В предыдущей статье мы поняли, что впрыскивать воду в цилиндр ДВС идея правильная и перспективная.
Прежде чем продолжить, хочу пояснить , чего же мы хотим. Какая конечная цель. Цель простая, найти единомышленников, которые ставят перед собой конкретные задачи в области двигателестроения. А самое главное предлагают неожиданные решения. Примеров таких решений можно привести много, для меня классический пример это подъем корабля. Не буду утомлять подробностями, но кратко суть такая - не хватало мощности откачивающих насосов, в этих условиях старшина команды водолазов предложил затопить отсек. Парадоксальное предложение, но после обсуждения и анализа затопили отсек и подняли корабль.
Одна из задач на сегодня это создание лучших двигателей для беспилотных летательных и плавающих аппаратов. И хотя задача исходя из предъявляемых требований для двигателей чрезвычайно сложная, я думаю при неординарном подходе вполне решаемая. Например, реактивный двигатель, в том числе на плавающем аппарате. (видео)
Давайте посмотрим характеристики реактивных двигателей. Камеры сгорания ракет работают при относительно высоком давлении, 10–200 бар (10-200 кг/см2). В одной из статей НАСА было сказано что в их двигателях к концу 2022 года давление будет достигать 300 кг/см2. Повышение давление в камере сгорания позволяют улучшить характеристики, позволяя установить более крупное и эффективное сопло без его чрезмерного расширения. Горючее и окислитель для ЖРД хранятся раздельно, в специальных баках и под давлением или с помощью насосов подаются в камеру сгорания, где при их соединении развивается температура 3000 - 4500 °С. Продукты сгорания, расширяясь, получают скорость 2500-4500 м/с, создают реактивную тягу.
В авиационных двигателях воздушный поток, поступающий на вход в камеру сгорания, имеет температуру до 700 °С и давление до 45 атм. В факеле температура может достигать величины порядка 2200 °С, а на выходе из него 1650 °С. Отметим, температура плавления материалов, из которых изготовлены узлы, где происходит непосредственное горение топлива (так называемая жаровая труба), примерно 1300…1350 °С. Со всеми вытекающими последствиями.
Понимая, что создание таких двигателей требует больших возможностей, спросим себя, есть смысл вообще об этом говорить. Но сначала давайте спросим что такое реактивная тяга. Наука дает такие формулировки:
Реактивная тяга — сила, возникающая в результате взаимодействия реактивной двигательной установки с истекающей из сопла струёй расширяющейся жидкости или газа,
Или Тяга – равнодействующая всех реактивных (?) сил, создаваемых агрегатами двигателя, определяется по формуле:
P=mWa + Fa(ра - рh)
где –m массовый секундный расход топлива реактивного двигателя;Wa – скорость газовой струи на срезе сопла; Fa – площадь среза сопла; ра – давление на срезе сопла; рh – давление окружающей среды.
Теперь еще один вопрос, а где точка приложения силы? Наука говорит «В основу возникновения реактивной тяги положен закон сохранения импульса. Реактивная тяга обычно рассматривается как сила реакции отделяющихся частиц. Точкой приложения её считают (?) центр истечения — центр среза сопла двигателя, а направление — противоположное вектору скорости истечения продуктов сгорания (или рабочего тела, в случае не химического двигателя).»
. Получается что движитель это сопло. Возникновение силы приводящей в движение (условно) тела и точку приложения этой силы очень просто объяснил профессор Васильев А.А. которого я считаю своим учителем. И очень просто объяснил стремление конструкторов к увеличению скорости истечения газов применяя сопло Лаваля. Давайте разберемся, все немного не так как нас учили и третий закон Ньютона не причем. Но это мое понимание здесь я ни на кого не ссылаюсь. Тут я сделаю небольшую паузу по тому, что от правильного и обоснованного изложения будут зависеть все дальнейшие рассуждения. А главное сначала отправлю на рецензию.