Как Реактивный двигатель Работает

Как Реактивный двигатель Работает
Турбореактивный двигатель - по существу машина, разработанная в единственной цели произвести высокоскоростные газы, которые освобождены от обязательств через реактивный носик в тылу двигателя. Двигатель начат,
вращая компрессор со стартером, затем зажигая смесь топлива и воздуха в камере сгорания с одним или более
воспламенителями. Когда двигатель начался, и его компрессор вращается должным образом, стартер и
воспламенители выключены. Двигатель будет тогда бежать без дальнейшего assisstance, пока топливо и воздух в
надлежащих пропорциях продолжают входить в камеру сгорания.
Газы, созданные топливной и воздушной смесью, горящей под нормальным атмосферным давлением не
расширяются достаточно, чтобы сделать полезную работу. Воздух под давлением должен быть смешан с топливом
прежде, чем газы, произведенные сгоранием могут успешно использоваться, чтобы заставить турбореактивный двигатель
работать. Чем более воздушный двигатель может сжать и использовать, тем больше - власть или толкает это, может
произвести.
В реактивном двигателе топливная и воздушная смесь сжата посредством центробежного компрессора. Власть,
необходимая вести компрессор в турбореактивном двигателе очень высока. Чтобы указывать, сколько власти поглощено
компрессором умеренно большого турбореактивного двигателя, позвольте нам предполагать , что мы имеем двигатель,
который производит 10 000 фунтов толчка для взлета. В этом двигателе, турбина должна произвести приблизительно
35 000 шахт horsepower4, чтобы вести компрессор, когда двигатель работает при полном толчке. О трех четвертях
власти, произведенной в реактивном двигателе используется, чтобы вести компрессор. Только, что перенесено,
доступно, чтобы произвести толчок, должен был продвинуть самолет.
Единственная стадия центробежные компрессоры практична для отношений давления до приблизительно 4 : 1 .
Более высокие давления могут быть достигнуты, но в уменьшении в эффективности. Возможно получить более высокие
давления при использовании больше чем одной стадии сжатия.
Температурная Проблема
Проблема, которая случилась с увеличивающейся важностью как скорости самолета, стала выше - та из температуры.
Температуры, связанные с очень высокими энергиями, рассеянными в течение возвращения ракеты - часто выше точки
плавления большинства материалов. Даже температуры, связанные с передним краем самолетов в сверхзвуковом
полете высоко достаточно, чтобы уменьшить строго особенности силы структурных материалов.
Три метода использовались, чтобы преодолеть температурную проблему. К certam ракетному заявлению возвращения,
возможно
строить
тело с ограждением материала, который является в состоянии поглотить высокую температуру произведенный в
течение возвращения маневрируют, просто тая или горя далеко ограждение, оставляя главную неповрежденную
структуру. В случаях где такой подход был бы неудовлетворительным, усилия были сделанный сражаться с
температурой,
используя
системы
охлаждения,
типа
подача
воды
под
давлением
через
передний
край
и
поглощение
лишняя высокая температура, преобразовывая это, чтобы двигаться. На более низких скоростях, стойких к температуре
материалах, типа нержавеющей стали или титана или даже определенные алюминиевые сплавы, доказали очень
удовлетворительный подход.
STOLs и VTOLs
С УКОРОЧЕННЫМИ ВЗЛёТОМ И ПОСАДКОЙ стенды для короткого взлета и приземления. С УКОРОЧЕННЫМИ
ВЗЛёТОМ И ПОСАДКОЙ взгляды как обычный самолет, но зависит от мощных двигателей и устройств стабилизации
для приземления и взлета. Они могли бы включить большие выдвигающиеся откидные створки, чтобы увеличить
область крыла в низких скоростях и отклонить воздушный поток вниз для увеличенного подъема.
Быть быстрее чем вертолеты, но требуя большего места посадить STOLs могло бы использоваться в
междугородних операциях между пригородными аэропортами.
СВВП поддерживает вертикальный взлет и приземление. Должно быть отмечено, что ремесло СВВП может также
работать в С УКОРОЧЕННЫМИ ВЗЛёТОМ И ПОСАДКОЙ способе, где приземление места доступно. Все VTOLs
излагают трудные технические проблемы. В то время как обычный самолет может развить п о д ъ е м медленно,
увеличивая скорость по взлетно-посадочной полосе, СВВП должен взлететь без этого вида помощи. Это ищет в е с ь его
начальный подъем без любой передовой скорости. Это требует большого количества грузоподъемности, которая,
вероятно, будет необходима только для взлета и приземления. Результат более низкий полезный груз, более
высокие затраты, и более короткий диапазон.
Эксплуатационные расходы улучшаются, но вс е ещ е выше чем таковые из обычного самолета. Однако, нет
никакого вопроса, что есть место для VTOLs - принятие удовлетворительного проекта может быть найдено.
Множество различных видов СВВП было построено или находится под исследованием.
Модель странно-выглядящего АДАМА II была уже построена и проверяется. АДАМ поддерживает Воздушное Отклонение
и Модуляцию. Турбовентиляторные двигатели будут расположены прямо в крыльях и носу. Чтобы получить вверх
толчок, проект неподвижного крыла отклоняет поток воздуха вниз через ряд жалюзи или планок. АДАМ запланирован как
высоко-звуковое ремесло, которое может принести это в класс на 600 миль в час. Наконец, работа переходит на
несколько сверхзвуковой, реактивный-управляемый VTOLs. Они, так же как АДАМ, являются видом
высокоэффективного ремесла, которое должно пожертвовать полезным грузом и экономикой операции, чтобы получить эту
высокую эффективность. Поэтому теперь они представляют больше интереса для вооруженных сил чем коммерческим
операторам. Будущее, однако, может видеть еще более новые проекты.
Основные принципы Толчка Ракеты
Химический двигатель ракеты не зависит на воздух как его источник окислителя и поэтому может работать вне
атмосферы земли, чтобы продвинуть космические транспортные средства. Это - преимущество перед другими
типами двигателей реактивного движения. Двигатель ракеты функционирует совершенно в вакуумных или почти
вакуумных условиях, так как это не должно преодолеть тянуть, которое создано в атмосферных условиях.
Двигатель ракеты отличается также от других типов реактивного движения , в котором его толчок зависит
полностью от эффективной скорости выхлопа и не зависит от различия импульса. Так как его толчок зависит только
от эффективной реактивной скорости, это не затронуто скоростью, на которой едет транспортное средство, если
движущая норма потребления постоянна. У р а в н е н и я т о л ч к а :
Толчок двигателя ракеты составлен из суммы двух сроков: толчок импульса и давление thrust4. Толчок импульса
- просто изменение импульса, который следует из ускорения движущих частиц. Уравнение для толчка импульса
часто называют упрощенным уравнением толчка, потому что это принимает "полное расширение" выхлопных газов в
носике. Другими словами это предполагает, что газы расширились к сути, где давление носика - то же самое как
давление, окружающее носик ракеты. Уравнение для толчка импульса:импульса в фунтах;
Г "нормы веса" потока движущей силы в фунтах. в секунду; ускорение "г" из-за серьезности (32.2 ft/sec2); Ve -
скорость газов в выходе носика в полном рабочем дне. в секунду.
CombustionDrivenMHDGenerator
Управляемый сгоранием генератор MHD замечательно прост - не что иное как относительно ракета низкого давления,
камера сгорания, приложенная к довольно длинному носику, с целым собранием, вставленным в магните. И из-за способности
генератора, чтобы обращаться с газами "очень высокая температура", силовая установка MHD будет бежать при
полезных действиях, которые могут превысить 60 %. Его высокая эффективность могла решительно уменьшить - даже
устраняют - тепловое загрязнение озер и рек. В широком использовании, это могло также значительно уменьшить
загрязнение диоксида серы атмосферы, и оказаться серными и азотными кислотами как побочные продукты. Работа MHD,
кроме того, улучшается с увеличенным размером генератора.
Но концептуальная простота MHD, сам по себе, не обеспечивает ее заявление. Разными способами, ситуация
близко походит на ситуацию двигателя ракеты, который так близко напоминает генератор.
Способность использовать "очень высокую температуру", высокоэнергетический источник высокой
температуры отличает газообразный генератор MHD как источник власти. В MHD, процесс производства власти имеет
место всюду по газовому объему. Газовый контейнер - канал MHD - может быть охлажден, и так может работать в
намного более низкой температуре чем газ производства. Следовательно, в принципе, источник энергии в любой
температуре может быть нанят. Способность работать в высокой температуре означает высоко термодинамическую
эффективность и большую плотность власти. Как практический вопрос, однако, газообразные рабочие жидкости
первичного интереса прибывают от энергии химического сгорания и твердо-основного ядерного реактора. Для управляемой
сгоранием MHD, это означает максимальную газовую температуру ниже приблизительно 5200 женщин, кроме в
специальных случаях, вовлекающих очень высокие топлива энергии. Для ядерного источника высокой температуры,
максимальные достижимые температуры намного ниже, значительно ниже 3500 женщин для передовых систем, и ниже
женщины 2000 для более обычных систем.
Наконец, инженеры противостоят множеству проблем, связанных с другим оборудованием для полной силовой установки.
Они включают развитие регенеративных высокотемпературных теплообменников, чтобы предварительно подогреть
воздух сгорания к 2000-3000 женщинам.
Информационная Теория, Кодексы и Сообщения
Общая проблема передачи и интерпретации (расшифровки), которой сообщения рассматривает информационная
теория, близкий родственник термодинамики, которая, немного в соответствии с проектом и немного случайно,
использует статистическое понятие энтропии как отправная точка.
В общей проблеме коммуникации, которую рассматривает Клод Сханнон, изобретатель информационной теории,
введены следующие основные элементы:
Сообщение
Передатчик: вещь, которая посылает сообщение
Приемник: инструмент, который читает и расшифровывает сообщение
Канал: среда, через которую передано сообщение
Кодекс: набор символов имел обыкновение писать сообщение Шум: нежелательный сигнал, который сталкивается с
целым процессом и не может быть устранен
Простой пример обеспечивается телеграфом. Есть кодекс, данный последовательностью линий, точек, и периодов
тишины; передатчик, который служит, чтобы послать сообщение в форме электромагнитного сигнала; канал - воздух;
приемник, который включает оператор, который расшифровывает сообщение. Шум распределен повсюду: могут быть
электрические увольнения, сталкивающиеся с реальным сигналом, ошибки, вызванные оператором, и т.д. В
изобретении его Азбуки Морзе азбуки Морзе следовал за принципом использования самых коротких символов - самое
быстрое, чтобы передать - для самых общих писем. Этот метод все еще используется в более сложных кодов
Электронная Оптика
Преобразование визуального изображения - двумерное распределение света и оттенка - в электрический сигнал
требует не просто фоточувствительного элемента, который переводит различия в легкой интенсивности в различия в
потоке или напряжении, но также и коммутаторе, который последовательно заставляет фотоэмиссию, полученную из
различных картинных элементов приводить в действие общий генератор сигнала, или, поскольку альтернатива,
последовательно получает сигнал продукции из индивидуальных фотоэлементов, связанных с картинными элементами.
Точно так же в картинной реконструкции, коммутатор необходим, чтобы применить полученный сигнал
последовательно к элементам в рамке кадра, соответствующей картинным элементам в передатчике, из которого
произошел сигнал.
В электронном телевидении коммутаторы, используемые в обеих целях. являются электронными лучами.
Чтобы воспроизведенная картина могла быть преданной точной копией оригинальной сцены, эти лучи должны быть
отклонены в манере, которой точно управляют; чтобы понимать острые, высококачественные картины, они должны
резко сходиться. Электрический и магнитные поля - средства, используемые для того, чтобы достигнуть обеих целей.
Проект электрических и магнитные поля, чтобы сосредоточиться и отклонять электроны в предписанной манере
обычно называют электронной оптикой. Срок следует из признания, что дорожки материальных частиц,
подчиненных консервативным областям силы повинуются тем же самым математическим законам как легкие
лучи в среде переменного преломляющего индекса. Позже, это показывал, и теоретически и экспериментально,
что axially симметрический электрический и акт магнитных полей действительно на электронных лучах в той
же самой манере, поскольку обычные стеклянные линзы действуют на легкие лучи. "Преломляющий индекс" и
для электронов в области с электростатической потенциальной победой и магнитной векторной потенциальной
Банкой, быть написан просто то, где видят, - скорость света и 0 угол между дорожкой и магнитным векторным
потенциалом. Нулевой уровень потенциальной победы сделан таким, что e победа представляет кинетическую
энергию электрона. Таким образом возможно получить уравнения дорожки эле ктронов из закона Фермата оптики:
Закон Фермата заявляет, что для фактического легкого луча (или электронная дорожка) от пункта, чтобы указать B
оптическое расстояние - минимум или максимум по сравнению с любой дорожкой сравнения.
В любой фактической электронной-оптической системе только электроды, окружающие область, через которую
электроны перемещаются, наряду с их потенциалами, так же как внешними текущими катушками переноса и
магнитными ядрами, могут быть определены по желанию. Области в интерьере, кото рые вступают в выражение
преломляющего индекса и уравнения дорожки, должны быть получены из решения уравнения Лаплас для граничных
условий, установленных электродами и magnetics. Для гальваностереотипа статические системы уравнение Лаплас
- просто:
Определение электронных дорожек в пределах системы таким образом обычно выполняется в двух шагах:
определение областей и решения уравнения дорожки в этих областях. Однако, компьютерные программы, применимые
для большого диапазона практических случаев, были написаны для того, чтобы выполнить обе операции. С ними,
компьютер поставляет электронные дорожки, если пункт происхождения и начальной скорости электрона также
граничные потенциалы определен.
Радиация
Радиация - процесс, которым произведены волны. Если мы соединяемся, ac источник к одному концу электрической линии
передачи (скажите, пара проводов или коаксиальных проводников), мы ожидаем, что электромагнитная волна
путешествует вниз по линии. Точно так же, если, как в первой иллюстрации, мы перемещаем ныряльщика назад и
вперед в заполненную воздухом трубу, мы ожидаем, что акустическая волна путешествует вниз по трубе.
Таким образом, мы обычно связываем радиацию волн с колеблющимися источниками. Вибрирующий конус
громкоговорителя излучает акустические (звуковые) волны. Колеблющийся поток в радио или телевидении, передающем
антенну излучает электромагнитные волны. Колеблющийся электрический или магнитный диполь излучает поляризованные
самолетом волны. Вращающийся электрический или магнитный диполь излучает циркулярные поляризованные волны.
Радиация всегда связывается с движением, но это не всегда связывается с изменяющимся движением. Вообразите своего рода
неподвижное устройство, проходящее дисперсионная среда. В иллюстрации ниже этого иллюстрирован как "гид" пройти
тонкий прут и перемещать прут, поскольку это перемещается. Такое движущееся устройство производит волну в
дисперсионной среде. Частота волны - такой, что победа скорости фазы волны соответствует скоростной победе
перемещающегося устройства. Если скорость группы - меньше чем скорость фазы, волна, которая произведена следы
позади перемещающегося устройства. Если скорость группы больше чем скорость фазы, волна выбегает перед
перемещающимся устройством. Таким образом, объект, который перемещается в прямую линию в постоянной скорости, может
излучить волны, если скорость движения равна скорости фазы волн, которые произведены. Это может произойти в
линейной дисперсионной среде, поскольку мы отметили выше. Это может также произойти в случае объекта,
перемещающегося через место, в котором могут поехать волны самолета.
Антенны и Дифракция
Иллюстрация представляет пучок света, появляющийся от лазера. Как путешествия луча, это расширяется, и
поверхности постоянной фазы становятся сферическими. Луч тогда проходит через выпуклую линзу, сделанную из
материала, в котором свет едет более медленно чем в воздухе. Это занимает более длинное время для волн, чтобы
пройти центр линзы чем через край линзы. Эффект линзы должен произвести волну самолета по области линзы. Когда свет
появляется от линзы, фронт импульса, или поверхность постоянной фазы, являются самолетом.
Следующий пример представляет тип микроволновой антенны. Микроволновый источник, типа конца волновода,
расположен в центре параболического (действительно, paraboloidal) отражатель. После отражения, фронт фазы
волны - самолет по апертуре отражателя.
Свет, появляющийся от линзы первой иллюстрации не едет навсегда в луче с диаметром линзы. Микроволновые
печи от параболического отражателя не путешествуют навсегда в луче по диаметру отражателя. Насколько
сильный - волна на большом расстоянии от линзы или отражателя?
Специфическая форма этого вопроса изложена в иллюстрации в'; основание текста. Мы кормим ЗАПЯТУЮ власти
в антенну, которая испускает волну самолета по области В. Мы имеем другую антенну расстояние L далеко, который
собирает власть волны самолета в ПЛОЩАДИ области и поставляет эту связ ь с общ ественностью власти приемнику. Каково
отношение среди З АПЯТОЙ , P R , В, П ЛОЩАДИ , и L? Есть очень простая формула, связывающая эти количества:
Компьютеры и Математика
Сегодня физики и инженеры имеют в их распоряжении два больших инструмента: компьютер и математика. При
использовании компьютера, человек, который знает физические законы, управляющие поведением специфического
устройства или системы, может вычислить поведение того устройства или системы в специфических случаях, даже
если он знает только очень немного математики. Сегодня новичок может получить числовые результаты, которые
лежат вне досягаемости самого квалифицированного математика в дни перед компьютером. Что мы должны сказать
относительно ценности математики в сегодняшнем мире? Что из человека с практическим интересом, человек,
который хочет использовать математику?
Сегодня пользователь математики, физика или инженера, потребность знает о ч ен ь н ем н о г о математики,
чтобы получить специфические числовые ответы. Возможно, он может даже обойтись без сложного вида функций,
которые использовались в связи с конфигурациями вопроса. Но очень немного математики может дать физику
или инженеру, который тяжелее, чтобы достать с помощью компьютера. Та вещь - понимание. Законы сохранения
механической энергии и импульса могут быть просто получены из законов Ньютона движения. Законы просты, их
заявление универсально. Нет никакой потребности в компьютерах, которые могут быть сохранены для большего
количества специфических проблем.
Электронные Компоненты для Компьютеров
Электронный компьютер построен прежде всего электронных компонентов, которые являются теми устройствами,
операция которых основана на явлениях электронного и атомного действия и физических законов электронного
движения. Электронный кругооборот - взаимосвязь электронных компонентов, устроенных, чтобы достигнуть
желательной цели или функции.
В течение прошлых двух десятилетий, компьютер рос с неоперившегося любопытства на важный инструмент в
нашем обществе. В то же самое время, электронные события кругооборота продвинулись быстро; они имели
глубокий эффект на компьютер. Компьютер был значительно увеличен в надежности и скорости операции, и также
уменьшен в размере и стоился. Эти четыре глубоких изменения были прежде всего результатом значительно
улучшенной электронной технологии кругооборота.
Электронные вакуумные трубы использовались в самых ранних компьютерах. Они были заменены твердым
телом электронные устройства к концу 1950-ых. Компонент твердого тела - физическое устройство, операция которого
зависит от контроля электрических или магнитных явлений в твердых частицах; например, транзистор, кристаллический
диод, или ферритовое ядро. Кругообороты твердого тела вызвали надежность и гибкость, требуемую большим
количеством требующих заявлений компьютеров в промышленности. Вероятно самое важное устройство твердого
тела, используемое в компьютерах - полупроводник, который является элементом твердого тела, который содержит
свойства между таковыми из металлического или хорошего проводника, и таковых из бедного проводника, типа
изолятора. Возможно самый известный полупроводник - транзистор.
Авансы в электронных технологиях кругооборота привели к изменениям "порядков величины", где порядок
величины равен фактору десять.Число установленных компьютеров росло от 5000 в 1960 к приблизительно 80 000 в 1970.
Кроме того, число кругооборотов, используемых в компьютерную установку значительно увеличилось. Первые
компьютеры, используя устройства твердого тела использовали 20 000 кругооборотов. Сегодня компьютеры используя
транзисторы могут содержать больше чем 100,000circuits. Тенденция, вероятно, продолжится; это было сделано
возможным длительным уменьшением в размере, разложении власти, стоимости, и улучшенной надежности
кругооборотов твердого тела. Отметьте, что то, что использовалось в компьютере "высокой эффективности" в 1965,
стало обычно используемым в 1968. Скорость логических кругооборотов дается в наносекундах, 10~9 секундах.