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1.反沖原理(即作用力和反作用力,這是把整體分成局部看,火箭受水的反作用力)
2.也可說是水火箭整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)量守恒,把水和火箭看成一個(gè)整體即一個(gè)系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)量守恒
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1.反沖原理(即作用力和反作用力,這是把整體分成局部看,火箭受水的反作用力)
2.也可說是水火箭整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)量守恒,把水和火箭看成一個(gè)整體即一個(gè)系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)量守恒,一開始水火箭靜止動(dòng)量為零,當(dāng)水噴出時(shí)水有了一個(gè)動(dòng)量,那么火箭就得有一個(gè)方向的動(dòng)量。因此火箭運(yùn)動(dòng)起來。
噴氣式飛機(jī),火箭都是靠什么動(dòng)力來運(yùn)動(dòng)
噴氣式飛機(jī)依靠壓氣機(jī)壓縮氣體,然后燃油點(diǎn)火產(chǎn)生更高溫高壓的氣體推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)使壓縮氣機(jī)產(chǎn)生更大壓力的壓縮氣體從噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)尾部噴射產(chǎn)生反作用力推動(dòng)飛機(jī)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)類似,通過燃燒燃料產(chǎn)生大量氣體推動(dòng)火箭升空
噴氣式飛機(jī)的原理是什么?
樓上說得沒錯(cuò),當(dāng)氣球的出氣口向左噴出時(shí),氣球就向右運(yùn)動(dòng)。氣球噴出的氣的方向總是與它前進(jìn)的方向相反。這就是噴氣式飛機(jī)飛行的原理。這種現(xiàn)象叫反沖現(xiàn)象。 航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)來自十分古老的渦輪技術(shù),其發(fā)展歷程可以追朔得很遠(yuǎn)。古代中國(guó)的水排、“走馬燈”和古代羅馬的水輪機(jī)等,都包含著它的原理。 這種原理在我國(guó)古代就曾為人們所利用。宋朝發(fā)明的帶火藥的火箭,就是運(yùn)用這種原理?;鸺嫌袀€(gè)紙筒,里面裝滿火藥?;鹚幦紵臅r(shí)候,產(chǎn)生一股強(qiáng)烈的氣流從尾部噴射出去,利用噴射氣流的反作用力,火箭就能飛快地前進(jìn)。但是,人們真正地完整地認(rèn)識(shí)這個(gè)原理,還是20世紀(jì)初葉的事。俄國(guó)的科學(xué)家齊奧爾科夫斯基1903年出版的《利用噴氣工具研究宇宙空間》一書,闡明了火箭飛行理論,論述了將火箭用于星際交通的可能性,提出了液體燃料火箭的思想和原理圖,并完成了世界上第一架噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的計(jì)算。這些,為制造噴氣式飛機(jī)提供了理論依據(jù)。在解答你噴氣式飛機(jī)的原理之前,要先講一下噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的原理,它和螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)不同,是靠空氣和煤油燃燒后所產(chǎn)生的大量高溫高壓氣體,向后噴射而形成動(dòng)力。 1928年,德國(guó)人保羅?施米特設(shè)計(jì)出了沖壓式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。但是,最初研制出的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)壽命短、振動(dòng)大,根本無法在載人飛機(jī)上使用。于是1934年時(shí),施米特和G?馬德林提出了以沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的“飛行炸彈”,即導(dǎo)彈。 沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)由進(jìn)氣道(也稱擴(kuò)壓器)、燃燒室、推進(jìn)噴管三部組成,利用迎面氣流進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)后減速、提高靜壓的過程。這一過程不需要高速旋轉(zhuǎn)的復(fù)雜的壓氣機(jī),是沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)最大的優(yōu)勢(shì)所在。進(jìn)氣速度為3倍音速時(shí),理論上可使空氣壓力提高37倍,效率很高。高速氣流經(jīng)擴(kuò)張減速,氣壓和溫度升高后,進(jìn)入燃燒室與燃油混合燃燒。燃燒后溫度為2000一2200℃,甚至更高,經(jīng)膨脹加速,由噴口高速排出,產(chǎn)生推力。因此,沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的推力與進(jìn)氣速度有關(guān)。以3倍音速進(jìn)氣時(shí),在地面產(chǎn)生的靜推力可高達(dá)2OO千牛。 沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于構(gòu)造簡(jiǎn)單、重量輕、體積小、推重比大、成本低。簡(jiǎn)單的說就是一個(gè)帶燃油噴嘴和和點(diǎn)火裝置的筒子。因此常用于無人機(jī)、靶機(jī)、導(dǎo)彈等低成本或一次性的飛行器。同時(shí)由于推重比遠(yuǎn)大于其他類型的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),非常適合驅(qū)動(dòng)高超音速飛行器,如空天飛機(jī)、先進(jìn)反艦導(dǎo)彈等。 但沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)沒有壓氣機(jī),就不能在地面靜止情況下啟動(dòng),所以不適合作為普通飛機(jī)的動(dòng)力裝置。通常的解決方法是增加一個(gè)助推器,使飛行器獲得一定的飛行速度,然后再啟動(dòng)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。最常見的助推器為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。此外也可由其他飛行器掛載僅裝有沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行器,飛行到一定速度后,再將僅用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行器投放。 50年代,美國(guó)的NACA(即NASA 美國(guó)航空航天管理局的前身)對(duì)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了非常重要的科研工作。55到56年研究成果轉(zhuǎn)由通用電氣公司(GE)繼續(xù)深入發(fā)展。GE在1957年成功推出了CJ805-23型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),立即打破了超音速噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的大量紀(jì)錄。但最早的實(shí)用化的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)則是普拉特?惠特尼(Pratt & Whitney)公司的JT3D渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。實(shí)際上普?惠公司啟動(dòng)渦扇研制項(xiàng)目要比GE晚,他們是在探聽到GE在研制CJ805的機(jī)密后,匆忙加緊工作,搶先推出了了實(shí)用的JT3D。 渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的妙處,就在于既提高渦輪前溫度,又不增加排氣速度。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu),實(shí)際上就是渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的前方再增加了幾級(jí)渦輪,這些渦輪帶動(dòng)一定數(shù)量的風(fēng)扇。風(fēng)扇吸入的氣流一部分如普通噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)一樣,送進(jìn)壓氣機(jī)(術(shù)語(yǔ)稱“內(nèi)涵道”),另一部分則直接從渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)殼外圍向外排出(“外涵道”)。因此,渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)饽芰勘环峙傻搅孙L(fēng)扇和燃燒室分別產(chǎn)生的兩種排氣氣流上。這時(shí),為提高熱效率而提高渦輪前溫度,可以通過適當(dāng)?shù)臏u輪結(jié)構(gòu)和增大風(fēng)扇直徑,使更多的燃?xì)饽芰拷?jīng)風(fēng)扇傳遞到外涵道,從而避免大幅增加排氣速度。這樣,熱效率和推進(jìn)效率取得了平衡,發(fā)動(dòng)機(jī)的效率得到極大提高。效率高就意味著油耗低,飛機(jī)航程變得更遠(yuǎn)。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)稱渦噴發(fā)動(dòng)機(jī),1930年,英國(guó)人弗蘭克?惠特爾獲得了燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)專利,這是第一個(gè)具有實(shí)用性的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)。11年后他設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)首次飛行,從而成為了渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的鼻祖。渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)通常由進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管組成。部分軍用發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪和尾噴管間還有加力燃燒室。渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)屬于熱機(jī),做功原則同樣為:高壓下輸入能量,低壓下釋放能量。 渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的原理類似與火箭,依據(jù)反作用力原理。噴氣時(shí)代的標(biāo)志,便是渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)作為新型動(dòng)力裝置的誕生。其工作原理是:空氣經(jīng)過壓氣機(jī)壓縮后進(jìn)入燃燒室與燃料混合燃燒;膨脹的燃?xì)膺M(jìn)入與壓氣機(jī)同軸的渦輪并推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn),使壓氣機(jī)正常工作;從渦輪中流出的燃?xì)饨?jīng)尾噴管膨脹后,高速向后噴出,根據(jù)牛頓第三定律,作用在物體上的力都有大小相等方向相反的反作用力,從而產(chǎn)生巨大的反作用力推動(dòng)飛機(jī)前進(jìn)。 然而在真實(shí)環(huán)境下工作時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)首先從進(jìn)氣道吸入空氣。這一過程并不是簡(jiǎn)單的開個(gè)進(jìn)氣道即可,由于飛行速度是變化的,而壓氣機(jī)對(duì)進(jìn)氣速度有嚴(yán)格要求,因而進(jìn)氣道必需可以將進(jìn)氣速度控制在合適的范圍。并且在起飛階段,渦輪是不轉(zhuǎn)的,自然壓氣機(jī)也不能轉(zhuǎn),所以外面有一個(gè)電動(dòng)機(jī)在開始時(shí)會(huì)啟動(dòng),帶動(dòng)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)吸入空氣。隨后高壓氣流進(jìn)入燃燒室。燃燒室的燃油噴嘴射出油料,與空氣混合后點(diǎn)火,產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)?,向后排出。高溫高壓燃?xì)庀蚝罅鬟^高溫渦輪,部分內(nèi)能在渦輪中膨脹轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,驅(qū)動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)。由于高溫渦輪同壓氣機(jī)裝在同一條軸上,因此也驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn),從而反復(fù)的壓縮吸入的空氣。從高溫渦輪中流出的高溫高壓燃?xì)?,在尾噴管中繼續(xù)膨脹,以高速?gòu)奈膊繃娍谙蚝笈懦?。這一速度比氣流進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的速度大得多,從而產(chǎn)生了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的反作用推力,驅(qū)使飛機(jī)向前飛行。 目前航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)可分為渦扇,渦槳,渦噴及渦軸等幾種.他們的工作原理大同小異,都是前端的壓氣機(jī)產(chǎn)生高壓空氣,高壓空氣在燃燒室內(nèi)與燃料混和被點(diǎn)燃,產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?推動(dòng)后端的渦輪,渦輪與壓氣機(jī)同軸給壓氣機(jī)傳輸功以繼續(xù)產(chǎn)生高壓氣體. 對(duì)于渦噴發(fā)動(dòng)機(jī),高溫燃?xì)獾呐蛎浌Τ藥?dòng)渦輪外,其余都形成高速射流產(chǎn)生推力;對(duì)于渦扇和渦槳發(fā)動(dòng)機(jī),高溫燃?xì)膺€要帶動(dòng)另外的渦輪,為風(fēng)扇和螺旋槳傳輸功率以產(chǎn)生推力,余下的燃?xì)馀蛎浌χ皇呛苄∫徊糠?對(duì)于渦軸發(fā)動(dòng)機(jī),高溫燃?xì)鈳?dòng)渦輪產(chǎn)生軸功帶動(dòng)直升飛機(jī)旋翼(也可作為其他軸功輸出).另外,前面我講到:是靠空氣和煤油燃燒后所產(chǎn)生的大量高溫高壓氣體,向后噴射而形成動(dòng)力。許多人都有一種錯(cuò)覺,認(rèn)為飛機(jī)全都燒汽油。其實(shí)并不是這樣,現(xiàn)代噴氣式飛機(jī)就是選擇煤油作燃料的。 噴氣式飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理和活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)有所不同,它的燃燒過程并不是間斷進(jìn)行的。燃料點(diǎn)燃,以后就可以燃燒到發(fā)動(dòng)機(jī)斷油。所以,不要求燃料有相當(dāng)好的蒸發(fā)性,燒汽油就顯得大材小用了。不但這樣,現(xiàn)代噴氣式飛機(jī)飛得高、而且速度快,于是帶來一個(gè)很大的問題:處在高空飛行的飛機(jī),因?yàn)榭諝庀喈?dāng)稀薄,大氣壓力也小,而且燃料處于低壓狀態(tài),通常在這種環(huán)境下,假如以汽油為燃料,油箱以及油路中的汽油就會(huì)馬上沸騰,從而產(chǎn)生許多油蒸汽,阻塞油路,造成“氣塞”。發(fā)動(dòng)機(jī)也會(huì)由于得不到燃料而在空中停車,從而造成機(jī)毀人亡的嚴(yán)重飛行事故。為了防止“氣塞”出現(xiàn),噴氣式飛機(jī)也只能采用沸騰溫度十分高、而且不易蒸發(fā)的煤油作燃料了。 此外,煤油的潤(rùn)滑性要比汽油好得多,而汽油會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)機(jī)件潤(rùn)滑性能變差,極大縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命,因此這也是噴氣式飛機(jī)燒煤油的另外一個(gè)原因。 民航噴氣式飛機(jī)使用航空煤油,航天飛機(jī)的助推器攜帶500噸的鋁粉做燃料,軌道飛行器的燃料主要由外面橘黃色的燃料箱供給,里面有700噸液氧和100噸液氫,作為軌道飛行器的燃料。 好了,以上對(duì)你的解答基本上是深入淺出,你應(yīng)該可以對(duì)噴氣式飛機(jī)的基本原理有個(gè)大致的了解啦,哈哈。