Fizika. Reaktyvus judėjimas gamtoje ir technologijose. Įdomi informacija apie reaktyvinį varymą Kur gamtoje vyksta reaktyvinis varymas

Į dangų pakyla kelių tonų sveriantys erdvėlaiviai, o jūros vandenyse mikliai manevruoja skaidrios, želatininės medūzos, sepijos ir aštuonkojai – ką jie turi bendro? Pasirodo, kad abiem atvejais judant naudojamas reaktyvinio judėjimo principas. Būtent šiai temai ir skirtas mūsų šiandieninis straipsnis.

Pažiūrėkime į istoriją

Labiausiai pirmosios patikimos žinios apie raketas siekia XIII a. Induistai, kinai, arabai ir europiečiai juos naudojo kaip kovinius ir signalinius ginklus. Po to sekė šimtmečius trukęs beveik visiškas šių prietaisų užmarštis.

Rusijoje idėja naudoti reaktyvinį variklį buvo atgaivinta dėl revoliucionieriaus Nikolajaus Kibalchicho darbų. Sėdėdamas karališkuose požemiuose jis vystėsi Rusijos projektas reaktyvinis variklis ir lėktuvai žmonėms. Kibalchichas buvo įvykdytas, o jo projektas ilgus metus rinko dulkes carinės slaptosios policijos archyvuose.

Šio talentingo ir drąsaus žmogaus pagrindinės idėjos, brėžiniai ir skaičiavimai gavosi tolimesnis vystymas K.E. Ciolkovskio darbuose, siūlančio juos panaudoti tarpplanetiniams ryšiams. 1903–1914 metais jis paskelbė nemažai darbų, kuriuose įtikinamai įrodo galimybę panaudoti reaktyvinę jėgą kosmoso tyrinėjimams ir pagrindžia daugiapakopių raketų panaudojimo tikslingumą.

Daugelis Ciolkovskio mokslinių pasiekimų vis dar naudojami raketoje.

Biologinės raketos

Kaip apskritai tai atsirado idėja judėti, pradedant nuo savo reaktyvinio srauto? Galbūt pakrančių zonų gyventojai iš arti stebėdami jūrų gyvybę pastebėjo, kaip tai vyksta gyvūnų karalystėje.

Pavyzdžiui, šukutės juda dėl iš korpuso išstumtos vandens srovės reaktyviosios jėgos greitai suspaudžiant jo vožtuvus. Tačiau jis niekada neatsiliks nuo greičiausių plaukikų – kalmarų.

Į raketas panašūs jų kūnai veržiasi uodega į priekį, iš specialaus piltuvo išstumdami sukauptą vandenį. juda pagal tą patį principą, išspausdami vandenį sutraukdami jų skaidrų kupolą.

Gamta apdovanojo „reaktyviniu varikliu“ ir augalu, vadinamu "purškiamas agurkas". Kai vaisiai visiškai sunoksta, reaguodama į menkiausią prisilietimą, jis išskiria glitimą su sėklomis. Pats vaisius metamas priešinga kryptimi iki 12 m atstumu!

Nei jūros gyvybė, nei augalai nežino fizinių dėsnių, kuriais grindžiamas šis judėjimo būdas. Bandysime tai išsiaiškinti.

Reaktyvinio judėjimo principo fiziniai pagrindai

Pirmiausia pereikime prie paprasčiausio eksperimento. Pripūskite guminį rutulį ir nesusirišę leiskime į laisvą skrydį. Greitas rutulio judėjimas tęsis tol, kol iš jo sklindantis oro srautas bus pakankamai stiprus.

Norėdami paaiškinti šio eksperimento rezultatus, turime kreiptis į III įstatymą, kuriame teigiama du kūnai sąveikauja su vienodo dydžio ir priešingos krypties jėgomis. Vadinasi, jėga, kuria rutulys veikia iš jo išeinančias oro sroves, yra lygi jėgai, kuria oras stumia rutulį nuo savęs.

Perkelkime šį samprotavimą į raketą. Šie prietaisai dideliu greičiu išmeta dalį savo masės, dėl to jie patys gauna pagreitį priešinga kryptimi.

Fizikos požiūriu tai procesas aiškiai paaiškinamas impulso tvermės dėsniu. Impulsas yra kūno masės sandauga pagal jos greitį (mv). Kol raketa yra ramybės būsenoje, jos greitis ir impulsas yra lygūs nuliui. Jeigu iš jo išmetama reaktyvinė srovė, tai likusi dalis pagal impulso tvermės dėsnį turi įgyti tokį greitį, kad bendras impulsas vis tiek būtų lygus nuliui.

Pereikime prie formulių:

m g v g + m p v p = 0;

m g v g = - m p v p,

kur m g v g impulsas, kurį sukuria dujų srovė, m p v p impulsas, kurį priima raketa.

Minuso ženklas rodo, kad raketos ir čiurkšlės judėjimo kryptis yra priešinga.

Reaktyvinio variklio sandara ir veikimo principas

Technologijoje reaktyviniai varikliai paleidžia lėktuvus, raketas ir paleidžia erdvėlaivius į orbitas. Priklausomai nuo paskirties, jie turi skirtingą įrenginį. Bet kiekvienas iš jų turi kuro tiekimą, kamerą jo degimui ir purkštuką, kuris pagreitina reaktyvinį srautą.

Tarpplanetinėse automatinėse stotyse taip pat įrengtas prietaisų skyrius ir kabinos su astronautų gyvybės palaikymo sistema.

Šiuolaikinės kosminės raketos yra sudėtingi, daugiapakopiai orlaiviai, kuriuose naudojami naujausi inžinerijos pasiekimai. Po paleidimo degalai apatinėje pakopoje pirmiausia dega, o po to yra atskiriami nuo raketos, sumažinant bendrą jos masę ir padidinant greitį.

Tada degalai sunaudojami antrajame etape ir tt Galiausiai orlaivis nukreipiamas į iš anksto nustatytą trajektoriją ir pradeda savarankišką skrydį.

Pasvajokime truputį

Didysis svajotojas ir mokslininkas K. E. Ciolkovskis suteikė ateities kartoms pasitikėjimo, kad reaktyviniai varikliai leis žmonijai išsiveržti iš žemės atmosferos ir išskristi į kosmosą. Jo prognozė išsipildė. Mėnulį ir net tolimas kometas sėkmingai tyrinėja erdvėlaiviai.

Astronautikoje naudojami skysčių reaktyviniai varikliai. Kaip kurą naudojami naftos produktai, tačiau jų pagalba pasiekiamas greitis yra nepakankamas labai ilgiems skrydžiams.

Galbūt jūs, mieli skaitytojai, pamatysite žemiečių skrydžius į kitas galaktikas transporto priemonėmis su branduoliniais, termobranduoliniais ar joniniais reaktyviniais varikliais.

Jei ši žinutė jums naudinga, malonu jus matyti.

Impulso išsaugojimo dėsnis yra labai svarbus svarstant reaktyvinį varymą.
Pagal reaktyvinis varymas suprasti kūno judėjimą, kuris atsiranda, kai kuri nors jo dalis yra atskirta tam tikru greičiu jo atžvilgiu, pavyzdžiui, kai degimo produktai išteka iš reaktyvinio lėktuvo antgalio. Šiuo atveju vadinamasis Reaktyvioji jėga stumdamas kūną.
Reaktyviosios jėgos ypatumas yra tas, kad ji atsiranda dėl pačios sistemos dalių sąveikos be jokios sąveikos su išoriniais kūnais.
Tuo tarpu jėga, suteikianti pagreitį, pavyzdžiui, pėsčiajam, laivui ar lėktuvui, atsiranda tik dėl šių kūnų sąveikos su žeme, vandeniu ar oru.

Taigi kūno judėjimą galima gauti ištekėjus skysčio ar dujų srovei.

Gamtoje reaktyvinis varymas yra būdingas daugiausia gyviems organizmams, gyvenantiems vandens aplinkoje.

Technologijoje reaktyvinis variklis naudojamas upių transporte (reaktyviniai varikliai), automobilių pramonėje (lenktyniniai automobiliai), kariniuose reikaluose, aviacijoje ir astronautikoje.
Visi šiuolaikiniai greitaeigiai lėktuvai aprūpinti reaktyviniais varikliais. jie sugeba užtikrinti reikiamą skrydžio greitį.
Kosmose neįmanoma naudoti kitų variklių, išskyrus reaktyvinius, nes ten nėra atramos, nuo kurios būtų galima gauti pagreitį.

Reaktyvinės technikos raidos istorija

Rusijos karinės raketos kūrėjas buvo artilerijos mokslininkas K.I. Konstantinovas. 80 kg svorio Konstantinovo raketos nuotolis siekė 4 km.

Idėją panaudoti reaktyvinį variklį orlaivyje, reaktyvinio aeronautikos prietaiso projektą, 1881 m. iškėlė N.I. Kibalchichas.

1903 metais garsus fizikas K.E. Ciolkovskis įrodė galimybę skraidyti tarpplanetinėje erdvėje ir sukūrė pirmojo raketinio lėktuvo su skysčio reaktyviniu varikliu projektą.

K.E. Ciolkovskis sukūrė kosminį raketų traukinį, sudarytą iš eilės raketų, kurios veikia paeiliui ir išnyksta, kai išnaudojamas kuras.

Reaktyvinių variklių naudojimo principai

Bet kurio reaktyvinio variklio širdis yra degimo kamera, kurioje degant kurui susidaro labai aukštos temperatūros dujos, kurios spaudžia kameros sieneles. Iš siauro raketos antgalio dideliu greičiu išmetamos dujos ir sukuriama reaktyvinė trauka. Pagal impulso išsaugojimo dėsnį raketa įgyja greitį priešinga kryptimi.

Sistemos impulsas (raketų degimo produktai) išlieka lygus nuliui. Kadangi raketos masė mažėja, net esant pastoviam dujų nutekėjimo greičiui, jos greitis padidės ir palaipsniui pasieks maksimalią vertę.
Raketos judėjimas yra kintamos masės kūno judėjimo pavyzdys. Jo greičiui apskaičiuoti naudojamas impulso išsaugojimo įstatymas.

Reaktyviniai varikliai skirstomi į raketinius ir reaktyvinius.

Raketų varikliai yra kietasis arba skystasis kuras.
Kietojo kuro raketiniuose varikliuose degalai, kuriuose yra tiek degiųjų, tiek oksiduojančių medžiagų, bus išmetami į variklio degimo kameros vidų.
V skysčių reaktyviniai varikliai skirti paleisti erdvėlaivius, degalai ir oksidatorius yra laikomi atskirai specialiose talpyklose ir siurblių pagalba pumpuojami į degimo kamerą. Jie gali naudoti žibalą, benziną, alkoholį, skystą vandenilį ir kt. kaip kurą, o skystą deguonį kaip oksidatorių, reikalingą degimui, azoto rūgštis ir kt.

Šiuolaikinės trijų pakopų kosminės raketos paleidžiamos vertikaliai, o perėjusios per tankius atmosferos sluoksnius perkeliamos į skrydį tam tikra kryptimi. Kiekviena raketos pakopa turi savo kuro baką ir oksidatoriaus baką, taip pat savo reaktyvinį variklį. Degant kurui, panaudotos raketos pakopos išmetamos.

Oro reaktyviniai varikliaišiuo metu daugiausia naudojamas orlaiviuose. Pagrindinis jų skirtumas nuo raketų variklių yra tas, kad deguonis iš oro, patenkančio į variklį iš atmosferos, tarnauja kaip oksidatorius kuro degimui.
Oro reaktyviniai varikliai apima turbokompresorinius variklius su ašiniais ir išcentriniais kompresoriais.
Šiuose varikliuose esantį orą įtraukia ir suspaudžia kompresorius, varomas dujų turbinos. Iš degimo kameros išeinančios dujos sukuria reaktyviąją traukos jėgą ir sukasi turbinos rotorių.

Esant labai dideliam skrydžio greičiui, dujų suspaudimas degimo kameroje gali būti vykdomas dėl įeinančio oro srauto. Nereikia kompresoriaus.

Užbaigta:
Studentas
1-121 grupės
Okuneva Alena
Patikrinta:
P.L. Vineaminovna

Perevozo miestelis
2011 m
Turinys:

Įvadas: kas yra Reaktyvinis varymas………………………………………………………… …..…………………………………..3
Impulsų išsaugojimo įstatymas …………………………………………………………………… .4
Reaktyvinio judėjimo taikymas gamtoje …………………………… ..….… .... 5
Reaktyvinio varymo taikymas technologijose ……………………… ...… ..….… .6
Reaktyvinis varymas „Tarpžemyninė raketa“ ………… .. ……… ...… 7
Fiziniai reaktyvinio variklio pagrindai..................... .................... 8
Reaktyvinių variklių klasifikacija ir jų naudojimo ypatybės …………………………………………………………………………. …………. …… .9
Lėktuvo projektavimo ir kūrimo ypatumai ... .. ... 10
Išvada ………………………………………………………………………………………………… .11
Naudotos literatūros sąrašas …………………………………………………

"Reaktyvinis variklis"
Reaktyvusis judėjimas – tai kūno judėjimas dėl tam tikro kai kurių jo dalių atsiskyrimo nuo jo greičiu. Reaktyvusis judėjimas aprašomas remiantis impulso tvermės dėsniu.
Reaktyvinis varymas, kuris dabar naudojamas lėktuvuose, raketose ir kosminiuose sviediniuose, būdingas aštuonkojams, kalmarams, sepijoms, medūzoms – visi jie be išimties plaukimui naudoja išmestos vandens srovės reakciją (atatranką).
Reaktyvinio varymo pavyzdžių galima rasti ir augalų pasaulyje.
Pietų šalyse auga augalas, vadinamas „pamišusiu agurku“. Tereikia lengvai paliesti prinokusį vaisių, panašų į agurką, kai jis atšoka nuo kotelio, o per iš vaisiaus susidariusią skylutę su fontanu iki 10 m/s greičiu išskrenda skystis su sėklomis. .

Tuo pačiu metu patys agurkai išskrenda priešinga kryptimi. Išprotėjęs agurkas (kitaip jis vadinamas „damų pistoletu“) iššauna daugiau nei 12 m.

"Pagreičio išsaugojimo dėsnis"
Uždaroje sistemoje visų į sistemą įtrauktų kūnų momentų vektorinė suma išlieka pastovi bet kokiai sąveikai tarp šios sistemos kūnų.
Šis pagrindinis gamtos dėsnis vadinamas impulso išsaugojimo dėsniu. Tai antrojo ir trečiojo Niutono dėsnių pasekmė. Apsvarstykite du sąveikaujančius kūnus, kurie yra uždaros sistemos dalis.
Šių kūnų sąveikos jėgos bus pažymėtos ir Pagal trečiąjį Niutono dėsnį Jei šie kūnai sąveikauja per laiką t, tai sąveikos jėgų impulsai yra vienodo dydžio ir nukreipti priešingomis kryptimis: Antrąjį Niutono dėsnį taikome šie kūnai:

"Reaktyvinio judėjimo naudojimas gamtoje"
Reaktyvinį variklį naudoja daugelis moliuskų – aštuonkojai, kalmarai, sepijos. Pavyzdžiui, šukutės moliuskas juda į priekį dėl vandens srovės, išstumtos iš kiauto, reaktyviosios jėgos, kai jo vožtuvai smarkiai suspaudžiami.

Aštuonkojis
Sepijos, kaip ir dauguma galvakojų, vandenyje juda tokiu būdu. Jis įtraukia vandenį į žiaunų ertmę per šoninį plyšį ir specialų piltuvą priešais kūną, o tada energingai išmeta vandens srovę per piltuvą. Sepijos nukreipia piltuvo vamzdelį į šoną arba atgal ir greitai išspausdamas iš jo vandenį, gali judėti įvairiomis kryptimis.
Salpa – skaidraus kūno jūros gyvūnas, judėdamas pro priekinę angą gauna vandens, vanduo patenka į plačią ertmę, kurios viduje įstrižai ištemptos žiaunos. Kai tik gyvūnas ilgai gurkšnoja vandens, skylė uždaroma. Tada susitraukia išilginiai ir skersiniai salpos raumenys, susitraukia visas kūnas ir pro užpakalinę angą išstumiamas vanduo. Tekančios srovės reakcija stumia salpą į priekį. Didžiausią susidomėjimą kelia kalmarų reaktyvinis variklis. Kalmarai yra didžiausias bestuburis vandenyno gelmių gyventojas. Kalmarai pasiekė aukščiausią tobulumą reaktyvinėje navigacijoje. Jų kūnai netgi kopijuoja raketą savo išorinėmis formomis. Žinodami impulso išsaugojimo dėsnį, galite pakeisti savo judėjimo greitį atviroje erdvėje. Jei esate valtyje ir turite kelis sunkius akmenis, tai mesdami akmenis tam tikra kryptimi, judėsite priešinga kryptimi. Tas pats nutiks ir kosmose, tačiau ten jie tam naudoja reaktyvinius variklius.

"Reaktyvinio varymo naudojimas technologijoje"
Pirmojo mūsų eros tūkstantmečio pabaigoje Kinija išrado reaktyvinį varymą, kuriuo varydavo raketas – bambukinius vamzdelius, užpildytus paraku, jie taip pat buvo naudojami kaip pramoga. Vienas pirmųjų automobilių projektų taip pat buvo su reaktyviniu varikliu ir šis projektas priklausė Newtonui.
Pirmojo pasaulyje reaktyvinio lėktuvo, skirto žmonėms skraidyti, projekto autorius buvo Rusijos revoliucionierius N.I. Kibalchichas. 1881 m. balandžio 3 d. jam buvo įvykdyta mirties bausmė už dalyvavimą pasikėsinime nužudyti imperatorių Aleksandrą II. Savo projektą jis sukūrė kalėjime po mirties nuosprendžio. Kibalchichas rašė: „Būdamas kalėjime, likus kelioms dienoms iki mirties, rašau šį projektą. Tikiu savo idėjos įgyvendinamumu, ir šis tikėjimas mane palaiko siaubingoje padėtyje... Aš ramiai susidursiu su mirtimi, žinodamas, kad mano idėja nepražus kartu su manimi.
Idėją panaudoti raketas skrydžiams į kosmosą šio amžiaus pradžioje pasiūlė rusų mokslininkas Konstantinas Eduardovičius Ciolkovskis. 1903 metais pasirodė Kalugos gimnazijos mokytojo K.E. Ciolkovskis „Pasaulio erdvių tyrinėjimas reaktyviniais prietaisais“. Šiame darbe buvo pateikta svarbiausia matematinė astronautikos lygtis, dabar žinoma kaip „Ciolkovskio formulė“, aprašanti kintamos masės kūno judėjimą. Vėliau jis sukūrė skystuoju kuru varomo raketinio variklio schemą, pasiūlė daugiapakopę raketos konstrukciją ir išsakė idėją apie galimybę artimoje Žemės orbitoje sukurti ištisus kosminius miestus. Jis parodė, kad vienintelis įtaisas, galintis įveikti gravitacijos jėgą, yra raketa, t.y. aparatas su reaktyviniu varikliu, naudojantį degalus ir oksidatorių, esantį pačiame aparate. Sovietinės raketos pirmosios pasiekė Mėnulį, apskriejo Mėnulį ir nufotografavo jo nematomąją pusę nuo Žemės, pirmosios pasiekė Veneros planetą ir pristatė į jos paviršių mokslinius instrumentus. 1986 m. du sovietų erdvėlaiviai „Vega-1“ ir „Vega-2“ iš arti ištyrė Halio kometą, kuri kartą per 76 metus priartėjo prie Saulės.

Reaktyvinis variklis „Tarpžemyninė raketa“
Žmonija visada svajojo keliauti į kosmosą. Mokslinės fantastikos rašytojai, mokslininkai, svajotojai pasiūlė įvairias priemones šiam tikslui pasiekti. Tačiau vienintelės žmogaus turimos priemonės, kurios pagalba galima įveikti gravitacijos jėgą ir daugelį amžių skristi į kosmosą, nesugalvojo nei vienas mokslininkas, nei vienas mokslinės fantastikos rašytojas. K.E. Ciolkovskis - skrydžio į kosmosą teorijos įkūrėjas.
Pirmą kartą daugelio žmonių svajones ir siekius prie realybės priartino rusų mokslininkas Konstantinas Eduardovičius Ciolkovskis (1857-1935), įrodęs, kad vienintelis aparatas, galintis įveikti gravitaciją, yra raketa, jis pirmasis pateikti mokslinius įrodymus, kad raketa gali būti naudojama skrydžiams į kosmosą, už sausumos atmosferos ribų ir į kitas Saulės sistemos planetas. Tsoilkovskis raketą pavadino prietaisu su reaktyviniu varikliu, kuris naudoja degalus ir oksidatorių.
Kaip žinote iš fizikos kurso, šūvį iš ginklo lydi atatranka. Pagal Niutono dėsnius, kulka ir ginklas skristų skirtingomis kryptimis tuo pačiu greičiu, jei jų masė būtų vienoda. Atstumta dujų masė sukuria reaktyviąją jėgą, kurios dėka galima užtikrinti judėjimą tiek ore, tiek beorėje erdvėje, taip atsiranda atatranka. Kuo didesnę atatrankos jėgą jaučia mūsų petys, tuo didesnė ištekančių dujų masė ir greitis, taigi, kuo stipresnė ginklo reakcija, tuo didesnė reaktyvioji jėga. Šie reiškiniai paaiškinami impulso išsaugojimo dėsniu:
kūnų, sudarančių uždarą sistemą, momentų vektorinė (geometrinė) suma išlieka pastovi bet kokiems sistemos kūnų judesiams ir sąveikoms.
Pateikta Ciolkovskio formulė yra pagrindas, kuriuo grindžiamas visas šiuolaikinių raketų skaičiavimas. Ciolkovskio skaičius yra kuro masės ir raketos masės santykis variklio veikimo pabaigoje – su tuščios raketos svoriu.
Taigi buvo nustatyta, kad didžiausias pasiekiamas raketos greitis pirmiausia priklauso nuo dujų nutekėjimo iš purkštuko greičio. O purkštukų dujų nutekėjimo greitis savo ruožtu priklauso nuo kuro rūšies ir dujų srauto temperatūros. Tai reiškia, kad kuo aukštesnė temperatūra, tuo didesnis greitis. Tada tikrai raketai reikia pasirinkti kaloringiausią kurą, kuris suteikia didžiausią šilumos kiekį. Iš formulės matyti, kad, be kita ko, raketos greitis priklauso nuo pradinės ir galutinės raketos masės, nuo to, kiek jos svorio tenka degalams, o kiek nuo nenaudingų (skrydžio greičio atžvilgiu) konstrukcijų: korpuso, mechanizmai ir tt ir tt
Pagrindinė šios Ciolkovskio formulės išvada, skirta nustatyti kosminės raketos greitį, yra ta, kad beorėje erdvėje raketa išvys didesnį greitį, tuo didesnis dujų nutekėjimo greitis ir tuo didesnis Ciolkovskio skaičius.

„Fiziniai reaktyvinio variklio pagrindai“
Šiuolaikiniai galingi įvairių tipų reaktyviniai varikliai yra paremti tiesioginės reakcijos principu, t.y. principas sukurti varomąją jėgą (arba trauką) reaguojant (atatrankai) iš variklio ištekančios "darbinės medžiagos", dažniausiai kaitinamųjų dujų, srovės. Visi varikliai turi du energijos konversijos procesus. Pirmiausia kuro cheminė energija paverčiama degimo produktų šilumine energija, o vėliau šiluminė energija naudojama mechaniniams darbams atlikti. Tokie varikliai apima stūmoklinius automobilių variklius, dyzelinius lokomotyvus, elektrinių garo ir dujų turbinas ir kt. Šilumos variklyje susidarius karštoms dujoms, turinčioms didelę šiluminę energiją, ši energija turi būti paversta mechanine energija. Juk varikliai naudojami atlikti mechaninis darbas, ką nors "judinti", panaudoti, nesvarbu ar tai dinamo mašina pagal pageidavimą pridėti brėžinius prie elektrinės, dyzelinio lokomotyvo, automobilio ar lėktuvo. Kad dujų šiluminė energija pereitų į mechaninę, jų tūris turi padidėti. Dėl šio išsiplėtimo dujos atlieka darbą, kuris sunaudoja jų vidinę ir šiluminę energiją.
Reaktyvinis antgalis gali būti įvairių formų ir, be to, skirtingos konstrukcijos, priklausomai nuo variklio tipo. Pagrindinis dalykas yra greitis, kuriuo dujos išteka iš variklio. Jei šis ištekėjimo greitis neviršija greičio, kuriuo garso bangos sklinda išeinančiose dujose, tai antgalis yra paprastas cilindrinis arba siaurėjantis vamzdžio segmentas. Jei ištekėjimo greitis turi viršyti garso greitį, tada antgaliui suteikiama besiplečiančio vamzdžio forma arba pirmiausia susiaurėja, o paskui plečiasi (Lovely antgalis). Tik tokios formos vamzdyje, kaip rodo teorija ir patirtis, dujas galima pagreitinti iki viršgarsinio greičio, peržengti „garso barjerą“.

"Reaktyvinių variklių klasifikacija ir jų naudojimo ypatybės"
Tačiau šis galingas kamienas, tiesioginės reakcijos principas, pagimdė didžiulį reaktyvinių variklių šeimos „giminės medžio“ vainiką. Susipažinti su pagrindinėmis jo lajos šakomis, vainikuojant tiesioginės reakcijos „kamieną“. Netrukus, kaip matote iš paveikslėlio (žr. žemiau), šis kamienas yra padalintas į dvi dalis, tarsi perskeltas žaibo smūgio. Abu nauji kamienai vienodai papuošti galingomis karūnomis. Tokį skirstymą lėmė tai, kad visi „cheminiai“ reaktyviniai varikliai skirstomi į dvi klases, priklausomai nuo to, ar jie savo darbui naudoja aplinkos orą, ar ne.
Kito tipo nekompresoriniame variklyje, ramjete, net nėra šios vožtuvo grotelės ir slėgis degimo kameroje kyla dėl didelio greičio slėgio, t.y. stabdant į variklį skriejantį atvažiuojantį oro srautą. Akivaizdu, kad toks variklis gali veikti tik tada, kai orlaivis jau skrenda pakankamai dideliu greičiu, aikštelėje jis nesukurs traukos. Bet kita vertus, esant labai dideliam greičiui, 4-5 kartus didesniam už garsą, reaktyvinis variklis išvysto labai didelę trauką ir sunaudoja mažiau degalų nei bet kuris kitas „cheminis“ reaktyvinis variklis tokiomis sąlygomis. Štai kodėl reaktyviniai varikliai.
ir tt................

Daugeliui žmonių pati „reaktyvinio judėjimo“ sąvoka stipriai asocijuojasi su šiuolaikiniais mokslo ir technologijų, ypač fizikos, laimėjimais, o jų galvose iškyla vaizdai, kaip reaktyviniai lėktuvai ar net erdvėlaiviai, skriejantys viršgarsiniu greičiu, naudojant žinomus reaktyvinius variklius. Tiesą sakant, reaktyvinio judėjimo reiškinys yra daug senesnis nei pats žmogus, nes jis pasirodė gerokai anksčiau nei mes, žmonės. Taip, gamtoje reaktyvinis varymas aktyviai atstovaujamas: medūzos ir sepijos milijonus metų plaukioja jūros gelmėse pagal tą patį principą, kuriuo šiandien skraido modernūs viršgarsiniai reaktyviniai lėktuvai.

Reaktyvinio varymo istorija

Nuo seniausių laikų įvairūs mokslininkai stebėjo reaktyvinio judėjimo reiškinius gamtoje, todėl senovės graikų matematikas ir mechanikas Heronas rašė apie jį anksčiau nei bet kas kitas, tačiau jis niekada neperžengė teorijos ribų.

Jei kalbėsime apie praktinį reaktyvinio varymo pritaikymą, pirmieji čia buvo išradingi kinai. Maždaug XIII amžiuje jie spėjo pasiskolinti aštuonkojų ir sepijų judėjimo principą išradę pirmąsias raketas, kurias pradėjo naudoti ir fejerverkams, ir karinėms operacijoms (kaip kovinį ir signalinį ginklą). Kiek vėliau šį naudingą kinų išradimą perėmė arabai, o iš jų jau ir europiečiai.

Žinoma, pirmosios sąlyginai raketinės raketos buvo gana primityvios konstrukcijos ir kelis šimtmečius jos praktiškai niekaip nesivystė, atrodė, kad reaktyvinio judėjimo raidos istorija sustojo. Proveržis šiuo klausimu įvyko tik XIX a.

Kas atrado reaktyvinį varymą?

Ko gero, reaktyvinio varymo atradėjo laurai „naujuoju laiku“ gali būti skirti Nikolajui Kibalchičiui, ne tik talentingam Rusijos išradėjui, bet ir revoliucionieriui Narodnaja Voljai. Savo reaktyvinio variklio ir lėktuvo žmonėms projektą jis sukūrė sėdėdamas caro kalėjime. Vėliau Kibalchičiui buvo įvykdyta mirties bausmė už revoliucinę veiklą, o jo projektas liko rinkti dulkes carinės slaptosios policijos archyvų lentynose.

Vėliau Kibalchicho darbai šia kryptimi buvo atrasti ir papildyti kito talentingo mokslininko K. E. Ciolkovskio darbais. 1903–1914 m. jis paskelbė daugybę darbų, kuriuose įtikinamai įrodė galimybę panaudoti reaktyvinę jėgą kuriant erdvėlaivius, skirtus kosmoso tyrinėjimams. Jis taip pat suformavo daugiapakopių raketų naudojimo principą. Iki šiol daugelis Ciolkovskio idėjų yra naudojamos raketoje.

Reaktyvinio judėjimo gamtoje pavyzdžiai

Tikrai plaukiodamas jūroje matėte medūzas, bet vargu ar pagalvojote, kad šie nuostabūs (be to, lėtieji) padarai juda būtent reaktyvinės jėgos pagalba. Būtent, sutraukdami savo skaidrų kupolą, jie išspaudžia vandenį, kuris tarnauja kaip savotiškas „reaktyvinis variklis“ medūzoms.

Sepijos taip pat turi panašų judėjimo mechanizmą – per specialų piltuvėlį priešais kūną ir per šoninį plyšį ji įtraukia vandenį į savo žiaunų ertmę, o po to energingai išmeta per piltuvą, nukreipdama atgal arba į šoną (priklausomai nuo norimos sepijos judėjimo kryptį).

Tačiau įdomiausias gamtos sukurtas reaktyvinis variklis yra kalmaruose, kuriuos visiškai pagrįstai galima vadinti „gyvomis torpedomis“. Išties, net ir šių gyvūnų kūnas savo forma primena raketą, nors iš tiesų viskas yra visiškai priešingai – tai raketa savo konstrukcija, kuri kopijuoja kalmaro kūną.

Jei kalmarui reikia greitai mesti, jis naudoja natūralų reaktyvinį variklį. Jo kūną supa mantija, specialus raumeninis audinys, o pusė viso kalmaro tūrio patenka ant mantijos ertmės, į kurią jis siurbia vandenį. Tada jis staigiai išmeta surinktą vandens srovę per siaurą antgalį, tuo pačiu užlenkdamas visus savo dešimt čiuptuvų virš galvos taip, kad įgautų aptakią formą. Tokios pažangios reaktyvinės navigacijos dėka kalmarai gali pasiekti įspūdingą 60-70 km per valandą greitį.

Tarp reaktyvinio variklio savininkų gamtoje yra augalų, būtent vadinamųjų „pamišusių agurkų“. Kai vaisiai sunoksta, reaguodamas į lengviausią prisilietimą, jis išskiria glitimą su sėklomis

Reaktyvinio judėjimo įstatymas

Kalmarai, „pamišę agurkai“, medūzos ir kitos sepijos reaktyvinį varymą naudoja nuo seno, negalvodami apie jo fizinę esmę, tačiau pabandysime išsiaiškinti, kokia yra reaktyvinio varymo esmė, koks judėjimas vadinamas reaktyviuoju, ir pateikite apibrėžimą.

Norėdami pradėti, galite atlikti paprastą eksperimentą - jei įprastą balioną pripūsite oro ir, jo nepririšę, leisite skristi, jis skris greitai, kol jam pritrūks oro. Šis reiškinys paaiškinamas trečiuoju Niutono dėsniu, teigiančiu, kad du kūnai sąveikauja su vienodo dydžio ir priešingos krypties jėgomis.

Tai yra, rutulio smūgio į iš jo išeinančius oro srautus jėga yra lygi jėgai, kuria oras stumia rutulį nuo savęs. Raketa veikia panašiai kaip rutulys, kuris dideliu greičiu išmeta dalį savo masės, gaudamas stiprų pagreitį priešinga kryptimi.

Impulso ir reaktyvinio judėjimo išsaugojimo dėsnis

Fizika paaiškina reaktyvinio judėjimo procesą. Impulsas yra kūno masės sandauga pagal jo greitį (mv). Kai raketa yra ramybės būsenoje, jos impulsas ir greitis yra lygūs nuliui. Kai iš jo pradedama išmesti reaktyvinis srautas, tada likusi dalis pagal impulso tvermės dėsnį turėtų įgyti tokį greitį, kad suminis impulsas vis tiek būtų lygus nuliui.

Reaktyvinio judėjimo formulė

Apskritai reaktyvinį judėjimą galima apibūdinti tokia formule:
m s v s + m p v p = 0
m s v s = -m p v p

čia m s v s – dujų srovės sukurtas impulsas, m p v p – impulsas, kurį priima raketa.

Minuso ženklas rodo, kad raketos judėjimo kryptis ir reaktyvinio purkštuko judėjimo jėga yra priešingi.

Reaktyvinis varymas technikoje – reaktyvinio variklio veikimo principas

V moderni technologija reaktyvinis varymas vaidina labai svarbų vaidmenį, nes reaktyviniai varikliai varo lėktuvus ir erdvėlaivius. Tikroji reaktyvinio variklio konstrukcija gali skirtis priklausomai nuo jo dydžio ir paskirties. Tačiau vienaip ar kitaip kiekvienas iš jų turi

• kuro tiekimas,
• kuro deginimo kamera,
• antgalis, kurio užduotis yra pagreitinti srovės srovę.

Taip atrodo reaktyvinis variklis.

Reaktyvinės jėgos panaudojimas gamtoje Daugelis iš mūsų gyvenime yra susitikę plaukdami jūroje su medūzomis. Tačiau mažai žmonių manė, kad medūzos judėjimui naudoja reaktyvinį variklį. Ir dažnai jūrų bestuburių, naudojančių reaktyvinį variklį, efektyvumas yra daug didesnis nei techno išradimų.

Sepijos Sepijos, kaip ir dauguma galvakojų, vandenyje juda tokiu būdu. Jis įtraukia vandenį į žiaunų ertmę per šoninį plyšį ir specialų piltuvą priešais kūną, o tada energingai išmeta vandens srovę per piltuvą. Sepijos nukreipia piltuvo vamzdelį į šoną arba atgal ir greitai išspausdamas iš jo vandenį, gali judėti įvairiomis kryptimis.

Kalmarai Kalmarai yra didžiausias bestuburis vandenyno gelmių gyventojas. Jis juda reaktyvinio varymo principu, sugerdamas vandenį, o po to su milžiniška jėga stumdamas jį per specialią skylę – „piltuvėlį“, o dideliu greičiu (apie 70 km/h) juda atgal trūktelėjimais. Tokiu atveju visi dešimt kalmaro čiuptuvų susirenka į mazgą virš galvos ir jis įgauna supaprastintą formą.

Skraidantis kalmaras Tai mažas silkės dydžio gyvūnas. Jis persekioja žuvis taip veržliai, kad dažnai iššoka iš vandens, tarsi strėlė braukdamas per jos paviršių. Sukūręs maksimalią reaktyvinio vandens trauką, pilotas kalmaras pakyla į orą ir skrenda virš bangų daugiau nei penkiasdešimt metrų. Gyvos raketos skrydžio apogėjus slypi taip aukštai virš vandens, kad skraidantys kalmarai dažnai nutūpia vandenynu plaukiančių laivų deniuose. Keturi penki metrai nėra rekordinis aukštis, iki kurio kalmarai pakyla į dangų. Kartais jie skrenda dar aukščiau.

Aštuonkojai Aštuonkojai taip pat gali skristi. Prancūzų gamtininkas Jeanas Verany pamatė akvariume įsibėgėjusį eilinį aštuonkojį ir staiga atbulomis iššoko iš vandens. Aprašęs penkių metrų ilgio lanką ore, jis vėl puolė į akvariumą. Sukaupęs greitį šuoliui, aštuonkojis judėjo ne tik dėl reaktyvinės traukos, bet ir irklavo su čiuptuvais.

Rabid agurkas Pietų šalyse (ir mūsų Juodosios jūros pakrantėje) auga augalas, vadinamas „pamišusiu agurku“. Tereikia lengvai paliesti prinokusį vaisių, panašų į agurką, kai jis atšoka nuo kotelio, o pro iš vaisiaus susidariusią skylutę iki 10 m/s greičiu išskrenda skystis su sėklomis. Išprotėjęs agurkas (kitaip jis vadinamas „damų pistoletu“) iššauna daugiau nei 12 m.