Tryskový motor

Proudový motor je motor určený pro pohon vozidla (většinou antény, ale ne výhradně). Základní princip je založen na projekci tekutiny ( plynu nebo kapaliny ) v určitém směru; podle reakcí , tato tekutina pak přenáší tah na vozidle ve směru opačném.

Velmi příznivý poměr hmotnosti a výkonu tohoto typu motoru otevírá mnoho aplikací v leteckém (vysokorychlostním letadle) a v kosmickém sektoru, jakož i v námořním ( hydrojetovém ) sektoru .

Proudový pohon

Tryskový pohon je založen na principu akční reakce formulovaném Isaacem Newtonem . Tento princip lze ilustrovat myšlenkovou zkušeností dvou kosmonautů, kteří se navzájem odpuzují ve vesmíru (obrázek naproti vlevo). V tomto myšlenkovém experimentu je užitečnější představit si, že pouze jeden kosmonaut zajišťuje projekci druhého (což platí pouze pro hmotu, kterou představuje). Zachování hybnosti celého systému (promítnutý kosmonaut 1 + promítnutý kosmonaut 2) znamená, že vyvržení hmoty v jednom směru vytvoří sílu v opačném směru.
Pokud mají dva kosmonauti stejnou hmotnost, budou mít po projekci stejnou rychlost v opačném směru.
Pokud je jeden z kosmonautů lehčí, stejný zákon zachování hybnosti způsobí, že se bude od druhého vzdalovat větší rychlostí (ať už házením nebo házením).

Na rozdíl od toho, co si často myslí, lze tento vesmírný experiment provést na Zemi: Jeden bruslař tak může zatlačit jiného (dva bruslaře lze nahradit dvěma praktiky kolečkových bruslí). Aniž bychom použili kolečka, položíme-li dvě děti tváří v tvář, dotýkají se jejich končetin, a požádáme jedno z nich, aby velmi silně tlačilo na druhé, aniž by změnilo polohu svých nohou, odmítne to udělat, protože má integrován od mladého věku, že tím bude také poháněn zpět. Zpětného rázu střelné zbraně je příkladem tryskového pohonu. Existují dva hlavní typy tryskových trysek, v závislosti na původu hozeného materiálu:



Příklady v přírodě

Mnoho zvířat se pohybuje reakcí. Můžeme zmínit chobotnice, medúzy a mnoho mlžů, jako jsou mušle (video naproti). Pohon ptáků a netopýrů je rovněž zajištěn reakcí (tito ptáci promítají vzduch dozadu, aby vytvořili svou přední sílu); navíc jejich samotná výživa závisí na principu reakce (jejich křídla, vzhledem k jejich rychlosti a jejich dopadu, vyzařují vzduch dolů).

Příklady v každodenním životě

Pokud odložíme skutečnost, že si vezmeme tryskové letadlo (například Airbus nebo Boeing), najdeme v každodenním životě příklady objektů pracujících s tryskem, s výhodou, že tyto objekty jsou ukázkou chladné reakce . Například :

Fyzikální analýza

Pohonná síla (nazývaný v tomto případě tahu ) je čas derivace hybnosti ( druhého Newtonova zákona ):

nebo:

V praxi můžeme najít zjednodušené formy tohoto vzorce; například pro letecký motor (při zanedbání hmotnosti spotřebovaného paliva, která je ve srovnání s hmotností zpracovávaného vzduchu velmi nízká), se stává:

nebo:

Pokud jde o energii , práce poskytovaná tahem je o to produktivnější, že rychlost vozidla je vysoká a rychlost nízkého vyhazovače (ve srovnání s výchozím bodem, ze kterého se člověk chce vzdálit). Ideální bytost pro to, aby ejektát nehybně stál (jeho nulová rychlost mu nedává žádnou kinetickou energii a veškerá energie se poté přenáší do vozidla); což znamená neustálé přizpůsobování rychlosti vyhození rychlosti vozidla. To je v praxi nemožné, každý motor bude mít svou optimální provozní rychlost přizpůsobenou cestovní rychlosti vozidla.

Typy

V nejběžnějším případě je vypuzený plyn výsledkem řízené chemické reakce produkující plyn při vysoké teplotě, který expanzí v motoru dosáhne vysoké rychlosti (čím vyšší rychlost, tím silnější tah).

Aeolipyle of Heron Alexandrie je předek motorů tohoto typu (plyn vyhodil je zde vodní pára ). V polovině XVIII E  století se rakouský matematik Segner studoval hydraulický turniket založené na stejném principu reakce, ale využívá k vodopádu  : jeho stroj oznamuje vodních turbín na XIX E  století , což bude inspirovat pojetí motoru s plynovou turbínou .

Obecně můžeme tento typ motoru rozdělit do tří kategorií:

Aerobní motor

Aerobní motory používají kyslík ve vzduchu jako oxidační činidlo nebo oxidační činidlo při chemické reakci. Mohou být použity pouze v zemské atmosféře . V této kategorii najdeme:

Anaerobní motor

Anaerobní motory přenášejí okysličovadlo a palivo nezbytné pro chemickou reakci, aby vyprodukovaly tah z jakékoli atmosféry. V této kategorii se objevují zejména raketové motory, ale také v raketách , kosmických odpalovačích , stejně jako v satelitech a určitých kosmických sondách . Podle druhu paliva se rozlišuje mezi tryskami:

Nechemický motor

Jiné motory používají k výrobě tahu nechemickou reakci. I když jejich síla často zůstává skromná, jejich specifický impuls I sp (čím větší, tím méně pohonné látky spotřebovává) je mnohem větší než u chemických motorů. Poskytují konstantní zrychlení s velmi dlouhým trváním (paradoxně umožňují dosáhnout vysokých rychlostí po dlouhém zrychlení ). Používají se k pohonu sond nebo meziplanetárních vozidel.

Jsou založeny na základních aspektech fyziky. Existují tři typy motorů v závislosti na typu pohonu:

Trysky typu VASIMR využívají všechny tři aspekty elektrického pohonu.

Poznámky a odkazy

Poznámky

  1. Při výpočtu zpětného rázu zbraně se často dělí mezi vnitřní balistikou (tj. Co se stane, když je střela stále v hlavni) a vnější balistikou (když střela vyjde). Hlaveň). Účinky reakce však začínají, když se kulka začne pohybovat uvnitř hlavně.
  2. Elektrický pohon (vesmír) s různými hodnotami I sp .

Reference

  1. G. Pichon, „  Principy tryskového pohonu  “ , na www.avionslegendaires.net ,2009(zpřístupněno 6. listopadu 2014 ) .
  2. Musíme si uvědomit, že obyčejní lidé spojují princip proudového motoru s plameny, které z něj vycházejí (u raketových motorů nebo leteckých reaktorů). Teplota kapaliny uvolněné proudovým motorem je však pouze nežádoucím vedlejším produktem (jedná se o ztrátu energie).

Podívejte se také

Související články

externí odkazy