1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что означает тяга двигателя

Реактивная тяга

Реактивная тяга — сила, возникающая в результате взаимодействия реактивной двигательной установки с истекающей из сопла струёй расширяющейся жидкости или газа, обладающих кинетической энергией [1] .

В основу возникновения реактивной тяги положен закон сохранения импульса. Реактивная тяга обычно рассматривается как сила реакции отделяющихся частиц. Точкой приложения её считают центр истечения — центр среза сопла двигателя, а направление — противоположное вектору скорости истечения продуктов сгорания (или рабочего тела, в случае не химического двигателя). То есть, реактивная тяга:

  • приложена непосредственно к корпусу реактивного двигателя;
  • обеспечивает передвижение реактивного двигателя и связанного с ним объекта в сторону, противоположную направлению реактивной струи [2] .

Содержание

  • 1 Реактивное движение в природе
  • 2 Величина реактивной тяги
    • 2.1 Формула при отсутствии внешних сил
      • 2.1.1 Доказательство
    • 2.2 Уравнение Мещерского
    • 2.3 Формула Циолковского
  • 3 См. также
  • 4 Примечания
  • 5 Ссылки

Реактивное движение в природе [ править | править код ]

Среди растений реактивное движение встречается у созревших плодов бешеного огурца. При созревании растения его плод отцепляется от плодоножки. Под большим давлением из плода выбрасывается жидкость с семенами, которая направлена в противоположное направление движению плода [3] .

Среди животного мира реактивное движение встречается у кальмаров, осьминогов, медуз, каракатиц, морских гребешков и других. Перечисленные животные передвигаются, выбрасывая вбираемую ими воду.

Величина реактивной тяги [ править | править код ]

Формула при отсутствии внешних сил [ править | править код ]

Если нет внешних сил, то ракета вместе с выброшенным веществом является замкнутой системой. Импульс такой системы не может меняться во времени.

F → p = m p ⋅ a → = − u → ⋅ Δ m t Δ t >_

=m_

cdot =->cdot >>> , где

m p > — масса ракеты a → > — её ускорение u → >> — скорость истечения газов Δ m t Δ t >>> — расход массы топлива в единицу времени

Поскольку скорость истечения продуктов сгорания (рабочего тела) определяется физико-химическими свойствами компонентов топлива и конструктивными особенностями двигателя, являясь постоянной величиной при не очень больших изменениях режима работы реактивного двигателя, то величина реактивной силы определяется в основном массовым секундным расходом топлива [1] .

Доказательство [ править | править код ]

До начала работы двигателей импульс ракеты и топлива был равен нулю, следовательно, и после включения сумма изменений векторов импульса ракеты и импульса истекающих газов равна нулю: m p ⋅ Δ v → + Δ m t ⋅ u → = 0 cdot Delta >+Delta m_cdot >=0> , где

m p ⋅ Δ v → = − Δ m t ⋅ u → cdot Delta >=-Delta m_cdot >>

Разделим обе части равенства на интервал времени t, в течение которого работали двигатели ракеты:

m p ⋅ Δ v → Δ t = − Δ m t Δ t ⋅ u → cdot >>>=->>cdot >>

Произведение массы ракеты m на ускорение её движения a по определению равно силе, вызывающей это ускорение:

F → p = m p ⋅ a → = − u → ⋅ Δ m t Δ t >_

=m_

cdot =->cdot >>>

Уравнение Мещерского [ править | править код ]

Если же на ракету, кроме реактивной силы F → p >_

> , действует внешняя сила F → >> , то уравнение динамики движения примет вид:

m p ⋅ Δ v → Δ t = F → + F → p ⇔ cdot >>>=>+>_

Leftrightarrow > m p ⋅ Δ v → Δ t = F → + ( − u → ⋅ Δ m t Δ t ) cdot >>>=>+(->cdot >>)>

Формула Мещерского представляет собой обобщение второго закона Ньютона для движения тел переменной массы. Ускорение тела переменной массы определяется не только внешними силами F → >> , действующими на тело, но и реактивной силой F → p >_

> , обусловленной изменением массы движущегося тела:

a → = F → p + F → m p =>_

+>>>>>

Формула Циолковского [ править | править код ]

Применив уравнение Мещерского к движению ракеты, на которую не действуют внешние силы, и проинтегрировав уравнение, получим формулу Циолковского [4] :

m t m = e v → u → >>=e^>>>>

Релятивистское обобщение этой формулы имеет вид:

m t m = ( c → + v → c → − v → ) c → 2 u → >>=left(>+>><>->>>right)^><2>>>> , где c → >> — скорость света.

Тяга самолета. Тяга двигателя самолета. Тяга реактивного двигателя.

Тяга – сила, выработанная двигателем. Она толкает самолет сквозь воздушный поток. Единственное, что противостоит тяге – лобовое сопротивление. В прямолинейном горизонтально установившемся полете они сравнительно равны. Если летчик увеличивает тягу путем добавления оборотов двигателя и сохраняет постоянную высоту, тяга начинает превосходить сопротивление воздуха. Летательный аппарат (ЛА) при этом ускоряется. Очень быстро сопротивление увеличивается и снова уравнивает тягу. ЛА стабилизируется на постоянной высокой скорости. Тяга – один из самых важных факторов для определения скороподъемности самолета, а именно насколько быстро ЛА может подняться на определенную высоту. Вертикальная скорость зависит не от подъемной силы, а от запаса тяги, которым обладает самолет.

Читать еще:  Двигатель асинхронный аирут71в2ухл4 схема подключения

Тяга реактивного двигателя самолета

Сила тяги двигателя, или его движущая сила, равноценна всем силам давления воздуха на внутреннюю поверхность силовой установки. Тяга некоторых видов реактивных двигателей зависит от скорости и высоты полета. Для вычисления силы тяги реактивного двигателя часто приходится определять тягу на конкретной высоте, у земли, на взлете и во время какой-либо скорости. Для ЖРД сила тяги равноценна произведению массы исходящих газов на скорость, с которой они вылетают из сопла двигателя.

Для ВРД (воздушно-реактивный двигатель) сила тяги измеряется как результат массы газов на разность скоростей, а именно скорости воздушной струи, выходящей из сопла двигателя, и скорости поступающего воздуха в двигатель. Проще говоря, данная скорость уравнивается к скорости полета самолета с реактивным двигателем. Тяга ВРД обычно измеряется в тоннах или килограммах. Важным качественным показателем ВРД является его удельная тяга. Для турбореактивного двигателя – тяга, отнесенная к конкретной единице веса воздуха, который проходит через двигатель в секунду. Этот показатель позволяет понять, насколько высока эффективность эксплуатации воздуха в двигателе для образования тяги. Удельная тяга измеряется в килограммах тяги на 1 кг воздуха, расходуемого за секунду. В некоторых случаях применяется другой показатель, который также называется удельной тягой, показывающей отношение количества топлива, которое расходуется, к силе тяги за секунду. Естественно, что чем выше показатель удельной тяги ВРД, тем меньше поперечный вес и размеры самого двигателя.

Показатель полетной или тяговой мощности – это сила, которая задействует реактивный двигатель при конкретной скорости полета. Как правило, измеряется в лошадиных силах. Величина лобовой тяги говорит о степени конструктивного оптимума реактивного двигателя. Лобовая тяга – это отношение наибольшего показателя площади поперечного сечения к тяге. Лобовая тяга равна тяге, в кг поделенной на площадь в метрах квадратных.

В мировой авиации наиболее ценится тот двигатель, который обладает высокой лобовой тягой.

Чем совершеннее ВРД в конструктивном отношении, тем меньший показатель его удельного веса, а именно общий вес двигателя вместе с приборами и обслуживающими агрегатами, поделенный на величину собственной тяги.

Реактивные двигатели, как и тепловые вообще, отличаются друг от друга не только по мощности, весу, тяге и другим показателям. При оценивании ВРД огромную роль играют параметры, которые зависят от собственной экономичности, а именно от КПД (коэффициент полезного действия). Среди данных показателей главным считается удаленный расход топлива на конкретную единицу тяги. Он выражается в килограммах топлива, которое расходуется за час на образование одного килограмма тяги.

Мотор не тянет: полный список причин и что делать

Нюансы эксплуатации

1. Перегруз — одна из наиболее частых причин ухудшения динамики автомобиля

В салоне — пятеро, крышка багажника еле закрылась, да еще и диван на крыше. Ездить с перегрузом не только некомфортно, но и опасно — автомобиль хуже управляется и тормозит, быстрее изнашиваются детали, не исключена их поломка.

А как узнать грузоподъемность автомобиля, чтобы гарантированно не перегружать? Разница между полной и снаряженной массой и будет грузоподъемностью. Полная масса всегда указана в табличке на кузове, а снаряженную можно найти в инструкции. Обычно масса одного человека принимается равной 75 кг. А груз в багажнике — примерно 50–100 кг (если, конечно, не гири везете). Итого — не более 500 кг. А многие легковушки и небольшие кроссоверы поднимают и того меньше — очень часто этим особенно грешат азиатские машины. Порою грузоподъемность составляет лишь 5 человек по 75 кг — и всё…

На верхний багажник автопроизводители обычно разрешают класть не более 50 кг — причем это не плюс, а всё в ту же общую копилку.

Кстати, даже если машина не перегружена, любой предмет на верхнем багажнике резко ухудшает аэродинамику. Именно поэтому установка багажников и боксов рекомендуется только для конкретной поездки. Даже современный автомобиль с двигателем слабее 100 л.с. с холодильником на крыше не поедет быстрее 100 км/ч.

Читать еще:  Что такое prm двигателя

Инструкции к автомобилям не советуют в движении открывать окна. Загрязняется салон, становится бесполезным салонный фильтр, на высоких скоростях появляется сильный шум — и опять-таки ухудшается аэродинамика. Исследования показывают, что сопротивление автомобиля с открытыми окнами увеличивает расход топлива (читай: снижает мощность) на 10–15%.

Погода и природа

2. Дождь

В дождь ухудшается аэродинамика и увеличивается сопротивление качению. Под проливным дождем плотность самой среды, сквозь которую продирается автомобиль, становится намного выше: ведь вода плотнее воздуха в 800 раз. Лично приходилось наблюдать, как в сильнейший ливень автомобиль В‑класса с 85‑сильным двигателем отказывался ехать быстрее 65 км/ч.

3. Ветер

Если скорость встречного ветра составляет 20 м/с, до трети мощности ­ мотора (в зависимости от скорости автомобиля) уходит на преодоление сопротивления воздуха. И сильный боковой ветер ухудшает динамику — особенно кроссоверов и минивэнов, у которых большая площадь поперечного сечения.

4. Высокогорье

Чем выше забираетесь в горы, тем больше падает тяга. Причина — в худшем наполнении цилиндров из-за меньшей плотности воздуха на высоте.

Каждые 1000 м над уровнем моря отбирают у атмосферного двигателя около 10% мощности. Выходит, 100‑сильный мотор на четырехтысячном перевале будет ­выдавать меньше 70 л.с.

Современные наддувные моторы чувствуют себя в горах лучше потому, что турбокомпрессоры рассчитывают на избыточную производительность, чтобы обеспечить широкую полку крутящего момента. В горах эта полка сдвинется в сторону более высоких оборотов, но на мощностных режимах мотор будет тянуть хорошо.

Ходовая часть

5. Неисправное сцепление

Буксует сцепление? Это означает, что энергия от мотора только частично доходит до колес. Тяните до ближайшего сервиса — в лучшем случае обойдетесь регулировкой, в худшем — заменой сцепления.

Сцепление может буксовать не только у автомобилей с механической коробкой, но и с роботом. Любопытно, что буксуют и автоматические коробки. В классическом автомате или вариаторе может барахлить блокировка гидротрансформатора. И там, и там могут проскальзывать фрикционы, а у вариатора еще и ремень. И блокировки гидротрансформаторов, и приводы сжатия фрикционов и подачей давления для управления конусами иногда сбоят из-за неисправных «мозгов» или исполнительных механизмов.

6. Спустили шины, сбились углы установки колес, прихватывают тормоза

При пониженном давлении в шинах мотору приходится существенно тяжелее, ведь автомобиль хуже катится. Невидимая сила удерживает автомобиль, если углы установки колес сбились или колесо прихватывают тормозные механизмы. С тормозами шутки плохи, поэтому лучше побыстрее отремонтировать их. Да и расходы на запчасти и работы быстро отобьются — исчезнет надобность то и дело покупать новые колодки и постоянно переплачивать за бензин.

Двигатель

7. Плохой бензин

Чаще всего в потере мощности виновато топливо. Например, если заправились бензином с низким октановым числом. Выход из этой ситуации простой — на ближайшей АЗС залейте бак до полного хорошим ­бензином.

8. Неисправности топливной системы

Впрочем, топливо может быть и нормального качества, а причины кроются в неисправностях топливной системы. Например, недостаточно давление топлива в магистрали из-за засорения на пути от бака к двигателю (входная сетка топливного модуля или топливный фильтр) или барахлит бензонасос (например, вследствие окисления проводки). Реже это происходит из-за неисправного регулятора давления или пережатого топливопровода. Возможно, засорились форсунки. Для начала попробуйте почистить и проверить на стенде производительность инжекторов. Не помогло — замена.

9. Барахлят свечи или система зажигания

Плохое состояние свечей может убавить мотору прыти. Не замененные в срок свечи порой ведут к пробою катушки зажигания, а ее замена гораздо дороже, чем комплект свечей.

10. Подсос воздуха

Если идет подсос воздуха в обход датчика массового расхода воздуха, «мозги» неправильно рассчитывают состав смеси и, соответственно, мотор будет тянуть хуже. Кроме того, в двигатель засасывается грязный воздух (ведь ДМРВ стоит после воздушного фильтра), а посторонние частицы быстро изнашивает двигатель. Чрезмерно засоренный воздушный фильтр перекрывает поток воздуха, тем самым ограничивая мощность мотора.

11. Неисправность акселератора

Бывает, что вследствие неисправности привода акселератора заслонка открывается не полностью. При тросовом приводе заслонки его необходимо отрегулировать.

12. Проблемы в системе выпуска

Система выпуска часто повреждается из-за контакта с дорожным препятствием. Обломки каталитического нейтрализатора могут частично перекрыть проход выпускным газам, а из-за противодавления упадет мощность мотора. Кроме того, возможен заброс частиц в двигатель, что приведет к задирам цилиндропоршневой группы и дорогостоящему ремонту.

Читать еще:  Bmw f10 двигатели характеристики
13. Неисправная электроника

Мотор при отказе некоторых датчиков системы управления переходит в аварийный режим. Выдавать заявленные характеристики он уже не сможет, его мощность снизится. На большинство неисправностей система отреагирует включением сигнализатора Check Engine. При первой возможности надо продиагностировать систему на сервисе или самостоятельно — например, с помощью сканера ELM 327.

14. Износ ЦПГ, прогар клапанов, зазоры в приводе ГРМ

Тянуть хуже двигатель может из-за износа цилиндропоршневой группы или прогара клапана. Иногда достаточно просто отрегулировать зазоры в приводе ГРМ.

15. Перегрев

При перегреве падает плотность воздушного заряда, управляющая мотором электроника ограничивает мощность, а критическое уменьшение зазоров повышает трение. Тут не просто мотор тянуть будет хуже — так и клин словить недолго. Поэтому немедленно остановитесь и устраните перегрев.

Наши рекомендации

Если не касаться природно-дорожных проблем типа сильного дождя или дороги с плохим покрытием, то можно сделать простой вывод. Как правило, причины потери мощности не являются неожиданными. Компрессия снижается постепенно, воздушный фильтр засоряется не мгновенно, а форсунки не помирают в одночасье. Это — лишнее напоминание о том, что техническое обслуживание автомобиля должно производиться не по принципу «от поломки до поломки», а регулярно и со своевременной заменой тех деталей и узлов, которым вышел срок.

Для нового самолета МС-21 сертифицирован российский двигатель

Росавиация выдала сертификат типа на российский авиадвигатель ПД-14, сообщила пресс-служба Минпромторга. Это основной документ для авиатехники, он означает, что изделие соответствует нормам летной годности и может безопасно эксплуатироваться.

Это первый гражданский турбореактивный авиадвигатель, созданный в России, приводятся в релизе слова министра промышленности Дениса Мантурова. Его разработку с 2008 г. вел пермский завод «Авиадвигатель», производство планируется на Пермском моторном заводе. Оба предприятия входят в Объединенную двигателестроительную корпорацию (ОДК), которая, в свою очередь, принадлежит госкорпорации «Ростех». На программу ПД-14 потрачено около 70 млрд руб., в основном это бюджетные средства, говорят два человека, близких к принадлежащей государству Объединенной авиастроительной корпорации (ОАК). ОАК разрабатывает среднемагистральный самолет МС-21, для которого и создан ПД-14.

МС-21 с 2017 г. проходит летные испытания с двигателем PW1400G канадской компании Pratt & Whitney. Он был сертифицирован в 2016 г. Старт коммерческих поставок МС-21 авиакомпаниям запланирован на начало 2020 г., самолет будет предлагаться заказчикам с двумя вариантами двигателей на выбор – PW1400G и ПД-14. Возможность выбора двигателя – одно из конкурентных преимуществ МС-21, рассказывал «Ведомостям» президент ОАК Юрий Слюсарь. ПД-14 будет стоить дешевле, чем PW1400G, говорил он, не уточняя деталей.

В 2019 г. планируется валидировать сертификат типа ПД-14 в Европейском агентстве авиационной безопасности (EASA), сообщает Минпромторг. Это позволит экспортировать двигатель и самолеты, на которые он установлен. Сейчас уже изготовлено 13 опытных двигателей и ведется изготовление еще пяти по контракту с ОАК для испытаний на самолете МС-21, сказал представитель ОДК. Цену двигателя он не раскрывает.

«Сертификация ПД-14, несомненно, большой шаг вперед для отечественного двигателестроения, – говорит партнер консалтинговой компании Arthur D Little Артем Малков. – Теперь главные вызовы для проекта – сертификация в Европе (а Россия никогда не сертифицировала авиадвигатели, и сейчас трудно предсказать, сколько времени это займет) и создание эффективной системы послепродажного обслуживания двигателя, чего тоже раньше не делали». Успех ПД-14 будет во многом зависеть от успеха МС-21, добавляет Малков.

Концепция базового газогенератора, реализованная при проектировании двигателя, позволит разрабатывать на его базе целое семейство новых изделий в диапазоне тяги от 9 до 18 т, говорит представитель ОДК. Компания уже сформулировала технические предложения по ряду двигателей: ПД-7 для ближнемагистрального SSJ100 (сейчас на нем устанавливается французско-российский двигатель Sam146), ПД-10В для замены украинского Д-136 на вертолете Ми-26, одну из модификаций ПД-14 планируется установить на разрабатываемом военно-транспортном самолете Ил-276.

Всего ОАК получила твердые заказы на 175 самолетов МС-21. Крупнейшими заказчиками самолета МС-21 из авиакомпаний являются «Аэрофлот» (заказал 50) и Red Wings (16). Контрольный пакет «Аэрофлота» принадлежит государству, Red Wings на 100% принадлежит лизинговой компании «Ильюшин финанс», которая контролируется ОАК. «Аэрофлот» заказал самолеты с двигателем PW1400G, но начиная с 26-го судна есть опция поменять его на ПД-14. Red Wings тоже заказала с канадскими двигателями, но с опцией смены на российские.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector