ภายใต้การเคลื่อนที่ของเครื่องบินเจ็ทเป็นที่เข้าใจกันว่าส่วนหนึ่งของมันถูกแยกออกจากร่างกายด้วยความเร็วที่แน่นอน แรงที่เกิดขึ้นกระทำเอง กล่าวอีกนัยหนึ่ง เธอขาดการติดต่อกับร่างกายภายนอกแม้แต่น้อย
เจ็ตขับเคลื่อนในธรรมชาติ
ช่วงปิดเทอมฤดูร้อนที่ภาคใต้ พวกเราแทบทุกคนว่ายน้ำในทะเลเจอแมงกะพรุน แต่มีเพียงไม่กี่คนที่คิดว่าสัตว์เหล่านี้เคลื่อนไหวในลักษณะเดียวกับเครื่องยนต์ไอพ่น หลักการทำงานในลักษณะของหน่วยดังกล่าวสามารถสังเกตได้เมื่อเคลื่อนย้ายแพลงก์ตอนทางทะเลและตัวอ่อนแมลงปอบางชนิด นอกจากนี้ ประสิทธิภาพของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังเหล่านี้มักจะสูงกว่าวิธีการทางเทคนิค
ใครสามารถสาธิตการทำงานของเครื่องยนต์ไอพ่นได้บ้าง? ปลาหมึก ปลาหมึก และปลาหมึก การเคลื่อนไหวที่คล้ายคลึงกันนี้เกิดจากหอยทะเลหลายชนิด ยกตัวอย่างปลาหมึก เธอเอาน้ำเข้าไปในช่องเหงือกของเธอแล้วเหวี่ยงมันออกทางกรวยอย่างแรง ซึ่งเธอหันไปทางด้านหลังหรือด้านข้าง โดยที่หอยสามารถเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่ถูกต้อง
หลักการทำงานของเครื่องยนต์ไอพ่นยังสามารถสังเกตได้เมื่อเคลื่อนน้ำมันหมู สัตว์ทะเลชนิดนี้จะพาน้ำเข้าไปในโพรงกว้าง หลังจากนั้น กล้ามเนื้อของร่างกายจะหดตัว ดันของเหลวออกทางรูด้านหลัง ปฏิกิริยาของไอพ่นที่เกิดขึ้นทำให้ไขเคลื่อนที่ไปข้างหน้า
ขีปนาวุธทะเล
แต่ปลาหมึกมีความสมบูรณ์แบบที่สุดในการนำทางด้วยเจ็ท แม้แต่รูปร่างของจรวดเองก็ดูเหมือนว่าจะคัดลอกมาจากสัตว์ทะเลชนิดนี้โดยเฉพาะ เมื่อเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำ ปลาหมึกจะงอครีบรูปเพชรเป็นระยะ แต่เขาต้องใช้ "เครื่องยนต์ไอพ่น" ของเขาเอง หลักการทำงานของกล้ามเนื้อและร่างกายทั้งหมดของเขานั้นคุ้มค่าที่จะพิจารณาในรายละเอียดเพิ่มเติม
ปลาหมึกมีเสื้อคลุมแปลกๆ. นี่คือเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อที่ล้อมรอบร่างกายของเขาจากทุกด้าน ในระหว่างการเคลื่อนไหว สัตว์จะดูดน้ำปริมาณมากเข้าไปในเสื้อคลุมนี้ โดยพ่นไอพ่นออกมาอย่างรวดเร็วผ่านหัวฉีดแคบพิเศษ การกระทำดังกล่าวทำให้ปลาหมึกสามารถกระตุกถอยหลังด้วยความเร็วสูงถึงเจ็ดสิบกิโลเมตรต่อชั่วโมง ระหว่างการเคลื่อนไหว สัตว์จะรวบรวมหนวดทั้งสิบของมันเป็นมัด ซึ่งทำให้ร่างกายมีรูปร่างเพรียวบาง หัวฉีดมีวาล์วพิเศษ สัตว์หมุนด้วยความช่วยเหลือของกล้ามเนื้อหดตัว สิ่งนี้ทำให้สัตว์ทะเลเปลี่ยนทิศทางได้ หนวดของมันเล่นบทบาทของพวงมาลัยในระหว่างการเคลื่อนไหวของปลาหมึก พระองค์ทรงนำพวกเขาไปทางซ้ายหรือขวาลงขึ้นไป หลบหลีกการชนกับสิ่งกีดขวางต่างๆ ได้อย่างง่ายดาย
มีปลาหมึกสายพันธุ์หนึ่ง (stenoteuthys) ซึ่งครองตำแหน่งนักบินที่ดีที่สุดในบรรดาหอย อธิบายหลักการทำงานของเครื่องยนต์ไอพ่น - และคุณจะเข้าใจว่าทำไมการไล่ตามปลา บางครั้งสัตว์ตัวนี้จึงกระโดดขึ้นจากน้ำ แม้กระทั่งการขึ้นไปบนดาดฟ้าเรือที่แล่นข้ามมหาสมุทร มันเกิดขึ้นได้อย่างไร? ปลาหมึกนำร่องที่อยู่ในองค์ประกอบน้ำจะพัฒนาแรงขับเจ็ทสูงสุดสำหรับเขา ซึ่งช่วยให้เขาบินเหนือคลื่นได้ไกลถึงห้าสิบเมตร
ถ้าพิจารณาเป็นเครื่องยนต์ไอพ่น หลักการทำงานของสัตว์ตัวไหนจะกล่าวถึงมากกว่านี้? เหล่านี้คือได้อย่างรวดเร็วก่อนปลาหมึกยักษ์ นักว่ายน้ำของพวกเขาไม่เร็วเท่าปลาหมึก แต่ในกรณีที่เกิดอันตรายแม้แต่นักวิ่งที่เก่งที่สุดก็สามารถอิจฉาความเร็วของพวกเขาได้ นักชีววิทยาที่ศึกษาการย้ายถิ่นของปลาหมึกพบว่าพวกมันเคลื่อนไหวเหมือนเครื่องยนต์ไอพ่นทำงาน
สัตว์ที่มีน้ำพุ่งออกมาจากกรวยแต่ละตัวจะเหวี่ยงสองหรือสองเมตรครึ่ง ในเวลาเดียวกัน ปลาหมึกยักษ์ก็แหวกว่ายไปข้างหลัง
ตัวอย่างอื่นๆ ของระบบขับเคลื่อนไอพ่น
มีจรวดอยู่ในโลกของพืช หลักการของเครื่องยนต์ไอพ่นสามารถสังเกตได้เมื่อ "แตงกวาบ้า" แม้จะแตะเบา ๆ แต่ก้านก็กระเด้งออกจากก้านด้วยความเร็วสูง ในขณะเดียวกันก็ปฏิเสธของเหลวเหนียวที่มีเมล็ดไปด้วย ในเวลาเดียวกัน ตัวอ่อนในครรภ์เองก็บินไปในระยะทางไกล (สูงสุด 12 เมตร) ไปในทิศทางตรงกันข้าม
หลักการของเครื่องยนต์ไอพ่นก็สังเกตได้ขณะอยู่บนเรือ หากโยนก้อนหินหนักลงไปในน้ำในทิศทางใดทิศทางหนึ่งการเคลื่อนไหวจะเริ่มในทิศทางตรงกันข้าม หลักการทำงานของเครื่องยนต์จรวดก็เหมือนกัน มีเพียงก๊าซที่ใช้แทนหินเท่านั้น พวกเขาสร้างแรงปฏิกิริยาที่ให้การเคลื่อนไหวทั้งในอากาศและในพื้นที่หายาก
การเดินทางที่แสนวิเศษ
มนุษย์ใฝ่ฝันที่จะบินไปในอวกาศมานานแล้ว นี่เป็นหลักฐานจากผลงานของนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ซึ่งเสนอวิธีการที่หลากหลายเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ ตัวอย่างเช่น Cyrano de Bergerac วีรบุรุษแห่งเรื่องราวของนักเขียนชาวฝรั่งเศสชื่อ Hercule Savignin ไปถึงดวงจันทร์บนเกวียนเหล็กซึ่งมีแม่เหล็กแรงสูงถูกโยนขึ้นอย่างต่อเนื่อง Munchausen ที่มีชื่อเสียงก็มาถึงดาวเคราะห์ดวงเดียวกัน ก้านถั่วยักษ์ช่วยให้เขาเดินทาง
การขับเคลื่อนของเครื่องบินเจ็ทถูกใช้ในจีนตั้งแต่ช่วงสหัสวรรษแรกก่อนคริสต์ศักราช ในเวลาเดียวกัน หลอดไม้ไผ่ซึ่งเต็มไปด้วยดินปืน ทำหน้าที่เป็นจรวดเพื่อความสนุกสนาน อีกอย่าง โครงการรถคันแรกในโลกของเราที่สร้างโดย Newton ก็ใช้เครื่องยนต์ไอพ่นด้วย
ประวัติการก่อตั้ง RD
เฉพาะวันที่ 19 ค. ความฝันของมนุษยชาติในอวกาศเริ่มได้รับคุณสมบัติที่เป็นรูปธรรม ท้ายที่สุด ในศตวรรษนี้เองที่นักปฏิวัติชาวรัสเซีย N. I. Kibalchich ได้สร้างโครงการแรกของโลกเกี่ยวกับเครื่องบินที่มีเครื่องยนต์ไอพ่น เอกสารทั้งหมดถูกวาดขึ้นโดย Narodnaya Volya ในคุกซึ่งเขาจบลงด้วยการพยายามลอบสังหาร Alexander แต่น่าเสียดายที่วันที่ 1881-03-04Kibalchich ถูกประหารชีวิต และความคิดของเขาไม่พบการนำไปปฏิบัติจริง
ต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย K. E. Tsiolkovsky เสนอแนวคิดในการใช้จรวดเพื่อบินสู่อวกาศ เป็นครั้งแรกที่งานของเขาซึ่งมีคำอธิบายเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุมวลแปรผันในรูปแบบของสมการทางคณิตศาสตร์ถูกตีพิมพ์ในปี 1903 ต่อมานักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาโครงร่างของเครื่องยนต์ไอพ่นที่ขับเคลื่อนด้วยเชื้อเพลิงเหลว
นอกจากนี้ Tsiolkovsky ยังได้ประดิษฐ์จรวดหลายขั้นตอนและเสนอแนวคิดในการสร้างเมืองในอวกาศจริงในวงโคจรใกล้โลก Tsiolkovsky พิสูจน์ได้อย่างน่าเชื่อถือว่าวิธีเดียวสำหรับการบินในอวกาศคือจรวด นั่นคืออุปกรณ์ที่ติดตั้งเครื่องยนต์ไอพ่นเติมเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์ มีเพียงจรวดดังกล่าวเท่านั้นที่สามารถเอาชนะแรงโน้มถ่วงและบินเหนือชั้นบรรยากาศของโลกได้
สำรวจอวกาศ
บทความโดย Tsiolkovsky ซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร "Scientific Review" ได้สร้างชื่อเสียงให้กับนักวิทยาศาสตร์ในฐานะนักฝัน ไม่มีใครเอาจริงเอาจังกับการโต้แย้งของเขา
ความคิดของ Tsiolkovsky ถูกนำไปใช้โดยนักวิทยาศาสตร์โซเวียต นำโดย Sergei Pavlovich Korolev พวกเขาเปิดตัวดาวเทียม Earth เทียมดวงแรก เมื่อวันที่ 4 ตุลาคม พ.ศ. 2500 เครื่องมือนี้ถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรโดยจรวดที่มีเครื่องยนต์ไอพ่น งานของ RD ขึ้นอยู่กับการแปลงพลังงานเคมีซึ่งเชื้อเพลิงจะถ่ายเทไปยังไอพ่นแก๊สและเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ ในกรณีนี้ จรวดจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามทิศทาง
เครื่องยนต์ไอพ่นซึ่งมีการใช้งานมาหลายปีแล้ว พบว่าไม่เพียงแต่นำไปใช้ในอวกาศเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในด้านการบินด้วย แต่ที่สำคัญที่สุดคือใช้ยิงจรวด ท้ายที่สุด มีเพียง RD เท่านั้นที่สามารถย้ายอุปกรณ์ในพื้นที่ที่ไม่มีสื่อ
เครื่องยนต์เจ็ทเหลว
ผู้ที่ยิงปืนหรือเพียงแค่ดูกระบวนการนี้จากด้านข้างจะรู้ว่ามีแรงที่จะผลักถังกลับอย่างแน่นอน ยิ่งกว่านั้นด้วยค่าใช้จ่ายที่มากขึ้นผลตอบแทนจะเพิ่มขึ้นอย่างแน่นอน เครื่องยนต์ไอพ่นทำงานในลักษณะเดียวกัน หลักการทำงานคล้ายกับการดันถังกลับภายใต้การกระทำของไอพ่นของก๊าซร้อน
สำหรับจรวดนั้น กระบวนการจุดไฟของส่วนผสมจะค่อยๆ และต่อเนื่อง นี่คือเครื่องยนต์เชื้อเพลิงแข็งที่ง่ายที่สุด เขาเป็นที่รู้จักกันดีในหมู่นักทำโมเดลจรวดทุกคน
ในเครื่องยนต์ไอพ่นที่ขับเคลื่อนด้วยเชื้อเพลิงเหลว (LPRE) ส่วนผสมที่ประกอบด้วยเชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์ถูกใช้เพื่อสร้างของเหลวทำงานหรือเจ็ทผลัก สุดท้ายตามกฎคือกรดไนตริกหรือออกซิเจนเหลว เชื้อเพลิงใน LRE เป็นน้ำมันก๊าด
หลักการทำงานของเครื่องยนต์ไอพ่นซึ่งอยู่ในตัวอย่างแรกนั้นได้รับการอนุรักษ์มาจนถึงทุกวันนี้ ตอนนี้ใช้ไฮโดรเจนเหลวเท่านั้น เมื่อสารนี้ถูกออกซิไดซ์ แรงกระตุ้นจำเพาะจะเพิ่มขึ้น 30% เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์จรวดขับเคลื่อนด้วยของเหลวเครื่องแรก น่าบอกว่าแนวคิดเรื่องการใช้ไฮโดรเจนคือเสนอโดย Tsiolkovsky เอง อย่างไรก็ตาม ความยากลำบากในการทำงานกับสารที่ระเบิดได้มากในขณะนั้นก็ไม่สามารถผ่านได้
หลักการทำงานของเครื่องยนต์ไอพ่นคืออะไร? เชื้อเพลิงและตัวออกซิไดเซอร์เข้าสู่ห้องทำงานจากถังแยก ถัดไป ส่วนประกอบจะถูกแปลงเป็นส่วนผสม มันแผดเผา ปล่อยความร้อนมหาศาลออกมาภายใต้แรงกดดันจากบรรยากาศหลายสิบบรรยากาศ
ส่วนประกอบเข้าสู่ห้องทำงานของเครื่องยนต์ไอพ่นในรูปแบบต่างๆ สารออกซิไดซ์ถูกแนะนำที่นี่โดยตรง แต่เชื้อเพลิงเดินทางในเส้นทางที่ยาวกว่าระหว่างผนังห้องและหัวฉีด ที่นี่ได้รับความร้อนและมีอุณหภูมิสูงอยู่แล้วและถูกโยนเข้าไปในเขตการเผาไหม้ผ่านหัวฉีดจำนวนมาก นอกจากนี้ เครื่องบินไอพ่นที่เกิดจากหัวฉีดจะแตกออกและให้เครื่องบินมีช่วงเวลาผลัก นี่คือวิธีที่คุณสามารถบอกได้ว่าเครื่องยนต์ไอพ่นมีหลักการทำงานอย่างไร (โดยสังเขป) คำอธิบายนี้ไม่ได้กล่าวถึงองค์ประกอบหลายอย่าง หากปราศจากการดำเนินการของ LRE จะเป็นไปไม่ได้ รวมถึงคอมเพรสเซอร์ที่จำเป็นในการสร้างแรงดันที่จำเป็นสำหรับการฉีด วาล์ว กังหันจ่าย ฯลฯ
การใช้งานสมัยใหม่
แม้ว่าการทำงานของเครื่องยนต์เจ็ทจะต้องใช้เชื้อเพลิงจำนวนมาก แต่เครื่องยนต์จรวดก็ยังคงให้บริการผู้คนในปัจจุบัน พวกมันถูกใช้เป็นเครื่องยนต์ขับเคลื่อนหลักในยานส่ง เช่นเดียวกับเครื่องยนต์แบ่งสำหรับยานอวกาศและสถานีโคจรต่างๆ ในการบินมีการใช้ทางขับประเภทอื่นซึ่งมีลักษณะการทำงานแตกต่างกันเล็กน้อยและออกแบบ
การพัฒนาการบิน
ตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 จนถึงการระบาดของสงครามโลกครั้งที่สอง ผู้คนบินด้วยเครื่องบินที่ขับเคลื่อนด้วยใบพัดเท่านั้น อุปกรณ์เหล่านี้ติดตั้งเครื่องยนต์สันดาปภายใน อย่างไรก็ตามความคืบหน้าไม่หยุดนิ่ง ด้วยการพัฒนา ทำให้มีความจำเป็นต้องสร้างเครื่องบินที่ทรงพลังและรวดเร็วยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม ที่นี่ผู้ออกแบบเครื่องบินต้องเผชิญกับปัญหาที่ดูเหมือนแก้ไม่ตก ความจริงก็คือแม้จะมีกำลังเครื่องยนต์เพิ่มขึ้นเล็กน้อย แต่มวลของเครื่องบินก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก อย่างไรก็ตาม แฟรงค์ วิล ชาวอังกฤษได้ค้นพบทางออกจากสถานการณ์ที่สร้างขึ้น เขาสร้างเครื่องยนต์ใหม่ที่เรียกว่าเจ็ต สิ่งประดิษฐ์นี้เป็นแรงผลักดันอันทรงพลังในการพัฒนาการบิน
หลักการทำงานของเครื่องยนต์เครื่องบินไอพ่นคล้ายกับการทำงานของท่อดับเพลิง สายยางมีปลายเรียว น้ำไหลออกทางช่องแคบๆ ทำให้ความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างมาก แรงดันย้อนกลับที่เกิดขึ้นในกรณีนี้นั้นรุนแรงมากจนนักดับเพลิงแทบจะจับสายยางไว้ในมือไม่ได้ พฤติกรรมของน้ำนี้สามารถอธิบายหลักการทำงานของเครื่องยนต์เครื่องบินไอพ่นได้
ทางขับตามเส้นทาง
เครื่องยนต์เจ็ทประเภทนี้ง่ายที่สุด คุณสามารถจินตนาการได้ในรูปแบบของท่อที่มีปลายเปิดซึ่งติดตั้งบนระนาบที่กำลังเคลื่อนที่ ด้านหน้าของส่วนตัดขวางจะขยายออก ด้วยการออกแบบนี้ อากาศที่เข้ามาจะลดความเร็วลงและแรงดันเพิ่มขึ้น จุดที่กว้างที่สุดของท่อดังกล่าวคือห้องเผาไหม้ นี่คือที่ที่เชื้อเพลิงถูกฉีดแล้วเผา กระบวนการดังกล่าวก่อให้เกิดความร้อนของก๊าซที่เกิดขึ้นและการขยายตัวที่แข็งแกร่ง ทำให้เกิดแรงขับของเครื่องยนต์ไอพ่น มันถูกผลิตโดยก๊าซชนิดเดียวกันทั้งหมดเมื่อมันระเบิดออกด้วยแรงจากปลายแคบของท่อ แรงผลักดันที่ทำให้เครื่องบินบินได้
ปัญหาในการใช้งาน
เครื่องยนต์ Sramjet มีข้อเสียอยู่บ้าง พวกเขาสามารถทำงานบนเครื่องบินที่กำลังเคลื่อนที่เท่านั้น เครื่องบินที่จอดนิ่งไม่สามารถเปิดใช้งานโดยทางขับขับตรง ในการยกเครื่องบินดังกล่าวขึ้นไปในอากาศ จำเป็นต้องมีเครื่องยนต์สตาร์ทอื่นๆ
การแก้ปัญหา
หลักการทำงานของเครื่องยนต์เจ็ทของเครื่องบินประเภท turbojet ซึ่งปราศจากข้อบกพร่องของทางขับแบบไหลตรง ทำให้นักออกแบบเครื่องบินสามารถสร้างเครื่องบินที่ทันสมัยที่สุดได้ สิ่งประดิษฐ์นี้ทำงานอย่างไร
องค์ประกอบหลักในเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ทคือกังหันก๊าซ ด้วยความช่วยเหลือของเครื่องอัดอากาศจะเปิดใช้งานโดยส่งอากาศอัดไปยังห้องพิเศษ ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการเผาไหม้เชื้อเพลิง (โดยปกติคือน้ำมันก๊าด) จะตกลงบนใบพัดของกังหันซึ่งขับเคลื่อนด้วย นอกจากนี้ การไหลของก๊าซอากาศผ่านเข้าไปในหัวฉีด ซึ่งจะเร่งความเร็วด้วยความเร็วสูงและสร้างแรงผลักของไอพ่นขนาดใหญ่
เพิ่มพลัง
แรงผลักปฏิกิริยาสามารถเพิ่มขึ้นอย่างมากในระยะเวลาอันสั้น ด้วยเหตุนี้จึงใช้ Afterburning เป็นการฉีดเชื้อเพลิงเพิ่มเติมเข้าไปในกระแสก๊าซที่ออกจากกังหัน ออกซิเจนที่ไม่ได้ใช้ในกังหันมีส่วนทำให้เกิดการเผาไหม้ของน้ำมันก๊าด ซึ่งจะเป็นการเพิ่มแรงขับของเครื่องยนต์ ที่ความเร็วสูงมูลค่าเพิ่มขึ้นถึง 70% และที่ความเร็วต่ำ - 25-30%
