يُفهم تحت الحركة النفاثة ، حيث يتم فصل أحد أجزائه عن الجسم بسرعة معينة. القوة الناتجة تعمل من تلقاء نفسها. بعبارة أخرى ، تفتقر حتى إلى أدنى اتصال بالهيئات الخارجية.
الدفع النفاث في الطبيعة
خلال عطلة الصيف في الجنوب ، التقى كل واحد منا تقريبًا ، وهو يسبح في البحر ، بقنديل البحر. لكن قلة من الناس فكروا في حقيقة أن هذه الحيوانات تتحرك بنفس طريقة تحرك المحرك النفاث. يمكن ملاحظة مبدأ التشغيل في طبيعة هذه الوحدة عند تحريك بعض أنواع العوالق البحرية ويرقات اليعسوب. علاوة على ذلك ، فإن كفاءة هذه اللافقاريات غالبًا ما تكون أعلى من كفاءة الوسائل التقنية.
من أيضًا يمكنه توضيح كيفية عمل المحرك النفاث؟ الحبار والأخطبوط والحبار. تم إجراء حركة مماثلة بواسطة العديد من الرخويات البحرية الأخرى. خذ على سبيل المثال الحبار. تأخذ الماء في تجويف الخياشيم وتلقيه بقوة من خلال قمع ، توجهه للخلف أو جانبيًا. حيثالرخويات قادرة على التحرك في الاتجاه الصحيح
يمكن أيضًا مراعاة مبدأ تشغيل المحرك النفاث عند تحريك شحم الخنزير. يأخذ هذا الحيوان البحري الماء في تجويف واسع. بعد ذلك ، تنقبض عضلات جسده ، وتدفع السائل إلى الخارج من خلال الفتحة الموجودة في الظهر. رد فعل التيار الناتج يسمح للشحم بالتحرك للأمام.
صواريخ البحر
لكن الحبار حققت أقصى درجات الكمال في الملاحة النفاثة. حتى شكل الصاروخ نفسه يبدو أنه منسوخ من هذه الحياة البحرية بالذات. عند التحرك بسرعة منخفضة ، يقوم الحبار بثني زعنفته الماسية بشكل دوري. ولكن لرمية سريعة ، عليه أن يستخدم "محرك نفاث" خاص به. مبدأ عمل كل عضلاته وجسمه يستحق النظر بمزيد من التفصيل
الحبار لها عباءة غريبة. هذا هو النسيج العضلي الذي يحيط بجسمه من جميع الجهات. أثناء الحركة ، يمتص الحيوان كمية كبيرة من الماء في هذا الوشاح ، ويخرج بحدة نفثًا من خلال فوهة ضيقة خاصة. تسمح مثل هذه الإجراءات للحبار بالتحرك في هزات إلى الوراء بسرعات تصل إلى سبعين كيلومترًا في الساعة. أثناء الحركة ، يجمع الحيوان كل مخالبه العشرة في حزمة ، مما يمنح الجسم شكلاً انسيابيًا. الفوهة لها صمام خاص. يحركها الحيوان بمساعدة تقلص العضلات. هذا يسمح للحياة البحرية بتغيير اتجاهها. تلعب مخالبها دور عجلة القيادة أثناء تحركات الحبار. يوجههم إلى اليسار أو اليمين ، إلى الأسفلأو أعلى ، مما يسهل تفادي الاصطدامات بمختلف العوائق.
هناك نوع من الحبار (stenoteuthys) ، والذي يحمل لقب أفضل طيار بين المحار. صِف مبدأ تشغيل المحرك النفاث - وستفهم لماذا ، أثناء مطاردة الأسماك ، يقفز هذا الحيوان أحيانًا من الماء ، حتى أنه يصعد على سطح السفن التي تبحر عبر المحيط. كيف يحدث ذلك؟ الحبار الطيار ، الموجود في عنصر الماء ، يطور قوة دفع نفاثة قصوى له. وهذا يسمح له بالتحليق فوق الأمواج لمسافة تصل إلى خمسين مترا.
إذا أخذنا في الاعتبار محركًا نفاثًا ، فما مبدأ تشغيل أي حيوان يمكن ذكره أكثر؟ هذه ، للوهلة الأولى ، هي الأخطبوطات الفضفاضة. السباحون ليسوا بسرعة الحبار ، ولكن في حالة الخطر ، حتى أفضل العدائين يمكن أن يحسدوا على سرعتهم. وجد علماء الأحياء الذين درسوا هجرات الأخطبوط أنها تتحرك مثل عمل المحرك النفاث.
الحيوان مع كل نفاثة من الماء يتم إلقاؤها من القمع يصنع نفضة من مترين أو حتى مترين ونصف. في نفس الوقت يسبح الأخطبوط بطريقة غريبة - للخلف
أمثلة أخرى للدفع النفاث
هناك صواريخ في عالم النباتات. يمكن ملاحظة مبدأ المحرك النفاث عندما ، حتى مع لمسة خفيفة جدًا ، يرتد "الخيار المجنون" عن الساق بسرعة عالية ، بينما يرفض في نفس الوقت السائل اللزج بالبذور. في نفس الوقت ، الجنين نفسه يطير مسافة كبيرة (تصل إلى 12 م) في الاتجاه المعاكس.
يمكن أيضًا مراعاة مبدأ المحرك النفاث ،بينما على القارب. إذا ألقيت منه حجارة ثقيلة في الماء في اتجاه معين ، فستبدأ الحركة في الاتجاه المعاكس. مبدأ تشغيل المحرك النفاث الصاروخي هو نفسه. فقط هناك غازات تستخدم بدلا من الحجارة. إنها تخلق قوة رد فعل توفر الحركة في الهواء وفي الفضاء المخلخل.
رحلات رائعة
لطالما حلم الجنس البشري بالطيران في الفضاء. يتضح هذا من خلال أعمال كتاب الخيال العلمي ، الذين قدموا مجموعة متنوعة من الوسائل لتحقيق هذا الهدف. على سبيل المثال ، وصل بطل قصة الكاتب الفرنسي هرقل سافينين ، Cyrano de Bergerac ، إلى القمر على عربة حديدية ، كان يُلقى فوقها مغناطيس قوي باستمرار. وصل مونشاوزن الشهير أيضًا إلى نفس الكوكب. ساعدته ساق الفاصوليا العملاقة في القيام بالرحلة
تم استخدام الدفع النفاث في الصين منذ الألفية الأولى قبل الميلاد. في الوقت نفسه ، كانت أنابيب الخيزران ، المليئة بالبارود ، بمثابة نوع من الصواريخ للتسلية. بالمناسبة ، مشروع أول سيارة على كوكبنا ، ابتكره نيوتن ، كان أيضًا بمحرك نفاث.
تاريخ إنشاء RD
فقط في القرن التاسع عشر. بدأ حلم البشرية في الفضاء الخارجي يكتسب ملامح ملموسة. بعد كل شيء ، في هذا القرن ، أنشأ الثوري الروسي NI Kibalchich أول مشروع في العالم لطائرة بمحرك نفاث. تم وضع جميع الأوراق من قبل نارودنايا فوليا في السجن ، حيث انتهى به الأمر بعد محاولة اغتيال الإسكندر. لكن للأسف بتاريخ 1881/03/04تم إعدام كيبالتشيش ولم تجد فكرته تطبيقاً عملياً.
في بداية القرن العشرين ج. تسيولكوفسكي طرح فكرة استخدام الصواريخ للرحلات إلى الفضاء. لأول مرة ، نُشر عمله ، الذي يحتوي على وصف لحركة جسم ذي كتلة متغيرة في شكل معادلة رياضية ، في عام 1903. في وقت لاحق ، طور العالم مخطط محرك نفاث مدفوع بالوقود السائل.
أيضًا ، اخترع Tsiolkovsky صاروخًا متعدد المراحل وطرح فكرة إنشاء مدن فضائية حقيقية في مدار قريب من الأرض. أثبت Tsiolkovsky بشكل مقنع أن الوسيلة الوحيدة لرحلة الفضاء هي الصاروخ. أي جهاز مزود بمحرك نفاث ، مزود بالوقود ومؤكسد. فقط مثل هذا الصاروخ قادر على التغلب على الجاذبية والطيران خارج الغلاف الجوي للأرض.
استكشاف الفضاء
مقال بقلم تسيولكوفسكي ، نُشر في دورية "المجلة العلمية" ، أثبت سمعة العالم كحالم. لم يأخذ أحد حججه على محمل الجد.
تم تنفيذ فكرة Tsiolkovsky من قبل العلماء السوفييت. أطلقوا ، برئاسة سيرجي بافلوفيتش كوروليف ، أول قمر صناعي أرضي. في 4 أكتوبر 1957 ، تم تسليم هذا الجهاز إلى المدار بواسطة صاروخ بمحرك نفاث. اعتمد عمل RD على تحويل الطاقة الكيميائية ، التي يتم نقلها بواسطة الوقود إلى الغاز النفاث ، وتحويلها إلى طاقة حركية. في هذه الحالة ، يتحرك الصاروخ في الاتجاه المعاكس.الاتجاه
المحرك النفاث ، الذي تم استخدام مبدأه لسنوات عديدة ، يجد تطبيقه ليس فقط في الملاحة الفضائية ، ولكن أيضًا في مجال الطيران. لكن الأهم من ذلك كله أنها تستخدم لإطلاق الصواريخ. بعد كل شيء ، فقط RD هو القادر على تحريك الجهاز في مساحة لا يوجد فيها وسيط.
محرك نفاث سائل
أولئك الذين أطلقوا سلاحًا ناريًا أو شاهدوا هذه العملية من الجانب يعرفون أن هناك قوة ستدفع البرميل للخلف بالتأكيد. علاوة على ذلك ، مع وجود قدر أكبر من الرسوم ، سيزداد العائد بالتأكيد. يعمل المحرك النفاث بنفس الطريقة. يشبه مبدأ عملها كيفية دفع البرميل للخلف تحت تأثير نفاثة من الغازات الساخنة.
أما بالنسبة للصاروخ ، فالعملية التي يتم خلالها إشعال الخليط تكون تدريجية ومستمرة. هذا هو أبسط محرك يعمل بالوقود الصلب. إنه معروف جيدًا لجميع صانعي نماذج الصواريخ.
في محرك نفاث يعمل بالوقود السائل (LPRE) ، يتم استخدام خليط يتكون من وقود ومؤكسد لإنشاء سائل عامل أو نفاث دفع. الأخير ، كقاعدة عامة ، هو حمض النيتريك أو الأكسجين السائل. الوقود في LRE هو الكيروسين.
تم الحفاظ على مبدأ تشغيل المحرك النفاث الذي كان في العينات الأولى حتى يومنا هذا. الآن فقط يستخدم الهيدروجين السائل. عندما تتأكسد هذه المادة ، يزداد الدافع النوعي بنسبة 30٪ مقارنة بمحركات الصواريخ الأولى التي تعمل بالوقود السائل. يجدر القول أن فكرة استخدام الهيدروجين كانتاقترحه تسيولكوفسكي نفسه. ومع ذلك ، فإن صعوبات العمل مع هذه المادة شديدة الانفجار في ذلك الوقت كانت ببساطة لا يمكن التغلب عليها.
ما هو مبدأ عمل المحرك النفاث؟ يدخل الوقود والمؤكسد إلى غرفة العمل من خزانات منفصلة. بعد ذلك ، يتم تحويل المكونات إلى خليط. يحترق ويطلق كمية هائلة من الحرارة تحت ضغط عشرات من الأجواء.
تدخل المكونات إلى غرفة عمل المحرك النفاث بطرق مختلفة. يتم تقديم العامل المؤكسد هنا مباشرة. لكن الوقود يقطع مسارًا أطول بين جدران الغرفة والفوهة. يتم تسخينه هنا ، وبعد ارتفاع درجة الحرارة بالفعل ، يتم إلقاؤه في منطقة الاحتراق من خلال العديد من الفتحات. علاوة على ذلك ، تنفجر الطائرة التي شكلتها الفوهة وتوفر للطائرة لحظة دفع. هذه هي الطريقة التي يمكنك من خلالها تحديد مبدأ تشغيل المحرك النفاث (باختصار). لا يذكر هذا الوصف العديد من المكونات التي بدونها سيكون تشغيل LRE مستحيلاً. من بينها الضواغط اللازمة لإنشاء الضغط المطلوب للحقن ، والصمامات ، وتوربينات الإمداد ، إلخ.
الاستخدام الحديث
على الرغم من حقيقة أن تشغيل المحرك النفاث يتطلب كمية كبيرة من الوقود ، إلا أن محركات الصواريخ لا تزال تخدم الناس اليوم. يتم استخدامها كمحركات الدفع الرئيسية في مركبات الإطلاق ، وكذلك محركات التحويل لمختلف المركبات الفضائية والمحطات المدارية. في مجال الطيران ، يتم استخدام أنواع أخرى من الممرات التي لها خصائص أداء مختلفة قليلاً والتصميم.
تطوير الطيران
منذ أوائل القرن العشرين حتى اندلاع الحرب العالمية الثانية ، طار الناس فقط في الطائرات التي يقودها المروحة. تم تجهيز هذه الأجهزة بمحركات الاحتراق الداخلي. ومع ذلك ، لم يتوقف التقدم. مع تطورها ، كانت هناك حاجة لإنشاء طائرات أكثر قوة وأسرع. ومع ذلك ، يواجه مصممو الطائرات هنا مشكلة تبدو غير قابلة للحل. الحقيقة هي أنه حتى مع زيادة طفيفة في قوة المحرك ، زادت كتلة الطائرة بشكل كبير. ومع ذلك ، فإن المخرج من الوضع الذي تم إنشاؤه وجده الإنجليزي فرانك ويل. ابتكر محركًا جديدًا بشكل أساسي ، يسمى طائرة. أعطى هذا الاختراع دفعة قوية لتطوير الطيران.
مبدأ تشغيل المحرك النفاث للطائرات يشبه أفعال خرطوم إطفاء الحرائق. خرطومها ذو طرف مدبب. يتدفق الماء من خلال فتحة ضيقة ، ويزيد من سرعته بشكل كبير. قوة الضغط الخلفي الناتجة في هذه الحالة قوية جدًا لدرجة أن رجل الإطفاء لا يستطيع حمل الخرطوم في يديه بصعوبة. يمكن أن يفسر هذا السلوك المائي أيضًا مبدأ تشغيل المحرك النفاث للطائرة.
الممرات الهوائية الاتجاهية
هذا النوع من المحركات النفاثة هو الأبسط. يمكنك تخيله على شكل أنبوب ذو نهايات مفتوحة ، مثبت على مستوى متحرك. أمام المقطع العرضي يتسع. بسبب هذا التصميم ، يقلل الهواء الوارد سرعته ويزيد ضغطه. أوسع نقطة من هذا الأنبوبهي غرفة الاحتراق. هذا هو المكان الذي يتم فيه حقن الوقود ثم حرقه. تساهم هذه العملية في تسخين الغازات المتكونة وتوسعها القوي. هذا يخلق قوة الدفع للمحرك النفاث. يتم إنتاجه بواسطة نفس الغازات عندما تنفجر بقوة من الطرف الضيق للأنبوب. هذا هو الدافع الذي يجعل الطائرة تطير
مشاكل الاستخدام
محركات Sramjet لها بعض العيوب. إنهم قادرون على العمل فقط على متن الطائرة المتحركة. لا يمكن تنشيط الطائرة في حالة الراحة عن طريق ممرات التدفق المباشر. من أجل رفع مثل هذه الطائرة في الهواء ، هناك حاجة إلى أي محرك بدء آخر.
حل المشكلة
مبدأ تشغيل المحرك النفاث للطائرة من النوع النفاث ، والذي يخلو من أوجه القصور في ممر التدفق المباشر ، سمح لمصممي الطائرات بإنشاء أكثر الطائرات تقدمًا. كيف يعمل هذا الاختراع؟
العنصر الرئيسي في المحرك التوربيني هو توربين غازي. بمساعدتها ، يتم تنشيط ضاغط الهواء ، والذي يتم من خلاله توجيه الهواء المضغوط إلى غرفة خاصة. تسقط المنتجات التي يتم الحصول عليها نتيجة احتراق الوقود (الكيروسين عادةً) على شفرات التوربين الذي يحركه. علاوة على ذلك ، يمر تدفق الهواء والغاز إلى الفوهة ، حيث يتسارع إلى سرعات عالية ويخلق قوة دفع نفاثة ضخمة.
زيادة الطاقة
قوة الدفع التفاعلي يمكنزيادة كبيرة في فترة قصيرة من الزمن. لهذا ، يتم استخدام ما بعد الحرق. إنه حقن كمية إضافية من الوقود في تيار الغاز المتسرب من التوربين. يساهم الأكسجين غير المستخدم في التوربين في احتراق الكيروسين ، مما يزيد من قوة دفع المحرك. عند السرعات العالية ، تصل الزيادة في قيمتها إلى 70٪ ، وعند السرعات المنخفضة - 25-30٪.
