Воздушно-реактивные двигатели Выполнено: студент группы 631 Даясов Дмитрий Викторович _______________ Проверено: к.т.н., доцент ________________________ Гаврильева Т.Ф Петрозаводск, 2011

План 1. Техническое задание 2. Исторические сведения 3. Принцип работы воздушно-реактивного двигателя 4. Двигатель АЛ-31Ф 5. Расчет силы тяги двигателя Ал-31Ф 6. Двигатель РД Расчет силы тяги двигателя РД Сравнительный анализ 9. Заключение 10. Список источников

Техническое задание Определить силу тяги основных марок воздушно-реактивных двигателей АЛ-31Ф и РД-33 Сравнительный анализ силы тяги двигателей АЛ-31Ф и РД-33

Исторические сведения Еще в первом веке до нашей эры, одним из великих ученых древней Греции, Героном Александрийским был написан трактат «Пневматика». В нем описывались машины использовавшие энергию тепла. Далее стоит отметить изобретение «ракет» китайцами в XIII веке. Сперва они использовались для фейерверков, но затем стали применяться и в боевых целях. После этого история развития реактивных двигателей остановилась на несколько сотен лет. Несмотря на несколько попыток создания реактивного двигателя в XIX веке, по- настоящему это удалось лишь в XX веке.

Исторические сведения В 1908 году Рене Лорин запатентовал воздушно- реактивный двигатель (ВРД). Лорин опубликовал свои разработки в 1913 году, но не смог завершить начатое, так и не построив своё изобретение из-за невозможности достижения скорости, необходимой для надлежащего функционирования. По другую сторону железного занавеса работа так же шла полным ходом. Результаты её были грандиозными – 4 октября 1957 года под руководством главного конструктора Королева С.П. был запущен первый искусственный спутник Земли, а через 4 года человек впервые оказался в космосе. В настоящее время реактивные двигатели широко используются в космической промышленности и в авиации, как в военной, так и в пассажирской.

Принцип работы воздушно-реактивного двигателя Реактивный двигатель - двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги путём преобразования исходной энергии в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела; в результате истечения рабочего тела из сопла двигателя образуется реактивная сила в виде реакции (отдачи) струи, перемещающая в пространстве двигатель и конструктивно связанный с ним аппарат в сторону, противоположную истечению струи.

Принцип работы воздушно-реактивного двигателя При работе реактивного двигателя химическая энергия сгорающих веществ преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания, а тепловая энергия горячих газов превращается в механическую энергию поступательного движения реактивной струи и, следовательно, аппарата, на котором установлен двигатель.

Принцип работы воздушно-реактивного двигателя Основной частью любого реактивного двигателя является камера сгорания, в которой генерируется рабочее тело. Конечная часть камеры, служащая для ускорения рабочего тела и получения реактивной струи, Называется реактивным соплом.

Принцип работы воздушно-реактивного двигателя Основные характеристики реактивного двигателя: реактивная тяга, удельный импульс - отношение тяги двигателя к массе ракетного топлива (рабочего тела), расходуемого в 1 сек, или идентичная характеристика - удельный расход топлива (количество топлива, расходуемого за 1 сек на 1 н развиваемой реактивного двигателя тяги), удельная масса двигателя (масса реактивного двигателя в рабочем состоянии, приходящаяся на единицу развиваемой им тяги). Для многих типов реактивных двигателей важными характеристиками являются габариты и ресурс.

Двигатель АЛ-31Ф Серия авиационных высокотемпературных турбореактивных двухконтурных двигателей с форсажными камерами, разработанная под руководством А. М. Люльки в НПО «Сатурн». Проектирование двигателя началось в первой половине 1970-х годов, государственные испытания успешно завершились в 1985 году.

Двигатель АЛ-31Ф С 1981 года двигатели АЛ-31 производятся на УМПО (г. Уфа). Ориентировочная стоимость одного двигателя АЛ-31Ф (по состоянию на 2008 год) составляет 96,4 млн. рублей.

Расчет силы тяги двигателя АЛ-31Ф Определить силу тяги воздушно-реактивных двигателей «АЛ-31Ф» и «РД-33» Основная формула вычисления реактивной тяги двигателей: P = Gr * Cс – Gb * n + Fc * (pc – pн) Где Р Реактивная тяга двигателя [Н]; Gr – расход газа [кг/с]; Сс скорость истечения газа из реактивного сопла [м/с]; Gb – расход воздуха [кг/с]; n скорость полета [м/с]; Fc – площадь сечения на выходе сопла [м2]; pс - статистическое давление на выходе из сопла [Па]; рн давление окружающей среды [Па].

Расчет силы тяги двигателя Ал-31Ф Для воздушно-реактивного двигателя марки «АЛ-31Ф» известно что: Расход газа Gr = 0,59кг/с. Скорость истечения газа из реактивного сопла Cc = м/с. Расход воздуха Gb = 112 кг/с. Скорость полета n= 388,9 м/с. Статистическое давление на выходе из сопла рс = Па. Давление окружающей среды рн = Па. Радиус сопла двигателя R = 0,59 м.

Расчет силы тяги двигателя АЛ-31Ф Из всей формулы не известна только площадь сечения на выходе сопла. Она находится по формуле Fc = 2 * р * R2. Найдем площадь: Fc = 2* 3,14 * 0,59 2 = 2 * 3,14 * 0,34 = 2,18 м2. Тогда реактивная тяга воздушно-реактивного двигателя марки «АЛ-31Ф» находится по формуле(1): P = 0,59 * * 388,9 + 2,18 ( ) Р = 78845, ,8 + 2,18 * Р = 78845, , ,5 Р = 75999,35 Н. Тогда получается, что реактивная тяга двигателя «АЛ-31Ф» равна 75999,35 Н.

Двигатель РД-33 Устанавливается на всех модификациях всемирно известного, проверенного в боевых условиях истребителя МиГ-29 (в настоящее время эксплуатируется в 27 странах). Двигатель имеет высокое отношение тяги к массе, низкий удельный расход топлива, высокую газодинамическую устойчивость во всем диапазоне режимов работы, высот и скоростей полета, в том числе при применении ракетного и пушечного вооружения. В настоящее время выпускаются двигатели РД-33 двух модификаций: серии 2 и серии 3. На базе РД-33 разработаны модификации с нижним расположением коробки двигательных агрегатов для легких истребителей, а также вариант двигателя с повышенной тягой для палубного истребителя МиГ-29К.

Расчет силы тяги двигателя РД-33 Реактивная тяга воздушно-реактивного двигателя «РД-33» находится по той же формуле: P = Gr * Cс – Gb * n + Fc * (pc – pн) Нам известно что: Gr = 0,88 кг/с; Cc = м/с; Gb = 0,77 кг/с; n = 416,6 м/с; Fc = 2 * π * R2 = 2 * 3.14 * (0.52)2 = 0.84 м2; pc = Па; pн = Па;

Расчет силы тяги двигателя РД-33 Подставляем в формулу: Р = 0,88 * – 0,77 * 416,6 + 0,84 ( ) Р = 0,88 * – 0,77 * 416,6 + 0,84 * Р = ,84 – 320, Р = Н. Из этого вычисления получается, что реактивная тяга двигателя «РД-33» равна Н.

Сравнительный анализ В отличии от двигателя марки АЛ-31Ф двигатель РД-33 имеет большую тягу. Этот показатель указывает на то, что он намного мощнее и поэтому он используется в самолетах большего веса, таких как Миг-29.

Заключение Таким образом, мы узнали принцип работы реактивного двигателя. Узнали о истории его создания, которая уходит корнями в античность и продолжается по наши дни. Рассмотрели случаи практического применения реактивных двигателей и их последствия. Рассчитали два воздушно- реактивных двигателя АЛ-31Ф и РД-33 и сравнили их. Без реактивных двигателей невозможно представить современную авиацию и освоение космоса.

Список источников 1. Акимов, В. М. Теория и расчет воздушно-реактивных двигателей/ В. М. Акимов. – Учебник для вузов – 2-е изд. – М.: Машиностроение Алемасов, В. Е. Теория ракетных двигателей/ В. Е. Алемасов. – Под ред. Академика В. П. Глушко – М.: машиностроение Бондарюк, М. М. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели/ М. М. Бондарюк. – Государственное издательство оборонной промышленности – М.: Парамонов, В. П. Наши двигатели для "Миражей / В. П. Парамонов. - М.:2000.

Спасибо за внимание!