
Sisu:

Sissejuhatus: mis on reaktiivmootor …………………………………………………………… .. ……………………………………… ..

Impulsside säilitamise seadus ………………………………………………………………… .4

Reaktiivmootorite kasutamine looduses ………………………… ..….… .... 5

Reaktiivmootorite kasutamine tehnoloogias ……. ………………… ...… ..….… .6

Reaktiivmootor "mandritevaheline rakett" ………… .. ……… ...… 7

Reaktiivmootori füüsilised alused

..................... ....................

Reaktiivmootorite klassifikatsioon ja nende kasutamise tunnused ………………………………………………………………………………………. ………

Õhusõiduki projekteerimise ja loomise tunnused ... .. ... 10

Järeldus …………………………………………………………………………………………… .11

Kasutatud kirjanduse loetelu ……………………………………………… ...

"Reaktiivmootor"
Reaktiivne liikumine on keha liikumine, mis on tingitud selle osade teatud kiirusega eraldumisest. Reaktiivset liikumist kirjeldatakse impulsi jäävuse seaduse alusel.
Jet -tõukejõud, mida nüüd kasutatakse lennukites, rakettides ja kosmoselennukites, on iseloomulik kaheksajalgadele, kalmaaridele, seepiale, meduusidele - kõik nad kasutavad eranditult ujumiseks visatud veejoa reaktsiooni (tagasilööki).
Jet -tõukejõu näiteid võib leida ka taimemaailmast.
Lõunapoolsetes riikides on taim nimega "hull kurk". Küpset vilja, sarnaselt kurgile, tuleb varrest tagasi tulles vaid kergelt puudutada ja viljast moodustunud augu kaudu lendab seemnetega vedelik purskkaevuga välja kiirusega kuni 10 m / s .

Kurgid ise lendavad vastassuunas ära. Hull kurk (muidu nimetatakse seda "daamipüstoliks") laseb üle 12 m.

"Impulsi säilitamise seadus"
Suletud süsteemis jääb kõigi süsteemis olevate kehade impulsside vektorite summa selle süsteemi kehade vaheliste interaktsioonide korral konstantseks.
Seda looduse põhiseadust nimetatakse impulsi säilitamise seaduseks. See on Newtoni teise ja kolmanda seaduse tagajärg. Mõelge kahele interakteeruvale kehale, mis on osa suletud süsteemist.
Nende kehade vastastikmõjujõude tähistatakse ja Vastavalt Newtoni kolmandale seadusele Kui need kehad interakteeruvad aja jooksul t, siis on interaktsioonijõudude impulsid suurusjärgus ühesugused ja suunatud vastupidises suunas: Rakenda teist seadust Newtonist neile kehadele:

See võrdsus tähendab, et kahe keha koosmõju tulemusena ei ole nende kogumoment muutunud. Arvestades nüüd suletud süsteemi kuuluvate kehade igasuguseid paarismõjusid, võime järeldada, et suletud süsteemi sisejõud ei saa muuta selle koguimpulssi, see tähendab kõigi sellesse süsteemi kuuluvate kehade impulsside vektorisummat. Kasutades saab saavutada raketi stardimassi olulise vähenemisemitmeastmelised raketidkui raketietapid kütuse põlemisel eralduvad. Raketi järgneva kiirendamise protsess välistab mahutite massi, milles oli kütust, kasutatud mootoreid, juhtimissüsteeme jne. Kaasaegne rakettmasin areneb säästlike mitmeastmeliste rakettide loomise teel.

"Reaktiivmootorite kasutamine looduses"
Jet -tõukejõudu kasutavad paljud molluskid - kaheksajalad, kalmaarid, seepia. Näiteks kammkarp liigub edasi tänu kestast väljutatud veevoolu reaktiivjõule, kui selle klapid on järsult kokku surutud.

Kaheksajalad
Seepia, nagu enamik peajalgseid, liigub vees järgmiselt. See tõmbab külgmise pilu ja korpuse ees asuva spetsiaalse lehtri kaudu vett lõpuseõõnde ning seejärel viskab jõuliselt veevoolu lehtri kaudu välja. Seepia suunab lehtritoru küljele või taha ja pigistab sellest kiiresti vett välja, saab liikuda eri suundades.
Salpa on läbipaistva kehaga mereloom, liikudes saab ta esiava kaudu vett ja vesi siseneb laia süvendisse, mille sees on lõpused diagonaalselt venitatud. Niipea kui loom võtab pika lonksu vett, sulgub auk. Seejärel tõmbuvad salpa piki- ja põikilihased kokku, kogu keha tõmbub kokku ja vesi lükatakse tagumise ava kaudu välja. Voolujoa reaktsioon surub salpa edasi. Suurimat huvi pakub kalmaari reaktiivmootor. Kalmaar on ookeanisügavuste suurim selgrootu elanik. Kalmaarid on saavutanud kõrgeima täiuslikkuse jetiga navigeerimisel. Nende kehad isegi kopeerivad raketti oma väliste vormidega. Teades impulsi säilimise seadust, saate avakosmoses oma liikumiskiirust muuta. Kui olete paadis ja teil on mitu rasket kivi, siis kivide viskamine teatud suunas liigub vastupidises suunas. Sama juhtub ka kosmoses, kuid seal kasutavad nad selleks reaktiivmootoreid.

"Reaktiivmootorite kasutamine tehnoloogias"
Esimese aastatuhande lõpul pKr leiutas Hiina reaktiivmootorid, mis tõukasid rakette - püssirohuga täidetud bambustorud, neid kasutati ka lõbusana. Üks esimesi autode projekte oli ka reaktiivmootoriga ja see projekt kuulus Newtonile.
Maailma esimese inimlennuks kavandatud reaktiivlennuki projekti autor oli Venemaa revolutsionäär N.I. Kibalchich. Ta hukati 3. aprillil 1881 keiser Aleksander II mõrvakatses osalemise eest. Ta töötas oma projekti vanglas välja pärast surmaotsust. Kibalchich kirjutas: „Vanglas olles, paar päeva enne surma, kirjutan seda projekti. Ma usun oma idee teostatavusse ja see usk toetab mind mu kohutavas olukorras ... ma seisan rahulikult surma ees, teades, et minu idee ei hukku koos minuga. "
Idee kasutada rakette kosmoselendudeks pakkus selle sajandi alguses välja vene teadlane Konstantin Eduardovitš Tsiolkovski. 1903. aastal ilmus Kaluga gümnaasiumi õpetaja K.E. Tsiolkovsky "Maailma ruumide uurimine reaktiivseadmete abil". See teos sisaldas astronautika jaoks kõige olulisemat matemaatilist võrrandit, mis on nüüd tuntud kui "Tsiolkovski valem", mis kirjeldas muutuva massiga keha liikumist. Seejärel töötas ta välja vedelkütusel töötava raketimootori skeemi, pakkus välja mitmeastmelise raketi konstruktsiooni ja väljendas ideed võimalusest luua terveid kosmoselinnu maakera lähedasele orbiidile. Ta näitas, et ainus seade, mis on võimeline raskusjõust üle saama, on rakett, s.t. reaktiivmootoriga seade, mis kasutab kütust ja aparaadil asuvat oksüdeerijat. Nõukogude raketid jõudsid esimestena Kuule, tiirutasid ümber Kuu ja pildistasid selle nähtamatut külge Maast, jõudsid esimesena planeedile Veenus ja toimetasid selle pinnale teaduslikke instrumente. 1986. aastal uurisid kaks Nõukogude kosmoselaeva Vega-1 ja Vega-2 Halley komeeti lähedalt, lähenedes Päikesele kord 76 aasta jooksul.

Reaktiivmootor "mandritevaheline rakett"
Inimkond on alati unistanud kosmosesse reisimisest. Ilukirjanikud, teadlased, unistajad on selle eesmärgi saavutamiseks välja pakkunud erinevaid vahendeid. Kuid ainsaid inimese käsutuses olevaid vahendeid, mille abil on võimalik raskusjõust üle saada ja lennata kosmosesse paljude sajandite jooksul, pole leiutanud ükski teadlane, mitte ükski ulmekirjanik. K. E. Tsiolkovsky - kosmoselendude teooria rajaja.
Esmakordselt viis paljude inimeste unistused ja püüdlused tegelikkusele lähemale vene teadlane Konstantin Eduardovitš Tsiolkovski (1857–1935), kes näitas, et ainus gravitatsiooni ületamiseks võimeline aparaat on rakett, ta oli esimene esitada teaduslikud tõendid selle kohta, et raketti on võimalik kasutada lendamiseks kosmosesse, väljaspool Maa atmosfääri piire ja teistele Päikesesüsteemi planeetidele. Tsoilkovsky nimetas raketti reaktiivmootoriga aparaadiks, mis kasutab kütust ja sellel oksüdeerijat.
Nagu füüsikakursuselt teate, on püssilasuga kaasas tagasilöök. Newtoni seaduste kohaselt lendaks kuul ja relv sama massiga eri suundades sama kiirusega. Tagasilükatud gaaside mass tekitab reaktiivjõu, tänu millele saab tagada liikumise nii õhus kui ka õhuvabas ruumis, nii tekib tagasilöök. Mida suuremat tagasilöögijõudu meie õlg tunneb, seda suurem on väljavoolavate gaaside mass ja kiirus ning järelikult, mida tugevam on relva reaktsioon, seda suurem on reaktiivjõud. Neid nähtusi seletatakse impulsi säilitamise seadusega:
suletud süsteemi moodustavate kehade momentide vektor (geomeetriline) summa jääb süsteemi kehade mis tahes liikumiste ja koosmõjude korral konstantseks.
Tsiolkovski esitatud valem on alus, millel põhineb kogu kaasaegsete rakettide arvutamine. Tsiolkovski arv on kütuse massi suhe raketi massiga mootori töö lõpus - tühja raketi massiga.
Seega leidsime, et raketi maksimaalne saavutatav kiirus sõltub eelkõige gaaside otsikust väljavoolu kiirusest. Ja otsiku gaasi väljavoolu kiirus sõltub omakorda kütuse tüübist ja gaasivoolu temperatuurist. See tähendab, et mida kõrgem on temperatuur, seda suurem on kiirus. Siis peate tõelise raketi jaoks valima kõige kõrgema kalorsusega kütuse, mis annab kõige rohkem soojust. Valem näitab, et muu hulgas sõltub raketi kiirus raketi esialgsest ja lõplikust massist, sellest, kui palju selle massist langeb kütusele ja kui palju kasututest (lennukiiruse poolest) konstruktsioonidest: kere, mehhanismid jne.
Selle Tsiolkovski valemi peamine järeldus kosmoseraketi kiiruse määramiseks on see, et õhuvabas ruumis arendab rakett suuremat kiirust, seda suurem on gaaside väljavoolu kiirus ja seda suurem on Tsiolkovski arv.

"Reaktiivmootori füüsilised alused"
Kaasaegsed võimsad erinevat tüüpi reaktiivmootorid põhinevad otsereaktsiooni põhimõttel, s.t. põhimõte, mis tekitab mootorist välja voolava "tööaine" joa, tavaliselt hõõguvate gaaside, liikumapaneva jõu (või tõukejõu) reaktsiooni (tagasilöögi) kujul. Kõigil mootoritel on kaks energia muundamise protsessi. Esiteks muudetakse kütuse keemiline energia põlemisproduktide soojusenergiaks ja seejärel kasutatakse soojusenergiat mehaaniliste tööde tegemiseks. Selliste mootorite hulka kuuluvad autode kolbmootorid, diiselvedurid, elektrijaamade auru- ja gaasiturbiinid jne. Pärast seda, kui soojusmasinas on tekkinud suured soojusenergiat sisaldavad kuumad gaasid, tuleb see energia muundada mehaaniliseks energiaks. Lõppude lõpuks täidavad mootorid jõudlust mehaaniline töö, midagi "liigutada", ellu viia, kõik sama, olgu see siis dünamo taotlusel lisada joonised elektrijaamale, diiselvedurile, autole või lennukile. Selleks, et gaaside soojusenergia läheks üle mehaaniliseks energiaks, peab nende maht suurenema. Selle laienemisega teevad gaasid tööd, mis tarbib nende sise- ja soojusenergiat.
Jugaotsak võib olla erineva kujuga ja pealegi erineva konstruktsiooniga, sõltuvalt mootori tüübist. Peamine on gaaside mootorist väljavoolu kiirus. Kui see väljavoolukiirus ei ületa kiirust, millega helilained väljuvates gaasides levivad, on düüs lihtne silindrikujuline või kitsenev torusegment. Kui väljavoolukiirus peab ületama helikiirust, antakse düüsile laieneva toru kuju või alguses kitseneb ja seejärel laieneb (armas otsik). Ainult sellise kujuga torus, nagu teooria ja kogemus näitavad, saab gaasi kiirendada ülehelikiirusele ja "helibarjääri" ületada.

"Reaktiivmootorite klassifikatsioon ja nende kasutamise omadused"
Sellest võimsast pagasiruumist, otsese reaktsiooni põhimõttest, sündis aga reaktiivmootorite perekonna "sugupuu" tohutu võra. Et tutvuda selle võra peamiste harudega, kroonides otsese reaktsiooni "pagasiruumi". Peagi, nagu jooniselt näha (vt allpool), jaguneb see pagasiruum kaheks osaks, justkui välgulöögiga. Mõlemad uued tüved on võrdselt kaunistatud võimsate kroonidega. See jaotus oli tingitud asjaolust, et kõik "keemilised" reaktiivmootorid on jagatud kahte klassi, sõltuvalt sellest, kas nad kasutavad oma tööks välisõhku või mitte.
Teist tüüpi mittekompressormootoris, ramjetis, pole isegi seda klapivõre olemas ja rõhk põlemiskambris suureneb kiirrõhu tagajärjel, s.t. pidurdades lennu ajal mootorisse siseneva õhuvoolu. On selge, et selline mootor on võimeline töötama ainult siis, kui õhusõiduk juba lendab piisavalt suurel kiirusel, see ei tekita parklas tõukejõudu. Kuid teisest küljest arendab ramjetmootor väga suurel kiirusel, 4-5-kordse helikiirusega väga suurt tõukejõudu ja tarbib nendes tingimustes vähem kütust kui ükski teine "keemiline" reaktiivmootor. Sellepärast on ramjetmootorid.
jne.................

Enamiku inimeste jaoks on mõiste "reaktiivmootor" esitatud tänapäevase teaduse ja tehnoloogia edusammude kujul, eriti füüsika valdkonnas. Paljud inimesed seostavad reaktiivmootorit tehnoloogias kosmoselaevade, satelliitide ja reaktiivlennukitega. Selgub, et reaktiivmootorite nähtus eksisteeris palju varem kui inimene ise ja temast sõltumatult. Inimestel õnnestus mõista, kasutada ja arendada ainult seda, mis allub loodusseadustele ja universumile.

Mis on reaktiivmootor?

Peal inglise keel sõna "jet" kõlab nagu "jet". See tähendab keha liikumist, mis moodustub teatud osa eraldamisel teatud kiirusega. Ilmub jõud, mis liigutab keha liikumissuunast vastupidises suunas, eraldades sellest osa. Iga kord, kui aine objektist välja tõmmatakse ja objekt liigub vastupidises suunas, täheldatakse reaktiivjoa liikumist. Objektide õhku tõstmiseks peavad insenerid kavandama võimsa raketiheitja. Leekjoad vabastades tõstavad raketi mootorid selle Maa orbiidile. Mõnikord saadavad raketid satelliite ja kosmosesondi.

Mis puudutab reisilennukeid ja sõjalennukeid, siis nende tööpõhimõte meenutab mõnevõrra raketi õhkutõusmist: füüsiline keha reageerib väljutatud võimsale gaasijuhile, mille tagajärjel liigub see vastupidises suunas. See on reaktiivlennukite põhiprintsiip.

Newtoni seadused reaktiivmootoril

Insenerid lähtuvad oma arengus universumi põhimõtetest, mida esmakordselt kirjeldati üksikasjalikult 17. sajandi lõpus elanud silmapaistva Briti teadlase Isaac Newtoni töödes. Newtoni seadused kirjeldavad gravitatsioonimehhanisme ja ütlevad meile, mis juhtub, kui asjad liiguvad. Need on eriti selged, selgitades kehade liikumist ruumis.

Newtoni teine seadus määrab, et liikuva objekti jõud sõltub sellest, kui palju ainet see sisaldab, teisisõnu, selle massist ja liikumiskiiruse (kiirenduse) muutustest. See tähendab, et võimsa raketi loomiseks on vaja, et see vabastaks pidevalt suurel hulgal kiiret energiat. Newtoni kolmas seadus ütleb, et iga tegevuse jaoks on tugevusega võrdne, kuid vastupidine reaktsioon - vastuseis. Looduses ja tehnoloogias järgivad reaktiivmootorid neid seadusi. Raketi puhul on toimejõuks aine, mis väljub väljalasketorust. Vastumeetmena lükatakse rakett edasi. See on heitmete jõud, mis seda raketti surub. Kosmoses, kus raketil pole praktiliselt mingit kaalu, võib isegi väike tõuge rakettmootorite käest panna suure laeva kiiresti edasi lendama.

Reaktiivmootoritehnika

Reaktiivmootorite füüsika seisneb selles, et keha kiirendus või aeglustumine toimub ilma ümbritsevate kehade mõjuta. Protsess toimub süsteemi osa eraldamise tõttu.

Reaktiivmootorite näited tehnoloogias on järgmised:

löögi tagasilöögi nähtus;
plahvatused;
löögid õnnetuste ajal;
tagasilöök võimsa tuletõrjevooliku kasutamisel;
veejoaga mootoriga paat;
reaktiivlennuk ja rakett.

Kehad loovad suletud süsteemi, kui nad suhtlevad ainult üksteisega. Selline koostoime võib viia süsteemi moodustavate kehade mehaanilise oleku muutumiseni.

Milline on impulsi jäävuse seaduse tegevus?

Esimest korda kuulutas selle seaduse välja prantsuse filosoof ja füüsik R. Descartes. Kui kaks või enam keha interakteeruvad, moodustub nende vahel suletud süsteem. Igal liikuval kehal on oma impulss. See on keha mass korrutatuna selle kiirusega. Süsteemi koguimpulss on võrdne selles olevate kehade impulsside vektorite summaga. Süsteemi sees olevate kehade hoog muutub nende vastastikuse mõju tõttu. Kehade kogumoment suletud süsteemis jääb kehade erinevate nihete ja koosmõjude korral muutumatuks. See on impulsi säilitamise seadus.

Selle seaduse toimimise näideteks võivad olla kehade (piljardipallid, autod, elementaarosakesed) kokkupõrked, samuti kehade lõhkemine ja tulistamine. Relva tulistamisel tekib tagasilöök: mürsk tormab ette ja relv ise lükatakse tagasi. Miks see juhtub? Kuul ja relv moodustavad üksteisega suletud süsteemi, kus töötab hoogu säilitava seadus. Tulistamisel muutuvad relva enda ja kuuli impulsid. Kuid relva ja selles oleva kuuli koguimpulss enne tulistamist on võrdne veererelva ja pärast tulistamist kuuliga. Kui kuuli ja relva mass oleks sama, lendaksid nad vastassuundades sama kiirusega.

Hoogude säilitamise seadusel on lai praktiline rakendus. See võimaldab teil selgitada reaktiivliikumist, tänu millele suurimad kiirused.

Reaktiivne liikumine füüsikas

Impulsi säilitamise seaduse kõige silmatorkavam näide on raketi poolt sooritatud reaktiivmootor. Mootori kõige olulisem osa on põlemiskamber. Ühes selle seinas on reaktiivdüüs, mis on kohandatud kütuse põlemisel tekkiva gaasi eraldamiseks. Kõrge temperatuuri ja rõhu mõjul väljub gaas mootori otsikust suurel kiirusel. Enne raketi starti on selle hoog Maa suhtes võrdne nulliga. Rakett saab stardihetkel ka impulsi, mis on võrdne gaasi impulsiga, kuid vastupidises suunas.

Reaktiivmootorite füüsika näidet võib näha kõikjal. Sünnipäeva tähistamisel võib õhupall muutuda raketiks. Kuidas? Täitke õhupall täis, pigistades avatud auku, et õhk välja ei pääseks. Nüüd lase sellest lahti. Õhupalliga sõidetakse suure kiirusega mööda tuba ringi, seda juhib sealt väljuv õhk.

Reaktiivmootorite ajalugu

Reaktiivmootorite ajalugu sai alguse juba 120 aastat eKr, kui Aleksandria Heron kavandas esimese reaktiivmootori - eolipiili. Vesi valatakse metallkuuli, mida kuumutatakse tulega. Sellest pallist väljuv aur pöörleb seda. See seade näitab reaktiivmootorit. Preestrid kasutasid Heroni mootorit templi uste avamiseks ja sulgemiseks. Eolipiili muutmine - Segneri ratas, mida kasutatakse meie ajal tõhusalt põllumajandusmaa niisutamiseks. 16. sajandil tutvustas Giovani Branca maailmale esimest auruturbiini, mis töötas reaktiivmootori põhimõttel. Isaac Newton pakkus välja ühe esimese auruauto kujunduse.

Esimesed katsed kasutada reaktiivmootorit tehnoloogias maapinnal liikumiseks pärinevad 15-17 sajandist. Isegi 1000 aastat tagasi olid hiinlastel raketid, mida nad kasutasid sõjarelvana. Näiteks aastal 1232 kasutasid nad kroonika andmetel sõjas mongolitega sõdades mongolitega raketiga varustatud nooli.

Esimesed katsetused reaktiivlennuki ehitamiseks algasid 1910. Aluseks võeti eelmiste sajandite raketiuuringud, mis kirjeldasid üksikasjalikult pulbervõimendite kasutamist, mis võib oluliselt vähendada järelpõleti ja õhkutõusu pikkust. Peadisainer oli Rumeenia insener Anri Coanda, kes ehitas kolbmootoril põhineva lennuki. Reaktiivmootorite pioneeri tehnoloogias võib õigustatult nimetada Inglismaalt pärit inseneriks - Frank Wheatle, kes pakkus välja esimesed ideed reaktiivmootori loomiseks ja sai neile patendi 19. sajandi lõpus.

Esimesed reaktiivmootorid

Esimest korda alustati reaktiivmootori arendamist Venemaal 20. sajandi alguses. Ülehelikiirust arendavate reaktiivmootorite ja rakettide liikumise teooria esitas kuulus vene teadlane K. E. Tsiolkovsky. Andekas disainer A. M. Lyulka suutis selle idee ellu viia. Just tema lõi NSV Liidu esimese reaktiivlennuki projekti, töötades reaktiivturbiiniga. Esimesed reaktiivlennukid lõid Saksa insenerid. Projekti loomine ja tootmine toimus salaja varjatud tehastes. Oma ideega saada maailma valitsejaks Hitler kaasas Saksamaa parimad disainerid, kes valmistasid kõige võimsamaid relvi, sealhulgas kiirlennukeid. Neist edukaim oli esimene Saksa reaktiivlennuk Messerschmitt-262. Sellest lennukist sai esimene maailmas, mis läbis edukalt kõik testid, startis vabalt ja pärast seda hakati seda massiliselt tootma.

Lennukil olid järgmised omadused:

Seadmel oli kaks turboreaktiivmootorit.
Vööris paiknes radar.
Lennuki maksimaalne kiirus ulatus 900 km / h.

Tänu kõigile neile indikaatoritele ja disainifunktsioonidele oli esimene reaktiivlennuk "Messerschmitt-262" võimas relv teiste lennukite vastu.

Kaasaegsete reisilennukite prototüübid

Sõjajärgsel perioodil lõid Vene disainerid reaktiivlennukeid, millest said hiljem moodsate lennukite prototüübid.

I-250, rohkem tuntud kui legendaarne MiG-13, on võitleja, kelle kallal töötas A. I. Mikoyan. Esimene lend tehti 1945. aasta kevadel, toona näitas reaktiivhävitaja rekordkiirust, ulatudes 820 km / h. Tootmisse võeti reaktiivlennukid MiG-9 ja Yak-15.

1945. aasta aprillis tõusis esimest korda taevasse P. O. Sukhoi reaktiivlennuk-Su-5, mis tõusis ja lendas konstruktsiooni sabas asuva õhujoa mootor-kompressori ja kolbmootori arvelt.

Pärast sõja lõppu ja natsi-Saksamaa alistumist sai Nõukogude Liit trofeedena Saksa lennukid reaktiivmootoritega JUMO-004 ja BMW-003.

Esimese maailma prototüübid

Uute reisilennukite väljatöötamise, katsetamise ja tootmisega ei tegelenud mitte ainult Saksa ja Nõukogude disainerid. Ka USA, Itaalia, Jaapani, Suurbritannia insenerid on loonud palju edukaid projekte, kasutades tehnoloogias reaktiivmootorit. Esimesed arengud erinevat tüüpi mootoritega hõlmavad järgmist:

Non-178 on Saksa turboreaktiivmootoriga lennuk, mis tõusis õhku 1939. aasta augustis.
GlosterE. 28/39 - algselt Suurbritanniast pärit lennuk, turboreaktiivmootoriga, tõusis esmakordselt taevasse 1941. aastal.
He -176 - hävitaja, mis loodi Saksamaal raketimootori abil, tegi oma esimese lennu juulis 1939.
BI -2 - esimene Nõukogude lennuk, mille liikumapanevaks raketiks elektrijaam.
CampiniN.1 on Itaalias loodud reaktiivlennuk, mis oli Itaalia disainerite esimene katse kolbanaloogist eemalduda.
Tsu-11 mootoriga Yokosuka MXY7 Ohka ("Oka") on Jaapani hävitaja-pommitaja, nn ühekordselt kasutatav lennuk, mille pardal on kamikaze piloot.

Reaktiivmootorite kasutamine tehnoloogias oli terav tõuge järgmiste reaktiivlennukite kiireks loomiseks ja edasine areng sõjaväe- ja tsiviillennukite ehitus.

1943. aastal Suurbritannias toodetud reaktiivhävitaja GlosterMeteor mängis Teises maailmasõjas olulist rolli ja pärast valmimist oli see Saksa V -1 rakettide pealtkuulaja.
Lockheed F-80 on USA-s toodetud reaktiivlennuk, mis kasutab AllisonJ mootorit. Need lennukid osalesid Jaapani-Korea sõjas rohkem kui üks kord.
B-45 Tornado on kaasaegsete Ameerika pommitajate B-52 prototüüp, mis loodi 1947. aastal.
MiG-15 on tunnustatud reaktiivhävitaja MiG-9 järgija, kes osales aktiivselt Korea sõjalises konfliktis, toodeti 1947. aasta detsembris.
Tu-144 on esimene Nõukogude ülehelikiirusega reaktiivlennuk.

Kaasaegsed reaktiivlennukid

Lennukid paranevad igal aastal, sest disainerid üle kogu maailma töötavad selle nimel, et luua uue põlvkonna õhusõidukid, mis on võimelised lendama helikiirusel ja ülehelikiirusel. Nüüd on olemas lennukid, mis on võimelised vastu võtma suurt hulka reisijaid ja lasti, tohutu suurusega ja kujuteldamatu kiirusega üle 3000 km / h, sõjaväelennukid, mis on varustatud kaasaegsete lahingumasinatega.

Kuid selle sordi hulgas on mitmeid rekordilisi reaktiivlennukeid:

Airbus A380 on suurim lennuk, mis suudab pardale mahutada 853 reisijat, mille tagab kahekorruseline konstruktsioon. Ta on ka üks meie aja luksuslikumaid ja kallimaid lennukeid. Suurim reisilennuk õhus.
Boeing 747 - enam kui 35 aastat peeti seda kõige mahukamaks kahekorruseliseks lennukiks ja see võis vedada 524 reisijat.
AN-225 Mriya on kaubalennuk, mille kandevõime on 250 tonni.
LockheedSR-71 on reaktiivlennuk, mis saavutab lennu ajal kiiruse 3529 km / h.

Lennundusuuringud ei seisa paigal, sest reaktiivlennukid on kiiresti areneva kaasaegse lennunduse aluseks. Praegu on projekteerimisel mitmed Lääne ja Venemaa mehitatud, reisijate ja mehitamata reaktiivlennukid ning need on plaanis vabastada lähiaastatel.

Tuleviku Venemaa uuenduslike arengute hulka kuulub viienda põlvkonna hävitaja PAK FA - T -50, mille esimesed eksemplarid jõuavad vägedesse eeldatavasti 2017. aasta lõpus või 2018. aasta alguses pärast uue reaktiivmootori katsetamist.

Loodus on reaktiivmootori näide

Liikumise reaktiivse põhimõtte ajendas algselt loodus ise. Selle toimet kasutavad mõnede kiilide, millimallikate, paljude molluskite vastsed - kammkarbid, seepia, kaheksajalad, kalmaarid. Nad kasutavad omamoodi "tõrjumise põhimõtet". Seepiad imevad vett ja viskavad selle nii kiiresti välja, et teevad ise hüppe edasi. Seda meetodit kasutavad kalmaarid võivad saavutada kiiruse kuni 70 kilomeetrit tunnis. Sellepärast võimaldas see liikumisviis kalmaare nimetada "bioloogilisteks rakettideks". Insenerid on juba leiutanud mootori, mis põhineb kalmaari liikumisel. Üks näide reaktiivmootorite kasutamisest looduses ja tehnoloogias on veekahur.

See on seade, mis tagab liikumise tugeva rõhu all välja paisatud vee jõu abil. Seadmes pumbatakse vesi kambrisse ja juhitakse seejärel sealt läbi düüsi ning anum liigub joa väljatõmbamise vastassuunas. Vesi tõmmatakse sisse diisel- või bensiinimootoriga.

Taimemaailm pakub ka näiteid reaktiivmootoritest. Nende hulgas on liike, kes kasutavad seda liikumist seemnete levitamiseks, näiteks hull kurk. Ainult väliselt on see taim sarnane meie harjunud kurkidega. Ja iseloomulik "marutõbi", mis ta imeliku paljunemisviisi tõttu sai. Küpsedes viljad põrkuvad vartelt maha. Selle tulemusena avaneb auk, mille kaudu kurk tulistab reaktsioonivõimet rakendades idanemiseks sobivaid seemneid sisaldavat ainet. Ja kurk ise põrkab kuni kaheteistkümne meetri kaugusele lasu vastasküljele.

Reaktiivmootorite avaldumine looduses ja tehnoloogias allub universumi samadele seadustele. Inimkond kasutab neid seadusi üha enam oma eesmärkide saavutamiseks mitte ainult Maa atmosfääris, vaid ka kosmose avarustes ning reaktiivmootor on selle ilmekas näide.