Ecoparcovka.ru

ЭкоПарковка СТО
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ядерный двигатель для самолета принцип работы

Как работает реактивный двигатель самолета

Путешествуя на самолетах, вы задумывались когда-нибудь о том, как работает двигатель реактивного самолета? О реактивной тяге, которая приводит его в действие, знали еще в Античные времена. Применить же ее на практике смогли только в начале прошлого века, в результате гонки вооружений между Англией и Германией.

Принцип работы двигателя реактивного самолета довольно прост, но имеет некоторые нюансы, которые строго соблюдаются при их производстве. Чтобы самолет смог надежно держаться в воздухе, они должны работать идеально. Ведь от этого зависят жизни и безопасность всех, кто находится на борту самолета.

Ядерные двигатели

Идея использовать ядерные двигатели в авиации и космонавтике возникла в 1950-х годах вскоре после создания технологии управляемой атомной реакции. Плюсом такого двигателя является длительное время работы на практически не расходуемом в полете компактном источнике топлива, что означает неограниченную дальность полета. Минусами были большой вес и габариты атомных реакторов того времени, сложность их перезарядки, необходимость обеспечения биологической защиты обслуживающего персонала. С начала 1950-х годов ученые СССР и США независимо друг от друга изучали возможность создания разных типов атомных двигателей:

  • ядерный прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ЯПВРД): в нем поступающий через воздухозаборник воздух попадает в активную зону реактора, нагревается и выбрасывается через сопло, создавая нужную тягу;
  • ядерный турбореактивный двигатель: действует по похожей схеме, но воздух перед попаданием в реактор сжимается компрессором;
  • ядерный ракетный двигатель: тяга создается за счет нагрева реактором рабочего тела, водорода, аммиака, других газов или жидкостей, которые затем выбрасываются в сопло;
  • ядерный импульсный двигатель: реактивную тягу создают поочередные ядерные взрывы малой мощности;
  • электрореактивный двигатель: вырабатываемая реактором электроэнергия используется для нагрева рабочего тела до состояния плазмы.

Наиболее подходящими для крылатых ракет и самолетов являются прямоточный воздушно-реактивный или турбореактивный двигатель. В проектах крылатых ракет предпочтение традиционно отдавалось первому варианту.

Поршневые авиа двигатели

Поршневой авиа двигатель представляет собой обычный двигатель внутреннего сгорания, в котором тепловая энергия расширяемого газа превращает поступательное движение поршня во вращательное движение винта. Такие авиа двигатели нашли своё применение, и применяются и по сегодняшний день из-за простоты своего функционирования и недорогостоящего изготовления.

КПД поршневого авиационного двигателя, как правило, не превышает 55 %, однако это ничуть не смущает современных авиаконструкторов, так как у этого двигателя имеется высокая надёжность.

Атомолёт: козырная карта холодной войны

В послевоенное время США и СССР одновременно начали разработку сверхсекретного проекта – самолёта на атомном двигателе. Новый атомолёт мог бы месяцами находиться в воздухе без дозаправки. Начинённый атомными бомбами, он становился идеальной машиной для убийства в случае мировой ядерной войны.

Борьба за расстояние

В послевоенное время мир захлестнула настоящая «атомомания». Атомной энергии находили всё новые и новые применения. Со дня на день ждали появления дешёвого электричества, автомобилей, поездов и прочего вида транспорта на атомной тяге. Существовал даже безумный проект ударить ядерными бомбами по полюсным ледовым шапкам, чтобы сделать климат планеты теплее.

Военная индустрия тоже возлагала большие надежды на атом. Изобретение атомной бомбы в корне меняло всю стратегию войны. Отныне можно было добиться победы, нанеся несколько точечных ударов по промышленным центрам противника. Оставалось дело за малым – добраться до них. Все важные стратегические объекты расположены далеко от границы в хорошо защищённом тылу, куда без дозаправки не мог долететь ни один бомбардировщик. И СССР, и США крайне нуждались в новом типе самолёта, способном преодолевать за раз десятки тысяч километров. Для осуществления этих задач был необходим совершенно новый тип двигателя. И здесь на помощь военным вновь пришёл атом.

Атомный двигатель по принципу действия намного проще реактивного. В случае последнего авиационное топливо сжигается за счёт кислорода, что вызывает быстрое нагревание воздуха. Такой нагретый воздух расширяется, и возникает сила, толкающая самолёт вперёд. Реактивный двигатель помогает достигать огромной скорости, но он потребляет и большое количество топлива, которое самолёт просто не в состоянии перевозить. Это либо существенно ограничивает дальность полёта, либо делает машину тихоходной, а значит, лёгкой мишенью для противника. Но атомному двигателю не нужны тонны топлива. Процесс сгорания кислорода заменяет тепло, получаемое от реактора. Проще говоря, для полёта атомолёту нужен лишь воздух да работающий реактор. Он может находиться в воздухе любое количество времени – месяцы, годы, не теряя при этом скорости. Это не только позволило бы атаковать дальние цели противника, но и давало возможность постоянно патрулировать воздушные границы и предупреждать внезапные атаки. Миру стало ясно – страна, которая первой построит атомолёт, победит в холодной войне.

Безопасность vs вес

За основу для атомолёта были взяты самолёты с высокой грузоподъёмностью, рассчитанные на дальнюю авиацию. Американцы выбрали модель самого мощного межконтинентального бомбардировщика, когда-либо создававшегося в США – Convair B-36, или «Миротворца». Он преодолевал расстояние до 13 тысяч километров. В СССР за основу взяли бомбардировщик-ракетоносец ТУ-95 и сверхзвуковой стратегический самолёт M-50 . Планировалось, что атомолёт будет иметь дальность полёта не менее 25 тыс. км при скорости 3000−3200 км/ч и высоте полёта 18−20 км.

Оставалось только создать атомный двигатель. Но, несмотря на простой принцип работы реактора, техническое решение оказалось неожиданно сложным. Было разработано два альтернативных варианта, каждый со своим ключевым недостатком.

Наиболее простым был так называемый «прямоточный двигатель». Холодный воздух поступал с одного конца, проходил сквозь маленькие отверстия внутри реактора, сильно нагревался и производил толкающую силу на другом конце. Всё бы хорошо, если бы не радиоактивное загрязнение воздуха при его проходе через реактор. То есть, атомолёт на прямоточном двигателе, каким бы ни была его защита от радиации, оставлял бы позади себя клубы радиоактивного воздуха. Это подвергало опасности не только экипаж, но и любую местность, которая пролегала вдоль пути такой машины.

Читать еще:  Что такое диагностика двигателя по протоколу obd2

Второй вариант был более экологичным. Предлагалось расположить реактор отдельно от двигателя. Он производил бы огромное количество энергии, которая передавалась бы двигательной системе за счёт горячих жидких металлов. Таким образом, воздух не проходил бы непосредственно сквозь реактор, и это решило бы проблемы выброса в атмосферу радиоактивных веществ. Но для этого было необходимо некое вещество, стоящее между воздухом и реактором, которое передавало бы тепло и отфильтровывало загрязнение. Для этой задачи идеально подходил свинец, но он утяжелял реактор настолько, что его было практически невозможно поднять в воздух, не говоря уже о достижении с ним сверхзвуковой скорости.

Атомный беспилотник

Итак, проблемы безопасности экипажа и вес реактора стали ключевыми для разработчиков атомолётов. Но им нашли решение. Конструкционное бюро Мясищева, которому было поручено сделать стратегический бомбардировщик с ядерной силовой установкой, подготовил проект M-60, в котором экипаж планировалось разместить в герметичной многослойной (преимущественно свинцовой) капсуле, составлявшей 25% процентов от веса всего самолёта, то есть, порядка 60 тонн. Отсутствие визуального обзора планировалось компенсировать оптическим перископом, а также телевизионными и радиолокационными экранами.

Правда, вскоре стало ясно, что управлять 250-тонной машиной, оснащённой ядерным реактором, примкнув к окуляру перископа, было весьма опасной затеей. Поэтому команда Мясищева вначале оснастила самолёт автоматической системой вождения, которая обеспечивала взлёт, набор высоты, заход на цель, наведение, возвращение и посадку, а потом они и вовсе отказались от наличия экипажа, предложив первый в мире проект атомного беспилотника.

Но дрон с ядерным реактором слишком опередил своё время. В армии сочли беспилотник слишком опасной новинкой, уязвимой для противника. К тому же, такой бомбардировщик после одного полёта должен был «фонить» ещё пару месяцев, что делало невозможным его техническое обслуживание.

Чернобыль в небе

Следующий проект Мясищева, атомолёт М-30, предполагалось оснастить безопасным и компактным ядерным двигателем закрытого типа. Но его нужно было ещё создать. Разработку поручили конструкционному бюро Кузнецова. Главной проблемой был размер реактора. В отличие от атомных реакторов ледоколов и субмарин, которые не имеют ограничения по размеру и весу и потому огромны, реактор атомолёта должен был быть минимальным по своим габаритам. По словам эксперта и участника проекта Анатолия Трянова, лишний килограмм двигателя увеличивал вес всего самолёта на три и больше килограмм. Генеральный конструктор авиапрома СССР Андрей Туполев постоянно критиковал разработчиков: «Ваш реактор похож на огромный дом, так знайте же, что дома по воздуху не летают».

В бюро объявили настоящую войну каждому грамму лишнего веса реактора. Тому, кто решит эту проблему, обещали денежную премию. В итоге выход был найден. Ядерный реактор получился размером с небольшой шкаф. Даже сам Курчатов, отец атомной бомбы, при виде реактора не поверил в его подлинность: «Это не может быть реактор, вы показываете мне макет».

Новинку вывезли на испытательный полигон в Семипалатинск. Но после ряда экспериментов выяснилось, что даже тот вариант реактора, который создатели считали наиболее безопасным, представляет большую опасность для атмосферы и окружающей среды из-за радиоактивных выбросов. К тому же, самолётам свойственно падать. А урана в реакторе атомолёта было не меньше, чем на чернобыльской АЭС. Сама мысль о том, что по небу летает ядерный реактор, который когда-то может упасть, была неприемлемой.

Роковой 60-й

Что в Америке, что в СССР проекты атомолётов были закрыты по одной и той же причине – внимание военных переключилось на более приоритетные разработки. В США это были первые атомные подлодки, в СССР на атомной авиации поставили крест ракетчики.

В 1960 году в Москве прошло особо важное совещание по перспективам развития стратегических систем оружия. На вопрос, сколько времени нужно, чтобы поднять в воздух стратегический бомбардировщик с ядерным припасом на борту, авиаконструкторы ответили: «сутки», а ракетчики ограничились минутами: «Нам бы только гироскопы раскрутить». К тому же ставилась под сомнение возможность атомолётов прорваться сквозь систему ПВО противника, в то время как баллистические ракеты не научились перехватывать и сегодня. У ракётчиков был ещё один козырь – они сумели убедить руководство, что стоят на пороге создания «абсолютного оружия», атомного спутника, который мог бы постоянно кружить вокруг земли с ядерным грузом, и по одному нажатию кнопки бросал бы его на нужную цель. Так перспектива «кнопочной войны», представленная Никите Хрущеву ракетчиками, поставила точку на советских атомолётах. По итогам совещания все перспективные проекты атомолётов были закрыты, а бюро Мясищева переквалифицировано на ракетно-космическую тематику.

Охотник за атомными подлодками

И всё-таки даже после рокового совещания у разработчиков атомолётов ещё теплилась надежда, что их трудам найдётся достойное применение. Проект был частично воскрешён с появлением в этом же году американских «поларисов» – двухступенчатых твёрдотопливных баллистических ракет, размещавшихся на атомных подводных лодках. Была высказана идея о создании атомолёта Ан-22ПЛО – охотника за подводными лодками, который мог бы неделями барражировать над местом, где лодки скрывались под водой, и в случае пуска ракеты – топить их. Но и на этот раз вмешалась политика. С конца 60-х годов в отношениях между СССР и США началась разрядка. Необходимость в «охотниках» отпала, тем более что против атомолётов выступал министр авиационной промышленности Пётр Дементьев, считавший этот проект слишком амбициозным. Судьба атомолётов в СССР была решена. Но идея создать самолёт, способный находиться в воздухе практически неограниченное время, осталась. В начале XXI века Америка заявила о начале работы над беспилотником, оснащённым ядерным двигателем. И несмотря на то, что проекту пока не дали ходу, кто знает, возможно, эра атомолётов уже не за горами.

Читать еще:  В гольф какой можно воткнуть двигатель

От реанимации до диверсификации

Кластер «Военная медицина» включает в себя ряд тематических разделов: реанимационно-эвакуационные технологии, медицинская роботехника, интеллектуальные системы поддержки принятия врачебных решений, системы мониторинга показателей жизнедеятельности и трудоспособности военнослужащих, а также системы диагностики и коррекции психоэмоционального состояния и профилактики боевого стресса.

Кластер «Военное строительство» представит посетителям последние научно-технические разработки по следующим тематическим разделам: строительные материалы, строительные конструкции, строительная техника, инженерные системы и коммуникации, складское оборудование, информационные технологии и системы в строительстве, программное обеспечение. Главная цель организаторов и участников этого направления форума – укрепление коммуникативных связей военно-строительного комплекса Минобороны с научно-исследовательскими и проектными организациями, промышленными организациями строительной отрасли, отраслевыми объединениями и союзами для дальнейшего развития материально-технической базы военного строительства.

И, наконец, в рамках кластера «Диверсификация ОПК» пройдёт деловой конгресс, где будут обсуждаться государственные меры поддержки предприятий ОПК при переходе на выпуск гражданской продукции, кадровая трансформация, цифровизация и роботизации ОПК, трансформация его производственной базы в свете диверсификации и наращивание объёма выпуска высокотехнологичной гражданской продукции до 50% к 2030 году.

Игры-автосимуляторы для получения навыков вождения – это работает!

Дело в том, что игра в автосимуляторы с рулем действительно способна дать необходимые навыки вождения начинающему водителю и азы спортивного вождения желающим ездить бодро. И главная польза даже не в том, что вы научитесь управлять своим автомобилем немного лучше и начнете понимать машину в принципе. Железобетонный «профит» — полученные навыки уберегут ваше авто от существенного износа, пока вы пытаетесь хоть чему-то научиться.

Избавление от страха

Большинству начинающих водителей, стаж которых менее 3 лет, в автошколах уже посчастливилось потренироваться на симуляторе. 80% отзывов по итогам этих занятий: «Уроки бесполезные, хочу скорее за руль «двенашки», ведь я пришел не в компьютер играть». На самом деле, идею с установкой автосимуляторов в школах для начинающих разрушителей автомобилей можно назвать удачной. Помогает преодолеть чувство страха. В данном случае не просто от управления автомобилем, а страха к замечаниям инструктора, боязни ошибиться на глазах у других участников дорожного движения. На автосимуляторе вы можете впервые тронуться, проехаться и остановиться. При этом не рискуя жизнью инструктора и сохранностью его авто.

После выпуска из автошколы примерно 50% выпускников остаются без автомобиля и вновь садятся за руль через 1-3 года. К тому моменту им приходится заново осваивать азы. В таких случаях советуют выезжать на авто только в раннее или очень позднее время на неоживленные улицы и тренироваться там до потери пульса. «Заезды», как правило, случаются раз в неделю, поэтому нерезультативны. Чтобы от тренировки до тренировки не забыть, что вы делали на дороге, можно практиковаться дома с рулем.

Навыки уверенного вождения

Водители, считающие, что они достаточно хорошо водят машину, тоже могут найти для себя много полезного в занятиях с рулем. Он поможет им в ином ракурсе взглянуть на управление автомобилем в экстремальных ситуациях и научиться водить машину по-спортивному. Ведь спортивное вождение — это не агрессивная манера управления и постоянное желание прибыть первым. В первую очередь, это умение ездить максимально безопасно.

Играя с рулем, вы сможете освоить технику руления, работу с педалями, получить элементарные навыки гашения заносов и приобрести умение выбирать разумный скоростной режим. Это возможность понять устройство автомобиля, научиться ориентироваться на звук, исключая другие факторы.

Если нет возможности тестировать свой автомобиль на специальном треке, вы можете знакомиться с его особенностями в игре, выбирая машину с похожими характеристиками, а если повезет — то точную компьютерную копию своего железного коня.

Согласитесь также, что далеко не все из нас знают, что скрывает под капотом собственная машина и какие процессы заставляют ее тронуться с места. Техническим характеристикам автомобиля и физике его работы, как правило, уделяется много внимания в большинстве компьютерных симуляторов.

Небольшая иллюстрация «из жизни» ко всему вышесказанному: «Знакомый с 16 лет играл в симуляторы. Недавно он получил права. Опыта вождения реального у него еще нет. Но, тем не менее, я позвал его на лед за компанию. И что вы думаете я увидел? Правильные навыки. А на следующие выходные я позвал человека со стажем 5 лет. По льду он ранее тоже не ездил. И у него вообще не было никаких навыков, не уверен, что он бы справился с заносом на трассе или другой непредвиденной ситуацией». Примеров, когда «диванные специалисты» выезжают на трек на своем новеньком авто и демонстрируют мастерство и лучшие времена в своем классе, оставляя позади водителей с многолетним стажем — масса. Как им это удается?

Кратко о симуляторах

Ответ на последний вопрос — они играют в «правильные» игры. Самая известная, конечно — Gran Turismo. Это целая серия гоночных игр для игровых консолей Sony PlayStation. Она считается одной из самых реалистичных по части имитации вождения. Вы можете выбрать для тренировки автомобиль в стандартной комплектации, а можете самостоятельно разобраться в возможностях его тюнинга. И оценить, как от выбранных вами настроек меняется поведение машины на треке. Кроме того, хвалят Gran Turismo и за реалистичный звук. Так, например, выбрав механическую коробку передач для тренировок, через некоторое время вы начнете переключать передачи на слух, раз и навсегда избавившись от привычки высматривать на приборке «пора там уже или нет».

Для любителей все усложнять, в том числе и свой процесс обучения, а также для желающих досконально изучить устройство автомобиля и углубиться в физику есть другой отличный вариант — Live for Speed. Игра славится еще более высокой реалистичностью моделирования автомобильного парка. Подвеска машин в ней гнется и ломается, каждый удар может оказаться для вас критичным, поэтому бездумная езда и бесконечные сходы с трассы для LFS — неподходящий вариант. Кроме того, тут вас знакомят с физикой сцепления колеса с дорогой. Температура шин меняется, и вы должны контролировать уже гораздо больше факторов, чтобы предсказать поведение автомобиля и выбиться в лидеры.

Читать еще:  Что такое контрактный двигатель на nissan ga16de

В двух предыдущих симуляторах для тренировок игроку предлагается асфальтовый трек. Но вы, вероятно, захотите попробовать и другие дорожные покрытия. Например, прочувствовать все прелести езды по гравию. Для этого прекрасно подойдет симулятор раллийных гонок Richard Burns Rally. Ралли — вид автоспортивных состязаний, участие в котором окажется максимально полезным в повседневной жизни. Хотя бы потому, что раллийные этапы проходят на дорогах общего пользования, по которым вы обязательно поедете на дачу или повезете друзей отдыхать на природу.

Какой руль выбрать

Допустим, вы досконально изучили весь ассортимент игр и выбрали для себя лучший вариант. Самое время сказать пару слов о рулях. Каждый встает перед выбором: приобрести дешевый китайский руль или потратить вполне ощутимую для кармана сумму «для достижения максимальной реалистичности».

В этом вопросе каждый должен решить сам для себя, чего он хочет добиться, занимаясь на автосимуляторах с рулем. Первый вариант — купить (или с полки достать) дешевый китайский руль с педалями. Неважно какой. Зачем он пригодится: управление автомобилем в игре станет логичнее и предсказуемее. За счёт педалей игрок сможет дозировать газ и тормоз, например, поучиться избегать пробуксовки и блокировки колёс. Этот навык будет полезен на игровом гоночном треке, чтобы не потерять драгоценные секунды. А в жизни научит избегать повышенного износа резины.

Главная проблема китайского руля — самое долгое привыкание и, как правило, полное отсутствие обратной связи. Особое внимание стоит обратить на педали. Часто они делаются по принципу кнопок (есть контакт/нет контакта). Такой руль, скорее всего, для практических занятий окажется бесполезен.

Реалистичности и удовольствия поможет добиться гораздо менее бюджетный и, кстати, один из самых популярных Logitech g27. Шестиступенчатая коробка передач, сцепление, двухмоторная силовая обратная связь и угол вращения в 900 градусов (то есть 2,5 оборота от одного крайнего положения до другого) — сможете упражняться в технике руления. Стоит недешево, но за эти деньги вы получаете руль, рычаг переключения передач и педали, выполненные из нержавеющей стали и кожи, и, поговаривают, эффект пребывания в настоящей кабине автомобиля.

И третий, самый дорогой из перечисленных и самый редкий для российского рынка вариант — Thrustmaster 300 или что-то из аналогов. Руль, так скажем, для искушенных. Приятный на ощупь и массивный, он, кроме всего прочего, подарит владельцу ощущение качественного продукта. Thrustmaster 300 вызывает много споров. Хрупким девушкам, например, тугой ход педалей, на который часто грешат покупатели, покажется утомительным. Но некоторые считают, что именно этот руль приближает симулятор к максимальному реализму.

Что в итоге?

«Доморуление» — тема правильная и серьезная. Конечно, только если отнестись к игре не как к развлечению, а как к настоящей тренировке, анализировать игровые процессы и соотносить их с происходящими на дороге, когда вы управляете своим автомобилем. Жмем на play? Время поддать газу в виртуальной реальности.

Данная статья написана в рамках Конкурса авторов — 2015.
Лучшие работы читайте здесь .

Кооперация с Казахстаном

На авиасалоне МАКС-2021 был представлен первый опытный образец ЛМС‑901 «Байкал», который должен приступить к полетам до конца года. С 2024 г. планируется начать серийный выпуск, который должен достигнуть темпа 50 самолетов в год. На выставке пришла хорошая для будущего проекта новость – КАИ («Казахстанская авиационная индустрия») приобрела 20% «Байкал-инжиниринг» примерно за 1 млрд руб. (

$13,6 млн). Проект станет совместным российско-казахстанским: КАИ получит доступ к технологиям, на территории Казахстана будет развернуто производство некоторых узлов и агрегатов.

Для Нур-Султана это локализация важного для него типа самолета, создание рабочих мест в современном производстве.

Очень важно и полезно сотрудничество и для российской стороны, и для будущего проекта. Во-первых, самое простое и очевидное: это финансовые вложения в программу, а также первый гарантированный зарубежный покупатель. Гендиректор АО «Казахстанская авиационная индустрия» Данияр Амангильдин сообщил, что в его стране эксплуатируется 324 Ан-2: даже без замены в краткие сроки один-к-одному рынок сбыта виден.

Во-вторых, Казахстан позволяет дополнительно защитить проект от политических нюансов: через КАИ будет удобнее закупать иностранные компоненты, а для продажи на некоторых рынках, где посчитают российский самолет «токсичным», можно будет даже организовать окончательную сборку в Казахстане (пусть и формальную). Кроме того, для УЗГА, занимающегося рядом других проектов, это возможность снизить нагрузку.

Подключение иностранного партнера и, похоже, окончательное осознание острой необходимости решить вопрос с заменой Ан-2 дает надежды на успешную реализацию проекта к общей пользе эксплуатантов в ЕАЭС, а в перспективе – на импорт.

Александр Ермаков, независимый военный обозреватель

[1] Ан-2 летает на двигателе АШ-62ИР, прямом потомке двигателя М-25, на котором летали истребители начального периода Великой Отечественной войны И-16. М-25, в свою очередь, – лицензионная копия сверхпопулярного американского двигателя Wright R-1820. «Городская легенда» гласит, что на Ан-2 сохранена принципиальная возможность установки синхронизированных с вращением винта пулеметов. Хотя конструкция фирмы Curtiss-Wright, без сомнения, представляет собой произведение инженерного искусства своего времени, за 90 лет, прошедших с создания предка АШ-62ИР, авиационное двигателестроение, мягко говоря, продвинулось вперед.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector