Turbojet-Flugzeuge entstanden in den Jahren des Zweiten Weltkriegs, als die Exzellenzgrenze früherer Propellerflugzeuge mit Verbrennungsmotoren erreicht wurde.
Das Rennen um die Geschwindigkeit wurde von Jahr zu Jahr schwieriger, da selbst seine unbedeutende Steigerung Hunderte zusätzlicher PS Motorleistung erforderte und automatisch zu einem schwereren Flugzeug führte. Im Durchschnitt eine Leistungssteigerung um 1 PS führte zu einer Erhöhung der Masse des Antriebssystems (Motor selbst, Schraube und Hilfsmittel) um durchschnittlich 1 kg. Einfache Berechnungen zeigten, dass es fast unmöglich ist, ein propellergetriebenes Kampfflugzeug mit einer Geschwindigkeit von etwa 1000 km / h herzustellen.
Die erforderliche Motorleistung von 12.000 PS konnte nur mit einem Motorgewicht von ca. 6.000 kg erreicht werden. In Zukunft stellte sich heraus, dass eine weitere Geschwindigkeitssteigerung zur Degeneration von Kampfflugzeugen führen und sie zu Geräten machen würde, die nur sich selbst tragen können.
Es war kein Platz mehr für Waffen, Funkausrüstung, Rüstungen und Treibstoffvorräte. Aber selbst bei diesem Preis war es unmöglich, die Geschwindigkeit stark zu steigern. Ein schwererer Motor erhöhte das Gesamtgewicht des Autos, was zu einer Vergrößerung der Flügelfläche führte. Dies führte zu einer Erhöhung des Luftwiderstands, um zu überwinden, was zur Erhöhung der Motorleistung erforderlich war.
Somit wurde der Kreis geschlossen und eine Geschwindigkeit von ca. 850 km / h erwies sich für ein Flugzeug mit Kolbenmotor als äußerst möglich. Es konnte nur einen Ausweg aus dieser bösartigen Situation geben - es war notwendig, ein grundlegend neues Design des Flugzeugtriebwerks zu schaffen, das durchgeführt wurde, als der Turbostrahl das Kolbenflugzeug ersetzte.
Das Funktionsprinzip eines einfachen Strahltriebwerks kann verstanden werden, wenn wir den Betrieb des Feuerwehrschlauchs betrachten. Unter Druck stehendes Wasser wird durch den Schlauch dem Schlauch zugeführt und fließt aus diesem heraus. Der innere Abschnitt der Schlauchspitze verjüngt sich zum Ende hin, und daher hat der ausströmende Wasserstrahl eine höhere Geschwindigkeit als im Schlauch.
Die Kraft des Gegendrucks (Reaktion) ist in diesem Fall so groß, dass der Feuerwehrmann häufig alle Kräfte ausüben muss, um den Schlauch in der gewünschten Richtung zu halten. Das gleiche Prinzip kann in einem Flugzeugtriebwerk angewendet werden. Das einfachste Triebwerk ist Ramjet.
Stellen Sie sich ein Rohr mit offenen Enden vor, das in einem sich bewegenden Flugzeug montiert ist. Die Vorderseite des Rohrs, in die aufgrund der Bewegung des Flugzeugs Luft eintritt, hat einen wachsenden inneren Querschnitt. Aufgrund der Ausdehnung des Rohrs nimmt die Geschwindigkeit der eintretenden Luft ab und der Druck steigt entsprechend an.
Angenommen, im expandierenden Teil wird Kraftstoff eingespritzt und in den Luftstrom verbrannt. Dieser Teil des Rohrs kann als Brennkammer bezeichnet werden. Erhitzte Gase dehnen sich schnell aus und entweichen durch die sich verengende Strahldüse mit einer Geschwindigkeit, die um ein Vielfaches höher ist als die, die der Luftstrom am Einlass hatte. Aufgrund dieser Geschwindigkeitssteigerung wird ein reaktiver Schub erzeugt, der das Flugzeug nach vorne drückt.
Es ist leicht zu erkennen, dass ein solcher Motor nur funktionieren kann, wenn er sich mit einer beträchtlichen Geschwindigkeit in der Luft bewegt, aber er kann nicht aktiviert werden, wenn er sich nicht bewegt. Ein Flugzeug mit einem solchen Motor sollte entweder von einem anderen Flugzeug aus gestartet oder mit einem speziellen Startmotor beschleunigt werden. Dieser Nachteil wird bei einem komplexeren Turbostrahltriebwerk überwunden.
Das wichtigste Element dieses Motors ist eine Gasturbine, die einen Luftkompressor antreibt, der auf derselben Welle sitzt. Die in den Motor eintretende Luft wird zuerst im Einlassdiffusor, dann im Axialkompressor und dann in den Brennraum komprimiert.
Der Brennstoff ist üblicherweise Kerosin, das durch eine Düse in die Brennkammer gesprüht wird. Aus der Kammer gelangen die sich ausdehnenden Verbrennungsprodukte zunächst in die Schaufeln einer Gasturbine, bringen sie in Rotation und dann in die Düse, in der sie auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigen.
Eine Gasturbine verbraucht nur einen kleinen Teil der Energie eines Luft-Gas-Stroms. Der Rest des Gases wird verwendet, um einen reaktiven Schub zu erzeugen, der aufgrund des Ausatmens eines Stroms von Verbrennungsprodukten aus der Düse mit hoher Geschwindigkeit auftritt. Der Schub eines Turbostrahltriebwerks kann auf verschiedene Weise für kurze Zeit gesteigert, dh erhöht werden.
Dies kann beispielsweise durch die sogenannte Nachverbrennung erfolgen (in diesem Fall wird zusätzlich Kraftstoff in den Gasstrom hinter der Turbine eingespritzt, der aufgrund von Sauerstoff, der nicht in den Brennkammern verwendet wird, ausbrennt). Nach dem Verbrennen können Sie den Motorschub bei niedrigen Geschwindigkeiten zusätzlich um 25 bis 30% und bei hohen Geschwindigkeiten um bis zu 70% erhöhen.
