ЦИКЛЫ РЕАКТИВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. ЖИДКОСТНЫЕ РЕАКТИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

В реактивных двигателях теплота, полученная в результате сгорания топ­лива, преобразуется в кинетическую энергию газообразных продуктов сгора­ния и используется непосредственно для получения тяги. Поэтому реактив­ные двигатели называются еще двигателями прямой реакции.

По способу осуществления горения топлива реактивные двигатели быва­ют:

1.Двигатели, в которых для горения используется жидкое топливо, запа­сенное на борту летательного аппарата,- жидкостные реактивные дви­гатели (ЖРД).

2.Двигатели, в которых для горения используется атмосферный воздух, -воздушные реактивные двигатели (ВРД).

Топливная для ЖРД служат водород, его соединения с углеродом и др. В качестве окислителя применяются жидкий кислород, перекись водорода, азотная кислота и др.

Принципиальная схема ЖРД и диаграмма в pv -координатах представле­ны на рис. 10.15, 10.16. Принципиальная схема включает: 1,2 - емкости для жидкого топлива и окислителя; 3,4 - питательные насосы; 5 - камера сгора­ния; 6 - сопло.

Цикл в pv - координатах содержит следующие процессы: - - изохорный процесс сжатия топлива в питательных насосах; 2'-3 - изобарный подвод теплоты в камере сгорания; 3-4 - адиабатное расширение газов в сопловом аппарате; 4- - линия, условно замыкающая цикл и соответствующая охла­ждению газов в атмосфере.

Рис. 10.15

Рис. 10.16

Ввиду значительно меньшего объема жидкости по сравнению с объемом продуктов сгорания и практической несжимаемости жидкости процесс сжа­тия -2' можно считать изохорическим, совпадающим с осью ординат, т.е. с линией 1-2.

Линия 4-1 соответствует случаю, когда давление газов на срезе сопла совпадает с давлением окружающей среды.

Полезная работа цикла определяется по формуле

,

где i₃-i₄ - работа адиабатического расширения продуктов сгорания; - работа, затрачиваемая на привод питательных насосов 3,4. Если процесс в насосах считать адиабатическим, то

Подведенная в цикле теплота, равная теплоте сгорания топлива, будет

.

Коэффициент полезного действия цикла определяется по формуле

.

Ввиду малого удельного объема жидкости работой, затрачиваемой на привод питательных насосов (площадь 12 2' ), можно пренебречь. Тогда

.

Преимущества ЖРД: 1) независимость работы от состояния окружающей среды; 2) возможность полетов в безвоздушном пространстве; 3)полная не­зависимость тяги от скорости полета и, следовательно, возрастание мощно­сти с увеличением скорости; 4) простота конструкции и малая удельная масса (масса установки на 1 кг тяги).

Недостатки ЖРД: 1) сравнительно низкий кпд; 2) необходимость иметь запасы не только топлива, но и окислителя.