Билет №7
Классификация реактивных двигателей
Принцип прямой реакции дал жизнь огромной семье реактивных двигателей. Как можно видеть на рисунке (рис.1), двигатели делятся на две группы. Это деление произошло по тому, что все "химические" реактивные двигатели делятся на два класса в зависимости от того, используют они для своей работы окружающий воздух или нет.
П
ервая
группа - воздушно-реактивные двигатели
(ВРД). Они не могут работать вне атмосферы.
Вот почему эти двигатели - основа
современной авиации, как пилотируемой,
так и беспилотной. ВРД используют
атмосферный кислород для сгорания
топлива, без него реакция сгорания в
двигателе не пойдет. Но все же в настоящее
время наиболее широко применяются
турбореактивные двигатели.
Т
РД,
устанавливаемые почти на всех без
исключения современных самолётах, как
и все двигатели, использующие атмосферный
воздух, нуждаются в специальном устройстве
для сжатия воздуха перед его подачей в
камеру сгорания. Ведь если давление в
камере сгорания не будет значительно
превышать атмосферное, то газы не станут
вытекать из двигателя с большей скоростью
- именно давление выталкивает их наружу.
Но при малой скорости истечения тяга
двигателя будет малой, а топлива двигатель
будет расходовать много, такой двигатель
не найдёт применения.
В ТРД для сжатия воздуха служит компрессор, и конструкция двигателя во многом зависит от типа компрессора. Существует двигатели с осевым и центробежным компрессором, осевые компрессоры могут иметь меньшее или большее число ступеней сжатия, быть одно - двухкаскадными и т.д.
Для приведения во вращение компрессора ТРД имеет газовую турбину, которая и дала название двигателю. Из-за компрессора и турбины конструкция двигателя оказывается весьма сложной.
2) Идеальная скорость одноступенчатой ракеты – формула Циолковского.
Формула Циолковского определяет скорость, которую развивает летательный аппарат под воздействием тяги ракетного двигателя, неизменной по направлению, при отсутствии всех других сил. Эта скорость называется характеристической.
г
де:
—
конечная
(после выработки всего топлива)
скорость летательного
аппарата;
— удельный
импульс ракетного
двигателя (отношение тяги двигателя к
секундному расходу массы топлива);
—
начальная
масса летательного аппарата (полезная
нагрузка + конструкция аппарата +
топливо).
—
конечная
масса летательного аппарата (полезная
нагрузка + конструкция);
Эта формула была выведена К. Э. Циолковским в рукописи «Ракета» 10 мая 1897 года (22 мая по григорианскому календарю).[1]
Однако первыми уравнение движения тела с переменной массой решили английские исследователи У. Мур, а также П. Г. Тэйт и У. Дж. Стил из Кембриджского университета соответственно в 1810—1811 гг. и в 1856 году.
Ф
ормула
Циолковского может быть получена путём
интегрирования дифференциального
уравнения Мещерского для материальной
точки переменной массы:
в котором 
—
масса точки;
— скорость точки;
—
относительная
скорость, с которой движется отделяющаяся
от точки часть её массы. Для ракетного
двигателя эта величина и составляет
его удельный
импульс
[2]
Для многоступенчатой ракеты конечная скорость рассчитывается как сумма скоростей, полученных по формуле Циолковского отдельно для каждой ступени, причем при расчёте характеристической скорости каждой ступени к её начальной и конечной массе добавляется суммарная начальная масса всех последующих ступеней.
—
масса
заправленной 
-ой
ступени ракеты;
—
масса
-ой
ступени без топлива;
— удельный
импульс двигателя
-ой
ступени;
—
масса полезной нагрузки;
—
число
ступеней ракеты.
формула Циолковского для многоступенчатой ракеты