ВОЗДУШНО-РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
(ВРД),
реактивный
двигатель, в к-ром для сжигания горючего используется кислород, содержащийся
в атм. воздухе. ВРД приводит в движение летат. аппараты (самолёты, вертолёты,
самолёты-снаряды). Сила тяги в ВРД возникает в результате истечения рабочих
газов из реактивного сопла. Для получения большой скорости истечения газов
из сопла воздух, поступающий в камеру сгорания ВРД, подвергается сжатию.
В зависимости от способа сжатия воздуха ВРД делятся на турбокомпрессорные
(ТРД), пульсирующие (ПуВРД) и прямоточные (ПВРД).
Турбокомпрессорные ВРД (ТРД) имеют компрессор
с приводом от газовой турбины, что позволяет независимо от скорости полёта
создавать сжатие воздуха, обеспечивающее большие скорости истечения газов
из выходного (реактивного) сопла и большую силу тяги. ТРД широко применяется
на самолётах, вертолётах, беспилотных самолётах-снарядах. ТРД можно устанавливать
на катерах, гоночных автомобилях, аппаратах на воздушной подушке и др.
(см. Турбокомпрессорный двигатель).
Пульсирующий ВРД (ПуВРД) имеет (рис. 1)
входной диффузор (для сжатия воздуха под влиянием кинетич. энергии набегающего
потока), отделённый от камеры сгорания входными клапанами, и длинное цилиндрич.
выходное сопло. Горючее и воздух подаются в камеру сгорания периодически.
При сгорании смеси давление в камере повышается, т. к. клапаны на входе
автоматически закрываются, а столб газов в длинном сопле обладает инерцией.
Газы под давлением с большой скоростью вытекают из сопла, создавая силу
тяги. К концу процесса истечения давление в камере сгорания падает ниже
атмосферного, клапаны автоматически открываются и в камеру поступает свежий
воздух, впрыски вается топливо; цикл работы двигателя повторяется. ПуВРД
способен создавать тягу на месте и при небольших скоростях полёта. Когда
клапаны закрыты, ПуВРД имеет большое аэродинамич. сопротив ление по сравнению
с др. типами ВРД небольшую тягу и используется лишь для аппаратов со скоростью
полёта меньше звуковой.
Рис. 1. Схема пульсирующего воздушно-реактивного
двигателя (ПуВРД): 1 - воздух; 2 - горючее; 3 - клапанная решётка; 4 -
форсунки; 5 - свеча; 6 - камера сгорания; 7 - выходное (реактивное) сопло.
Рис. 2. Схема прямоточного воздушно-реактивного
двигателя (ПВРД): / - воздух; 2 - диффузор; 3 - впрыск горючего; 4 - стабилизатор
пламени; 5 - камера сгорания; 6 - сопло; 7 - истечение газов.
Рис. 3. Области применения двигателей
различных типов в зависимости от скорости полёта: Н - высота полёта; М
- число Маха; 1 - турбореактивные двигатели; 2 - турбореактивные двигатели
с форсажной камерой; 3 - прямоточные воздушно-реактивные двигатели.
В прямоточном ВРД (ПВРД) во входном диффузоре
(рис. 2) воздух сжимается за счёт кинетич. энергии набегающего потока воздуха.
Процесс работы непрерывен, поэтому стартовая тяга у ПВРД отсутствует. При
скоростях полёта ниже половины скорости звука (ниже 500 км/ч) повышение
давления воздуха в диффузоре незначительно, поэтому получаемая сила тяги
мала. В связи с этим при скоростях полёта, соответствующих М<0,5 (где
М
- число Маха, см. М-число), ПВРД не применяется; при М =
3 (скорость полёта ок. 3000 км/ч) давление в камере сгорания
повышается примерно в 25 раз. ПВРД могут работать как на химическом (керосин,
бензин и др.), так и на атомном горючем. При установке ПВРД на самолётах
с меняющейся скоростью полёта, напр, на истребителях-перехватчиках, входное
устройство должно иметь регулируемые размеры и изменяемую форму для наилучшего
использования скоростного напора набегающего потока воздуха. Реактивное
сопло также должно иметь регулируемые размеры и форму. Взлёт самолёта-перехватчика
с
ПВРД
производится при помощи ракетных двигателей (на жидком или твёрдом топливе)
и только после достижения скорости полёта, при к-рой воздух в диффузоре
имеет достаточно высокое давление, начинает работу ПВРД. Осн. преимущества
ПВРД: способность работать на значительно больших скоростях и высотах полёта,
чем ТРД; большая экономичность по сравнению с жидкостными ракетными двигателями
(ЖРД), т. к. в ПВРД используется кислород воздуха, а в ЖРД кислород вводится
в виде одного из компонентов топлива, транспортируемого вместе с двигателем;
отсутствие движущихся частей и простота конструкции. Главные недостатки
ПВРД: отсутствие статич. (стартовой) тяги, что требует принудит, старта;
малая экономичность при дозвуковых скоростях полёта. Применение ПВРД наиболее
эффективно для полёта с большими сверхзвуковыми скоростями. ПВРД со сверхзвуковой
скоростью сгорания топлива (в камере сгорания) наз. гиперзвуковым прямоточным
воздушно-реактивным двигателем (ГПВРД). Его применение целесообразно на
летат. аппаратах при скоростях полёта, соответствующих М = 5-6. Области
применения различных типов двигателей показаны на рис. 3.
Лит.: Бондарюк М. М., Ильяшенко
С. М., Прямоточные воздушно-реактивные двигатели, М., 1958.
Г. С. Скубачевский.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я