Самолет с двигателем - Powered aircraft

Airbus A320 самолетов питание

Питанием самолетов является самолет , который использует бортовые движения с механической мощности , генерируемой посредством двигателя летательного аппарата некоторого вида.

В силовых установках самолета почти всегда используется либо пропеллер, либо реактивный двигатель . Другие возможные методы движения, такие как орнитоптеры, используются очень редко.

Способы движения

Вращающиеся крылья

Винтовой самолет

Пропеллер или воздушный винт содержит набор небольших, крыловидный аэродинамические лопасти , расположенных вокруг центрального узла , который вращается на осях выровнены в направлении движения. Лопасти установлены на тангажа углом к воздушному потоку, который может быть фиксированной или переменной, таким образом, что вращение винта создает аэродинамическую подъемную силу , или тяги , в направлении вперед.

А трактор дизайн крепления гребного винта в передней части источника питания, в то время как толкач монтирует дизайн позади. Хотя конструкция толкателя обеспечивает более чистый воздушный поток над крылом, конфигурация трактора является более распространенной, поскольку она обеспечивает более чистый поток воздуха к гребному винту и обеспечивает лучшее распределение веса .

Пропеллеры встречного вращения имеют один пропеллер, расположенный рядом с другим на одной оси, но вращающийся в противоположном направлении.

Разновидностью пропеллера является использование множества широких лопастей для создания вентилятора. Такие вентиляторы обычно окружены кольцевым обтекателем или воздуховодом, как канальные .

Для привода гребных винтов использовались многие виды силовых установок.

Самые ранние образцы , используемые человеком власть , чтобы дать дирижабль воздушные шары некоторую степень контроля, и вернуться к Жан-Пьер Бланшар в 1784 Попытки достичь тяжелее воздуха человек с питанием полет не удалось в полной мере до тех пор , Пол MacCready «s Gossamer Кондор в 1977 г.

Первый полет самолета с двигателем был совершен Анри Жиффаром в 1852 году на паровом дирижабле. Попытки соединить практичный легкий паровой двигатель с практичным планером с неподвижным крылом не увенчались успехом до гораздо более позднего времени, когда появился двигатель внутреннего сгорания. уже был доминирующим.

С момента первого полета Уильяма Фроста на самолет с неподвижным крылом до Второй мировой войны пропеллеры, вращаемые поршневым двигателем внутреннего сгорания, были практически единственным типом используемых силовых установок. Поршневой двигатель по-прежнему используется в большинстве выпускаемых небольших самолетов, поскольку он эффективен на малых высотах и ​​на более низких скоростях, подходящих для пропеллеров.

Турбинные двигатели не обязательно использовать в качестве реактивных двигателей (см. Ниже), но могут быть приспособлены для привода гребного винта в виде турбовинтового двигателя . В современных вертолетах также обычно используются газотурбинные двигатели для приведения в действие ротора. Турбины обеспечивают большую мощность при меньшем весе, чем поршневые двигатели, и лучше подходят для малых и средних самолетов или более крупных, тихоходных типов. Некоторые конструкции турбовинтовых двигателей устанавливают пропеллер непосредственно на вал турбины двигателя и называются пропеллерными вентиляторами .

К другим менее распространенным источникам питания относятся:

Винтокрыл

Винтокрылые вертолеты имеют вращающиеся лопасти, называемые ротором, который вращается в горизонтальной плоскости для обеспечения подъемной силы. Прямая тяга обычно достигается за счет небольшого наклона диска ротора вперед, так что часть его подъемной силы направляется назад; их называют вертолетами . Другие винтокрылые машины представляют собой составные вертолеты и автожиры, которые иногда используют другие средства движения, такие как пропеллеры и реактивные двигатели.

Ротор вертолета может, как и воздушный винт, приводиться в действие различными способами, такими как двигатель внутреннего сгорания или реактивная турбина. Были проведены эксперименты с соплами с наконечниками , питаемыми газами, проходящими вдоль полых лопастей ротора от двигателя, установленного по центру. Предпринимались даже попытки установить двигатели непосредственно на концах ротора.

Реактивный двигатель

Реактивный самолет

Воздушно-реактивные двигатели обеспечивают тягу, всасывая воздух, сжимая воздух, впрыскивая топливо в горячую смесь сжатого воздуха в камере сгорания , в результате чего ускоренные выхлопные газы выбрасываются назад через турбину, которая приводит в движение компрессор. Реакция на это ускорение обеспечивает тягу двигателя.

Реактивные двигатели могут обеспечивать гораздо более высокую тягу, чем гребные винты, и, естественно, эффективны на больших высотах, имея возможность работать на высоте более 40 000 футов (12 000 м). Они также намного более экономичны при нормальной скорости полета, чем ракеты . Следовательно, почти все высокоскоростные и высотные самолеты используют реактивные двигатели.

Ранние турбореактивные двигатели и современные турбовентиляторные двигатели использовали вращающийся компрессор и турбину для обеспечения тяги. Многие, в основном в военной авиации, добавляют форсажную камеру, которая впрыскивает дополнительное топливо в горячий выхлоп.

Использование турбины не является абсолютно необходимым: другие конструкции включают грубую импульсную струю , высокоскоростной прямоточный воздушно - реактивный двигатель и все еще экспериментальный прямоточный воздушно-реактивный двигатель со сверхзвуковым сгоранием или ГПРД . Эти механически простые конструкции требуют для работы существующего воздушного потока и не могут работать в неподвижном состоянии, поэтому они должны запускаться с помощью катапульты или ракетного ускорителя или сбрасываться с базового корабля.

Турбореактивные прямоточные двигатели J58 на Lockheed SR-71 имели гибридную конструкцию - самолет взлетал и приземлялся в конфигурации с чисто реактивной турбиной, а для высокоскоростного полета горелка форсажной камеры и обход турбины составляли 90% от массы. воздушного потока, идущего вокруг него, чтобы создать ПВРД. Некоторое количество воздуха все еще требуется для прохождения через активную зону для поддержания работы и сохранения энергии от генераторов и гидравлических насосов к системам самолета.

Мотокомпрессорная воздушно-реактивный двигатель был очень ранняя конструкцией , которая используется поршневой двигатель вместо камеры сгорания, похожей на турбинный поршневой двигатель за исключением того, что тяга происходят от турбины вместо коленчатого вала. Вскоре на смену ему пришел турбореактивный двигатель, и он оставался диковинкой.

Самолет с ракетным двигателем

Ракетная силовая установка обеспечивает очень высокую тягу при небольшом весе и не имеет ограничения по высоте, но страдает от высокого расхода топлива и необходимости переносить окислитель, а также топливо.

Были проведены эксперименты с самолетами с ракетными двигателями, и во время Второй мировой войны истребитель Messerschmitt Komet был разработан и использовался в эксплуатации. С тех пор они были ограничены специализированными нишами, такими как Bell X-1, который преодолел звуковой барьер, или North American X-15, который был способен летать на чрезвычайно больших высотах на границе с космосом, поскольку он не зависел от атмосферных условий. кислород.

Ракеты чаще использовались в качестве дополнения к основной силовой установке, как правило, при взлете с ракетным двигателем, чтобы обеспечить большую мощность для сильно загруженного самолета или уменьшить разбег. В ряде проектов, таких как прототип «смешанного» перехватчика Saunders-Roe SR.53, ракета использовалась для обеспечения высокой скорости набора высоты и скорости достижения цели, в то время как турбореактивный двигатель меньшего размера обеспечивал более медленное и экономичное возвращение на базу. .

Орнитоптер

Орнитоптер получает тягу, взмахивая крыльями. Когда закрылки закрылки, в отличие от планирования, они продолжают развивать подъемную силу, как и раньше, но подъемная сила поворачивается вперед, чтобы обеспечить компонент тяги .

Рабочие устройства были созданы для летных исследований и в качестве прототипов, но вертикальные колебания фюзеляжа, которые имеют тенденцию сопровождать взмахи крыла, ограничивают их полезность. Единственное практическое применение - это летающая модель ястреба, используемая для замораживания хищных животных в неподвижности, чтобы их можно было поймать.

Также популярны игрушки в виде летающей модели птицы.

Способы питания лифта

А самолетов Получает подъема от воздушного потока над крылом в результате движения вперед за счет тяги. Некоторые другие типы, такие как винтокрылый автожир , получают подъемную силу с помощью аналогичных методов.

Некоторые типы используют отдельную систему питания для создания лифта. К ним относятся винтокрылые вертолеты и летательные аппараты, в которых используются подъемные двигатели (например, летающая кровать ).

Воздушный шар требует источника питания ( как правило, газовую горелку) для подъемника, но , как правило , не рассматривается как «приведенный в действие воздушного судна».

Смотрите также

использованная литература

внешняя ссылка