|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
LỊCH SỬ CÔNG NGHỆ, CÔNG NGHỆ, ĐỐI TƯỢNG QUA CHÚNG TÔI
Máy bay phản lực. Lịch sử phát minh và sản xuất
Cẩm nang / Lịch sử của công nghệ, kỹ thuật, các đối tượng xung quanh chúng ta Máy bay phản lực - máy bay được đẩy bằng động cơ phản lực không khí (động cơ phản lực, động cơ phản lực, động cơ phản lực xung, động cơ nhiên liệu lỏng, v.v.) hoặc động cơ tên lửa. Máy bay phản lực là cơ sở của hàng không dân dụng và quân sự hiện đại.
Hàng không Turbojet có nguồn gốc từ Chiến tranh thế giới thứ hai, khi đạt đến giới hạn hoàn thiện của loại máy bay dẫn động bằng cánh quạt trước đây được trang bị động cơ đốt trong. Mỗi năm cuộc đua về tốc độ ngày càng trở nên khó khăn hơn, vì ngay cả khi tốc độ tăng nhẹ cũng cần thêm hàng trăm mã lực của động cơ và tự động dẫn đến trọng lượng của máy bay. Trung bình, công suất tăng thêm 1 mã lực. dẫn đến khối lượng của hệ thống đẩy (bản thân động cơ, cánh quạt và các thiết bị phụ) tăng trung bình 1 kg. Các tính toán đơn giản cho thấy trên thực tế không thể chế tạo ra một máy bay chiến đấu có động cơ cánh quạt với tốc độ 1000 km / h. Công suất động cơ yêu cầu 12000 mã lực chỉ có thể đạt được với trọng lượng động cơ khoảng 6000 kg. Trong tương lai, việc gia tăng tốc độ hơn nữa sẽ dẫn đến sự thoái hóa của các máy bay chiến đấu, biến chúng thành những phương tiện chỉ có khả năng mang theo mình. Không còn chỗ cho vũ khí, thiết bị vô tuyến, áo giáp và nhiên liệu trên tàu. Nhưng ngay cả ở mức giá này, nó không thể có được một tốc độ tăng lớn. Một động cơ nặng hơn làm tăng trọng lượng tổng thể của chiếc xe, điều này buộc diện tích cánh tăng lên, điều này dẫn đến tăng lực cản khí động học của chúng, để khắc phục điều này cần phải tăng công suất động cơ. Do đó, vòng tròn đã được đóng lại và tốc độ theo thứ tự 850 km / h hóa ra là mức tối đa có thể đối với một máy bay có động cơ piston. Chỉ có một cách thoát khỏi tình huống luẩn quẩn này - đó là cần phải tạo ra một thiết kế mới về cơ bản của động cơ máy bay, được thực hiện khi máy bay phản lực thay thế máy bay piston. Nguyên lý hoạt động của động cơ phản lực đơn giản có thể hiểu được nếu chúng ta xem xét hoạt động của vòi chữa cháy. Nước có áp suất được cung cấp qua một ống dẫn đến vòi và chảy ra khỏi nó. Phần bên trong của đầu ống nhỏ dần về phía cuối, và do đó tia nước chảy ra có tốc độ cao hơn trong ống mềm. Lực của áp lực ngược (phản lực) trong trường hợp này rất lớn nên lính cứu hỏa thường phải dùng hết sức lực của mình để giữ vòi theo hướng cần thiết. Nguyên tắc tương tự có thể được áp dụng cho động cơ máy bay. Động cơ phản lực đơn giản nhất là ramjet.
Hãy tưởng tượng một đường ống có hai đầu hở được gắn trên một chiếc máy bay đang chuyển động. Phần phía trước của đường ống dẫn không khí đi vào do chuyển động của máy bay, có tiết diện bên trong mở rộng. Do sự giãn nở của đường ống, tốc độ của không khí đi vào nó giảm, và áp suất tăng lên tương ứng. Chúng ta hãy giả sử rằng trong phần mở rộng, nhiên liệu được phun vào và đốt cháy vào dòng không khí. Phần này của đường ống có thể được gọi là buồng đốt. Các chất khí được nung nóng nhanh chóng nở ra và thoát ra ngoài qua một vòi phun tia thu hẹp với tốc độ lớn hơn nhiều lần so với tốc độ của dòng không khí ở lối vào. Sự gia tăng tốc độ này tạo ra một lực đẩy đẩy máy bay về phía trước. Dễ dàng nhận thấy rằng một động cơ như vậy chỉ có thể hoạt động nếu nó chuyển động trong không khí với một tốc độ đáng kể, nhưng nó không thể hoạt động khi nó không chuyển động. Máy bay có động cơ như vậy phải được phóng từ máy bay khác hoặc được tăng tốc bằng động cơ khởi động đặc biệt. Nhược điểm này được khắc phục ở động cơ tuốc bin phản lực phức tạp hơn.
Phần tử quan trọng nhất của động cơ này là tuabin khí (6), dẫn động máy nén khí (2) ngồi trên cùng một trục với nó. Không khí đi vào động cơ đầu tiên được nén trong bộ khuếch tán đầu vào (1), sau đó trong máy nén hướng trục (2) và sau đó đi vào buồng đốt (3). Nhiên liệu thường là dầu hỏa, được phun vào buồng đốt thông qua vòi phun. Từ buồng đốt, các sản phẩm cháy, nở ra, trước hết đến các cánh của tuabin khí, làm cho nó quay, rồi đến vòi phun (7), trong đó chúng được tăng tốc đến tốc độ rất cao. Tua bin khí chỉ sử dụng một phần nhỏ năng lượng của phản lực khí-khí. Phần còn lại của khí sẽ tạo ra một lực đẩy phản ứng, xảy ra do dòng sản phẩm cháy từ vòi phun ra với tốc độ cao. Lực đẩy của động cơ tuốc bin phản lực có thể được tăng lên, tức là tăng lên trong một khoảng thời gian ngắn, theo nhiều cách khác nhau. Ví dụ, điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng cái gọi là đốt cháy sau (trong trường hợp này, nhiên liệu được bơm thêm vào dòng khí phía sau tuabin, dòng khí này cháy do oxy không được sử dụng trong buồng đốt). Quá trình đốt cháy sau khi đốt cháy cũng có thể làm tăng lực đẩy của động cơ lên 25-30% ở tốc độ thấp và lên đến 70% ở tốc độ cao trong thời gian ngắn. Động cơ tuabin khí, bắt đầu từ năm 1940, đã tạo ra một cuộc cách mạng thực sự trong công nghệ hàng không, nhưng những phát triển đầu tiên trong việc tạo ra chúng đã xuất hiện trước đó mười năm. Frank Whittle được coi là cha đẻ của động cơ phản lực. Trở lại năm 1928, khi còn là sinh viên trường Hàng không Cranwell, Whittle đã đề xuất thiết kế đầu tiên của động cơ phản lực được trang bị tuabin khí. Năm 1930, ông nhận được bằng sáng chế cho nó. Nhà nước lúc đó không quan tâm đến diễn biến của nó. Nhưng Whittle đã nhận được sự giúp đỡ từ một số công ty tư nhân, và vào năm 1937, theo dự án của mình, công ty Thomson-Houston của Anh đã chế tạo động cơ tuốc bin phản lực đầu tiên trong lịch sử, được ký hiệu là "U". Chỉ sau đó, Bộ Hàng không mới chú ý đến phát minh của Whittle. Để cải thiện hơn nữa động cơ trong thiết kế của mình, công ty Power đã được thành lập với sự hỗ trợ từ nhà nước. Đồng thời, những ý tưởng của Whittle đã thúc đẩy tư tưởng thiết kế của Đức. Năm 1936, nhà phát minh người Đức Ohain, khi đó là sinh viên Đại học Göttingen, đã phát triển và cấp bằng sáng chế cho động cơ tuốc bin phản lực của mình. Thiết kế của nó gần như không khác gì của Whittle. Năm 1938, công ty Heinkel, thuê Ohain, dưới sự lãnh đạo của ông đã phát triển động cơ phản lực HeS-3B, được lắp trên máy bay He-178. Vào ngày 27 tháng 1939 năm XNUMX, chiếc máy bay này đã thực hiện chuyến bay đầu tiên thành công.
Thiết kế của He-178 dự đoán phần lớn thiết kế của máy bay phản lực trong tương lai. Khe hút gió được đặt ở thân máy bay phía trước. Không khí, phân nhánh, đi qua buồng lái và đi vào động cơ theo một luồng trực tiếp. Khí nóng chảy qua một vòi ở phần đuôi. Cánh của chiếc máy bay này vẫn bằng gỗ, nhưng thân máy bay được làm bằng duralumin. Động cơ, lắp sau buồng lái, chạy bằng xăng và tạo ra lực đẩy 500 kg. Tốc độ tối đa của máy bay đạt 700 km / h. Đầu năm 1941, Ohain đã phát triển động cơ HeS-8 tiên tiến hơn với lực đẩy 600 kg. Hai trong số các động cơ này đã được lắp đặt trên máy bay He-280V tiếp theo. Các cuộc thử nghiệm của nó bắt đầu vào tháng 925 cùng năm và cho kết quả tốt - máy bay đạt tốc độ lên tới 8 km / h. Tuy nhiên, việc sản xuất hàng loạt chiếc máy bay chiến đấu này đã không bao giờ bắt đầu (tổng cộng XNUMX chiếc đã được thực hiện) do động cơ vẫn không đáng tin cậy. Trong khi đó, Thomson Houston của Anh đã sản xuất động cơ W1.X, được thiết kế đặc biệt cho máy bay phản lực cánh quạt đầu tiên của Anh, Gloucester G40, thực hiện chuyến bay đầu tiên vào tháng 1941 năm 1 (máy bay này sau đó được trang bị động cơ Whittle W.480 cải tiến) . Người Anh đầu tiên khác xa với người Đức. Tốc độ tối đa của nó là 1943 km / h. Năm 40, chiếc Gloucester G500 thứ hai được chế tạo với động cơ mạnh hơn, đạt tốc độ lên tới XNUMX km / h. Trong thiết kế của mình, Gloucester gợi nhớ một cách đáng ngạc nhiên đến Heinkel của Đức. G40 có cấu trúc hoàn toàn bằng kim loại với khe hút gió ở thân máy bay phía trước. Ống gió hút gió được chia ra và đi vòng quanh khoang lái ở hai bên. Dòng khí thoát ra xảy ra thông qua một vòi phun ở đuôi thân máy bay. Mặc dù các thông số của G40 không những không vượt quá những thông số mà máy bay cánh quạt tốc độ cao có được vào thời điểm đó, mà còn thua kém đáng kể so với chúng, nhưng triển vọng của việc sử dụng động cơ phản lực hóa ra lại rất hứa hẹn với Không quân Anh. Bộ quyết định bắt đầu sản xuất hàng loạt máy bay chiến đấu đánh chặn phản lực. Hãng "Gloucester" đã nhận được đơn đặt hàng phát triển một chiếc máy bay như vậy. Trong những năm sau đó, một số công ty Anh cùng lúc bắt đầu sản xuất các sửa đổi khác nhau của động cơ phản lực Whittle. Dựa trên động cơ W.1, Rover đã phát triển động cơ W2B / 23 và W2B / 26. Sau đó, những động cơ này được Rolls-Royce mua lại, dựa trên đó chúng đã tạo ra những mẫu xe của riêng mình - Welland và Derwent. Tuy nhiên, chiếc máy bay phản lực nối tiếp đầu tiên trong lịch sử không phải là Gloucester của Anh mà là Messerschmitt Me-262 của Đức. Tổng cộng, khoảng 1300 máy bay với nhiều sửa đổi như vậy đã được sản xuất, trang bị động cơ Junkers Yumo-004B. Chiếc máy bay đầu tiên của dòng này được thử nghiệm vào năm 1942. Nó có hai động cơ với lực đẩy 900 kg và tốc độ tối đa 845 km / h.
Máy bay sản xuất tại Anh "Gloucester G41 Meteor" xuất hiện vào năm 1943. Được trang bị hai động cơ Dervent với lực đẩy 900 kg mỗi động cơ, Meteor đã phát triển tốc độ lên đến 760 km / h và có độ cao bay lên đến 9000 m. Sau đó, những động cơ Dervent mạnh hơn với lực đẩy khoảng 1600 kg đã được lắp đặt trên máy bay, tăng tốc độ lên 935 km / h. Chiếc máy bay này đã được chứng minh là tuyệt vời, vì vậy việc sản xuất các sửa đổi khác nhau của G41 tiếp tục cho đến cuối những năm 40. Hoa Kỳ trong việc phát triển máy bay phản lực lúc đầu đã tụt hậu xa so với các nước châu Âu. Cho đến Chiến tranh thế giới thứ hai, không có nỗ lực nào để tạo ra một chiếc máy bay phản lực cả. Chỉ đến năm 1941, khi các mẫu và bản vẽ của động cơ Whittle được nhận từ Anh, những công việc này mới bắt đầu ở tốc độ tối đa. General Electric, dựa trên mô hình của Whittle, đã phát triển động cơ phản lực IA, được lắp trên máy bay phản lực đầu tiên của Mỹ, P-59A Ercomet. Đứa con đầu lòng của Mỹ cất cánh lần đầu tiên vào tháng 1942 năm 59. Nó có hai động cơ, được đặt dưới cánh gần với thân máy bay. Nó vẫn là một thiết kế không hoàn hảo. Theo các phi công Mỹ đã thử nghiệm máy bay, P-33 bay tốt nhưng hiệu suất bay của nó vẫn không quan trọng. Động cơ hóa ra quá yếu, vì vậy nó giống một chiếc tàu lượn hơn là một chiếc máy bay chiến đấu thực sự. Tổng cộng 660 chiếc máy này đã được chế tạo. Tốc độ tối đa của chúng là 14000 km / h và độ cao bay lên tới XNUMX m. Máy bay chiến đấu phản lực nối tiếp đầu tiên của Hoa Kỳ là Lockheed F-80 Shooting Star với động cơ General Electric I-40 (sửa đổi IA). Cho đến cuối những năm 40, khoảng 2500 chiếc máy bay chiến đấu thuộc các kiểu khác nhau đã được sản xuất. Tốc độ trung bình của họ là khoảng 900 km / h. Tuy nhiên, vào ngày 80 tháng 19 năm 1947, một trong những sửa đổi của chiếc máy bay XF-1000B này đã đạt tốc độ XNUMX km / h lần đầu tiên trong lịch sử.
Kết thúc chiến tranh, máy bay phản lực vẫn thua kém về nhiều mặt so với các mẫu máy bay dẫn động bằng cánh quạt đã được kiểm chứng và có nhiều khuyết điểm cụ thể. Nhìn chung, trong quá trình chế tạo chiếc máy bay phản lực đầu tiên, các nhà thiết kế ở tất cả các nước đều gặp phải những khó khăn đáng kể. Thỉnh thoảng, các buồng đốt cháy hết, các cánh của tua-bin và máy nén bị vỡ, tách khỏi rôto, biến thành các lớp vỏ nghiền nát vỏ động cơ, thân máy bay và cánh. Tuy nhiên, bất chấp điều này, máy bay phản lực có một lợi thế rất lớn so với máy bay dẫn động bằng cánh quạt - tốc độ tăng lên cùng với sự gia tăng công suất của động cơ phản lực và trọng lượng của nó nhanh hơn nhiều so với động cơ piston. Điều này quyết định số phận tương lai của hàng không tốc độ cao - nó trở nên phản ứng ở mọi nơi. Sự gia tăng tốc độ sớm dẫn đến sự thay đổi hoàn toàn về diện mạo của máy bay. Ở tốc độ siêu thanh, hình dạng và hình dạng cũ của cánh hóa ra không thể mang theo máy bay - nó bắt đầu "mổ" bằng mũi và lao vào một cuộc bổ nhào không thể kiểm soát được. Kết quả của các bài kiểm tra khí động học và phân tích các vụ tai nạn bay dần dần đưa các nhà thiết kế đến một loại cánh mới - cánh mỏng, xuôi. Lần đầu tiên dạng cánh này xuất hiện trên máy bay chiến đấu của Liên Xô. Mặc dù Liên Xô bắt đầu chế tạo máy bay phản lực muộn hơn so với các nước phương Tây, các nhà thiết kế Liên Xô đã rất nhanh chóng chế tạo ra các phương tiện chiến đấu cao cấp. Máy bay chiến đấu phản lực đầu tiên của Liên Xô được đưa vào sản xuất là Yak-15. Nó xuất hiện vào cuối năm 1945 và là một chiếc Yak-3 được trang bị lại (một máy bay chiến đấu nổi tiếng với động cơ piston trong chiến tranh), trên đó lắp động cơ phản lực RD-10 - một bản sao của chiếc Yumo-004B của Đức bị bắt cùng một lực đẩy 900 kg. Anh đã phát triển tốc độ khoảng 830 km / h.
Năm 1946, MiG-9 được đưa vào biên chế Quân đội Liên Xô, được trang bị hai động cơ phản lực Yumo-004B (tên gọi chính thức là RD-20), và vào năm 1947, MiG-15 xuất hiện - chiếc máy bay phản lực chiến đấu cánh xuôi đầu tiên được trang bị một động cơ RD-45 (như động cơ Rolls-Royce "Nin", được mua theo giấy phép và hiện đại hóa bởi các nhà thiết kế máy bay Liên Xô) với lực đẩy 2200 kg được chỉ định. MiG-15 khác biệt hẳn so với những người tiền nhiệm của nó và khiến các phi công chiến đấu ngạc nhiên với đôi cánh dốc về phía sau bất thường, một cái ke lớn ở trên cùng với bộ ổn định quét tương tự và thân máy bay hình điếu xì gà. Máy bay còn có những điểm mới lạ khác: ghế phóng và tay lái trợ lực thủy lực. Nó được trang bị một khẩu pháo bắn nhanh và hai súng máy (trong các sửa đổi sau này là ba khẩu pháo). Với tốc độ 1100 km / h và trần bay 15000 m, chiếc máy bay chiến đấu này trong nhiều năm vẫn là máy bay chiến đấu tốt nhất thế giới và gây được sự chú ý lớn. (Sau đó, thiết kế của MiG-15 đã có ảnh hưởng đáng kể đến thiết kế máy bay chiến đấu ở các nước phương Tây).
Trong một thời gian ngắn, MiG-15 đã trở thành máy bay chiến đấu phổ biến nhất của Liên Xô và cũng được quân đội các nước đồng minh sử dụng. Máy bay này đã chứng tỏ bản thân rất tốt trong Chiến tranh Triều Tiên. Trong nhiều khía cạnh, anh ta vượt trội hơn các Sabre của Mỹ. Với sự ra đời của MiG-15, tuổi thơ của ngành hàng không tuốc bin phản lực đã kết thúc và một giai đoạn mới trong lịch sử của nó bắt đầu. Đến thời điểm này, máy bay phản lực đã làm chủ mọi tốc độ cận âm và tiến gần đến rào cản âm thanh. Tác giả: Ryzhov K.V.
▪ Cối xay
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ MAX14001 - đầu vào rời rạc cách ly phổ quát ▪ Phân tích hóa học trong lấy dấu vân tay
▪ phần trang web Động cơ điện. Lựa chọn các bài viết ▪ bài viết Mắt kim. biểu hiện phổ biến ▪ bài viết Mặt tiền của các nhà thờ Gothic ban đầu như thế nào? đáp án chi tiết ▪ Bài báo Vật lý trị liệu. Mô tả công việc ▪ bài viết Bộ chuyển đổi quang điện. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela 
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này