Dziś większości ludzi napęd odrzutowy kojarzy się oczywiście przede wszystkim z najnowszymi osiągnięciami naukowymi i technicznymi. Z podręczników fizyki wiemy, że przez „reaktywny” rozumiemy ruch powstający w wyniku oddzielenia się jakiejkolwiek jego części od przedmiotu (ciała). Człowiek chciał wznieść się w niebo do gwiazd, chciał latać, ale swoje marzenie mógł zrealizować dopiero wraz z pojawieniem się samolotów odrzutowych i statków kosmicznych schodkowych, zdolnych do pokonywania ogromnych odległości, przyspieszając do prędkości ponaddźwiękowych, dzięki zainstalowane na nich nowoczesne silniki odrzutowe. Projektanci i inżynierowie rozwijali możliwość zastosowania napędu odrzutowego w silnikach. Pisarze science fiction również nie stali z boku, oferując najbardziej niesamowite pomysły i sposoby osiągnięcia tego celu. Co zaskakujące, ta zasada ruchu jest szeroko rozpowszechniona wśród dzikich zwierząt. Wystarczy się rozejrzeć, aby zauważyć mieszkańców mórz i lądów, wśród których znajdują się rośliny, których podstawą ruchu jest zasada reaktywności.
Fabuła
Już w czasach starożytnych naukowcy z zainteresowaniem badali i analizowali zjawiska związane z ruchem strumieniowym w przyrodzie. Jednym z pierwszych, którzy teoretycznie uzasadnili i opisali jego istotę, był Heron, mechanik i teoretyk starożytnej Grecji, twórca pierwszego silnika parowego, nazwanego jego imieniem. Chińczykom udało się znaleźć praktyczne zastosowania metody reaktywnej. Jako pierwsi, opierając się na sposobie przemieszczania mątwy i ośmiornic, wynaleźli rakiety już w XIII wieku. Wykorzystywano je do pokazów sztucznych ogni, robiąc ogromne wrażenie, a także jako flary sygnalizacyjne i być może rakiety wojskowe, które służyły jako artyleria rakietowa. Z biegiem czasu technologia ta dotarła do Europy.
Pionierem czasów nowożytnych był N. Kibalchich, który opracował projekt prototypowego samolotu z silnikiem odrzutowym. Był wybitnym wynalazcą i przekonanym rewolucjonistą, za co został uwięziony. To właśnie w więzieniu przeszedł do historii tworząc swój projekt. Po egzekucji za aktywną działalność rewolucyjną i wypowiadanie się przeciwko monarchii, jego wynalazek popadł w zapomnienie na półkach archiwalnych. Po pewnym czasie K. Ciołkowskiemu udało się udoskonalić pomysły Kibalchicha, udowadniając możliwość eksploracji przestrzeni kosmicznej poprzez reaktywny napęd statków kosmicznych.
Później, podczas Wielkiej Wojny Ojczyźnianej, pojawiły się słynne Katiusze, polowe systemy artylerii rakietowej. Jest to czuła nazwa, której ludzie nieformalnie używali w odniesieniu do potężnych instalacji używanych przez siły ZSRR. Nie wiadomo na pewno, dlaczego broń otrzymała tę nazwę. Powodem była albo popularność pieśni Blantera, albo litera „K” na korpusie moździerza. Z biegiem czasu żołnierze pierwszej linii frontu zaczęli nadawać przydomki innej broni, tworząc w ten sposób nową tradycję. Niemcy nazwali tę wyrzutnię rakiet bojowych „organami stalinowskimi” ze względu na swój wygląd, który przypominał instrument muzyczny i przeszywający dźwięk wydobywający się z wystrzeliwanych rakiet.
Świat warzyw
Przedstawiciele fauny korzystają również z praw napędu odrzutowego. Większość roślin posiadających te właściwości to rośliny jednoroczne i młode byliny: karp kolczasty, łopatonoga zwyczajna, twardziel niecierpka, pikulnik dwucięty, meringia trójlistkowa.
Ogórek kłujący, zwany także szalonym ogórkiem, należy do rodziny dyni. Roślina ta osiąga duże rozmiary, ma gruby korzeń z szorstką łodygą i dużymi liśćmi. Rośnie w Azji Środkowej, Morzu Śródziemnym, na Kaukazie i jest dość pospolity na południu Rosji i Ukrainy. Wewnątrz owocu w okresie dojrzewania nasion przekształca się w śluz, który pod wpływem temperatury zaczyna fermentować i wydzielać gazy. Bliżej dojrzewania ciśnienie wewnątrz owocu może osiągnąć 8 atmosfer. Następnie, po lekkim dotknięciu, owoc odrywa się od nasady, a nasiona wraz z płynem wylatują z owocu z prędkością 10 m/s. Ze względu na zdolność strzelania na długość 12 m, roślinę nazwano „pistoletem damskim”.
Twardziel niecierpka jest szeroko rozpowszechnionym gatunkiem jednorocznym. Występuje z reguły w zacienionych lasach, wzdłuż brzegów rzek. Będąc w północno-wschodniej części Ameryki Północnej i Republiki Południowej Afryki, z powodzeniem się zakorzenił. Touch-me-not rozmnaża się przez nasiona. Nasiona niecierpka są małe, ważą nie więcej niż 5 mg i są rzucane na odległość 90 cm.Dzięki tej metodzie rozprzestrzeniania nasion roślina zyskała swoją nazwę.
Świat zwierząt
Napęd odrzutowy - ciekawostki o świecie zwierząt. U głowonogów napęd strumieniowy odbywa się poprzez wodę wydychaną przez syfon, który zwykle zwęża się do małego otworu, aby uzyskać maksymalny przepływ wydechowy. Woda przepływa przez skrzela przed wydechem, spełniając podwójny cel: oddychanie i ruch. Zające morskie, zwane także ślimakami, poruszają się podobnie, ale bez złożonego aparatu neurologicznego głowonogów poruszają się bardziej niezdarnie.
Niektóre rycerki rozwinęły również napęd odrzutowy, wtłaczając wodę do skrzeli w celu uzupełnienia ruchu płetw.
U larw ważek siłę reakcji uzyskuje się poprzez wyparcie wody z wyspecjalizowanej jamy w ciele. Przegrzebki i kardidy, syfonofory, tuniki (takie jak salpy) i niektóre meduzy również korzystają z napędu odrzutowego.
Przegrzebki przeważnie leżą spokojnie na dnie, ale gdy pojawia się niebezpieczeństwo, szybko zamykają zawory muszli, wypychając w ten sposób wodę. Ten mechanizm zachowania mówi również o zastosowaniu zasady ruchu reaktywnego. Dzięki niemu przegrzebki mogą unosić się w górę i przemieszczać na duże odległości, wykorzystując technikę otwierania i zamykania muszli.
Kałamarnica również wykorzystuje tę metodę, chłonie wodę, a następnie z dużą siłą przepycha ją przez lejek i porusza się z prędkością co najmniej 70 km/h. Zbierając macki w jeden węzeł, ciało kałamarnicy tworzy opływowy kształt. Wykorzystując silnik kałamarnicy jako podstawę, inżynierowie zaprojektowali armatkę wodną. Znajdująca się w nim woda jest zasysana do komory, a następnie wyrzucana przez dyszę. W ten sposób statek jest skierowany w stronę przeciwną do wyrzucanego strumienia.
W porównaniu do kałamarnic, salpy korzystają z najbardziej wydajnych silników, zużywając o rząd wielkości mniej energii niż kałamarnice. Poruszając się, salpa wypuszcza wodę do otworu z przodu, a następnie wchodzi do szerokiej jamy, w której rozciągają się skrzela. Po łyku otwór zamyka się i za pomocą kurczenia się mięśni podłużnych i poprzecznych ściskających ciało, woda jest uwalniana przez otwór z tyłu.
Najbardziej niezwykłym ze wszystkich mechanizmów lokomocji jest kot pospolity. Marcel Despres zasugerował, że ciało jest w stanie poruszać się i zmieniać swoje położenie nawet przy pomocy samych sił wewnętrznych (bez odpychania się i polegania na czymkolwiek), z czego można wnioskować, że prawa Newtona mogą być błędne. Dowodem jego przypuszczeń może być kot, który spadł z wysokości. Jeśli upadnie do góry nogami, nadal wyląduje na wszystkich łapach, stało się to już pewnego rodzaju aksjomatem. Po szczegółowym sfotografowaniu ruchu kota mogliśmy zobaczyć na kadrach wszystko, co robi on w powietrzu. Widzieliśmy, jak poruszała łapą, co wywołało reakcję jej ciała, obracając się w przeciwnym kierunku niż ruch łapy. Działając zgodnie z prawami Newtona, kot wylądował pomyślnie.
U zwierząt wszystko dzieje się na poziomie instynktu, ludzie z kolei robią to świadomie. Profesjonalnym pływakom, po zeskoczeniu z wieży, udaje się trzykrotnie zawrócić w powietrzu, a po zatrzymaniu rotacji wyprostować się ściśle pionowo i zanurzyć się w wodzie. Ta sama zasada dotyczy gimnastyczek cyrku powietrznego.
Bez względu na to, jak bardzo ludzie próbują prześcignąć naturę, udoskonalając stworzone przez nią wynalazki, wciąż nie osiągnęliśmy jeszcze technologicznej doskonałości, w której samoloty mogłyby powtarzać czynności ważki: unosić się w powietrzu, natychmiast cofać się lub przesuwać na bok. A wszystko to dzieje się przy dużej prędkości. Być może minie jeszcze trochę czasu, a samoloty, dzięki dostosowaniu aerodynamiki i możliwości odrzutowych ważek, będą mogły wykonywać ostre zakręty i staną się mniej podatne na warunki zewnętrzne. Patrząc na przyrodę, człowiek może jeszcze wiele ulepszyć na rzecz postępu technicznego.
Prawa Newtona pomagają wyjaśnić bardzo ważne zjawisko mechaniczne - napęd odrzutowy. Tak nazywa się ruch ciała, który następuje po oddzieleniu od niego jakiejś jego części przy dowolnej prędkości.
Weźmy na przykład gumową piłkę dla dzieci, napompuj ją i puść. Zobaczymy, że gdy powietrze zacznie ją opuszczać w jednym kierunku, sama piłka poleci w drugim. To jest ruch reaktywny.
Niektórzy przedstawiciele świata zwierząt poruszają się na zasadzie napędu odrzutowego, jak na przykład kałamarnice i ośmiornice. Okresowo wyrzucając pochłoniętą przez siebie wodę, są w stanie osiągnąć prędkość do 60-70 km/h. Meduzy, mątwy i niektóre inne zwierzęta poruszają się w podobny sposób.
Przykłady napędu odrzutowego można znaleźć także w świecie roślin. Na przykład dojrzałe owoce „szalonego” ogórka przy najlżejszym dotknięciu odbijają się od łodygi, a gorzki płyn z nasionami zostaje na siłę wyrzucony przez dziurę utworzoną w miejscu oddzielonej łodygi; same ogórki odlatują w przeciwnym kierunku.
Ruch reaktywny występujący po uwolnieniu wody można zaobserwować w następującym doświadczeniu. Wlać wodę do szklanego lejka połączonego z gumową rurką z końcówką w kształcie litery L (ryc. 20). Zobaczymy, że kiedy woda zacznie wypływać z rurki, sama rura zacznie się poruszać i odchylać w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu wody.
Loty opierają się na zasadzie napędu odrzutowego rakiety. Nowoczesna rakieta kosmiczna to bardzo złożony samolot składający się z setek tysięcy i milionów części. Masa rakiety jest ogromna. Składa się z masy płynu roboczego (czyli gorących gazów powstających w wyniku spalania paliwa i emitowanych w postaci strumienia odrzutowego) oraz końcowej, czyli jak to się mówi, „suchej” masy rakiety pozostałej po płyn roboczy jest wyrzucany z rakiety.
Z kolei na „suchą” masę rakiety składa się masa konstrukcji (tj. powłoka rakiety, jej silniki i układ sterowania) oraz masa ładunku (tj. aparatura naukowa, korpus statku kosmicznego wystrzelonego na orbitę). , załoga i system podtrzymywania życia statku).
W miarę wyczerpywania się płynu roboczego uwolnione zbiorniki, nadmiar części pocisku itp. zaczynają obciążać rakietę niepotrzebnym ładunkiem, utrudniając przyspieszenie. Dlatego do osiągnięcia kosmicznych prędkości wykorzystuje się rakiety kompozytowe (lub wielostopniowe) (ryc. 21). Początkowo w takich rakietach działają tylko bloki pierwszego stopnia 1. Gdy wyczerpią się w nich zapasy paliwa, następuje ich rozdzielenie i załączenie drugiego stopnia 2; po wyczerpaniu się paliwa w nim jest ono również oddzielane i włączany jest trzeci stopień 3. Satelita lub inny statek kosmiczny znajdujący się w głowicy rakiety przykryty jest owiewką głowicy 4, której opływowy kształt pomaga zmniejszyć opór powietrza, gdy rakieta leci w atmosferze ziemskiej.
Kiedy strumień gazu zostaje wyrzucony z rakiety z dużą prędkością, sama rakieta pędzi w przeciwnym kierunku. Dlaczego to się dzieje?
Zgodnie z trzecim prawem Newtona siła F, z jaką rakieta działa na płyn roboczy, jest równa co do wielkości i przeciwna do kierunku siły F”, z jaką płyn roboczy działa na korpus rakiety:
Siła F” (zwana siłą reakcji) przyspiesza rakietę.
Z równości (10.1) wynika, że impuls przekazany ciału jest równy iloczynowi siły i czasu jej działania. Dlatego równe siły działające w tym samym czasie nadają ciałom równe impulsy. W tym przypadku impuls m p v p uzyskany przez rakietę musi odpowiadać impulsowi m gaz v gaz wyrzuconych gazów:
m р v р = m gaz v gaz
Wynika z tego, że prędkość rakiety 
Przeanalizujmy powstałe wyrażenie. Widzimy, że prędkość rakiety jest tym większa, im większa jest prędkość emitowanych gazów i im większy jest stosunek masy płynu roboczego (czyli masy paliwa) do końcowej („suchej”) masy rakiety. Rakieta.
Wzór (12.2) jest przybliżony. Nie bierze się pod uwagę, że w miarę spalania paliwa masa lecącej rakiety staje się coraz mniejsza. Dokładny wzór na prędkość rakiety został po raz pierwszy uzyskany w 1897 r. przez K. E. Ciołkowskiego i dlatego nosi jego imię.
Wzór Ciołkowskiego pozwala obliczyć zapasy paliwa potrzebne do nadania danej prędkości rakiety. W tabeli 3 przedstawiono stosunek masy początkowej rakiety m0 do jej masy końcowej m, odpowiadający różnym prędkościom rakiety przy prędkości strumienia gazu (względem rakiety) v = 4 km/s. 
Przykładowo, aby nadać rakiecie prędkość przekraczającą 4-krotnie prędkość przepływu gazu (v p = 16 km/s), konieczne jest, aby masa początkowa rakiety (wraz z paliwem) przekraczała końcową („suchą”) masa rakiety 55 razy (m 0 /m = 55). Oznacza to, że lwią część całkowitej masy rakiety w momencie startu powinna stanowić masa paliwa. Dla porównania, ładunek powinien mieć bardzo małą masę.
Ważny wkład w rozwój teorii napędu odrzutowego wniósł współczesny K. E. Ciołkowskiemu, rosyjski naukowiec I. V. Meshchersky (1859–1935). Jego imieniem nazwano równanie ruchu ciała o zmiennej masie.
1. Co to jest napęd odrzutowy? Daj przykłady. 2. W eksperymencie pokazanym na rysunku 22, gdy woda wypływa przez zakrzywione rurki, wiadro obraca się w kierunku wskazanym strzałką. Wyjaśnij zjawisko. 3. Od czego zależy prędkość, jaką osiąga rakieta po spaleniu paliwa?
Wielu osobom samo pojęcie „napędu odrzutowego” kojarzy się mocno ze współczesnymi osiągnięciami nauki i techniki, zwłaszcza fizyki, a w ich głowach pojawiają się obrazy samolotów odrzutowych, a nawet statków kosmicznych lecących z prędkością ponaddźwiękową, korzystających ze słynnych silników odrzutowych. Tak naprawdę zjawisko napędu odrzutowego jest znacznie starsze niż sam człowiek, ponieważ pojawiło się na długo przed nami, ludźmi. Tak, napęd odrzutowy jest aktywnie reprezentowany w przyrodzie: meduzy i mątwy pływają w głębinach morskich od milionów lat, kierując się tą samą zasadą, na której latają dziś nowoczesne naddźwiękowe samoloty odrzutowe.
Historia napędu odrzutowego
Od czasów starożytnych różni naukowcy obserwowali zjawisko ruchu reaktywnego w przyrodzie, pierwszy o tym napisał starożytny grecki matematyk i mechanik Heron, choć nigdy nie wyszedł poza teorię.
Jeśli mówimy o praktycznym zastosowaniu napędu odrzutowego, to wynalazczy Chińczycy byli pierwsi. Około XIII wieku wymyślili zasadę ruchu ośmiornic i mątwy, wymyślając pierwsze rakiety, których zaczęli używać zarówno do sztucznych ogni, jak i do operacji wojskowych (jako broń bojowa i sygnalizacyjna). Nieco później ten przydatny wynalazek Chińczyków został przejęty przez Arabów, a od nich przez Europejczyków.
Oczywiście pierwsze konwencjonalne rakiety odrzutowe miały stosunkowo prymitywną konstrukcję i przez kilka stuleci praktycznie w ogóle się nie rozwijały; wydawało się, że historia rozwoju napędu odrzutowego zatrzymała się. Przełom w tej kwestii nastąpił dopiero w XIX wieku.
Kto odkrył napęd odrzutowy?
Być może laury odkrywcy napędu odrzutowego w „nowej epoce” przypadnie Nikołajowi Kibalcziczowi, nie tylko utalentowanemu rosyjskiemu wynalazcy, ale także półetatowemu rewolucjoniście – Ochotnikowi Ludowemu. Swój projekt silnika odrzutowego i samolotu dla ludzi stworzył siedząc w królewskim więzieniu. Kibalczicz został później stracony za działalność rewolucyjną, a jego projekt nadal zbierał kurz na półkach w archiwach carskiej tajnej policji.
Później prace Kibalchicha w tym kierunku zostały odkryte i uzupełnione pracami innego utalentowanego naukowca K. E. Ciołkowskiego. W latach 1903-1914 opublikował szereg prac, w których przekonująco udowodnił możliwość wykorzystania napędu odrzutowego do budowy statków kosmicznych do eksploracji kosmosu. Stworzył także zasadę stosowania rakiet wielostopniowych. Do dziś wiele pomysłów Ciołkowskiego wykorzystuje się w nauce o rakietach.
Przykłady napędu odrzutowego w przyrodzie
Z pewnością pływając w morzu widziałeś meduzy, ale nie pomyślałeś, że te niesamowite (a także powolne) stworzenia poruszają się dzięki napędowi odrzutowemu. Mianowicie zaciskając swoją przezroczystą kopułę wyciskają wodę, która służy meduzie za rodzaj „silnika odrzutowego”.
Mątwa charakteryzuje się podobnym mechanizmem ruchu – poprzez specjalny lejek umieszczony z przodu ciała i przez boczną szczelinę zasysa wodę do jamy skrzelowej, a następnie energicznie wyrzuca ją przez lejek skierowany do tyłu lub na bok (w zależności od kierunek ruchu potrzebny mątwie).
Ale najciekawszy silnik odrzutowy stworzony przez naturę znajduje się w kałamarnicach, które słusznie można nazwać „żywymi torpedami”. Przecież nawet ciało tych zwierząt swoim kształtem przypomina rakietę, chociaż w rzeczywistości wszystko jest dokładnie odwrotnie - rakieta ta swoją konstrukcją kopiuje ciało kałamarnicy.
Jeśli kałamarnica musi wykonać szybki doskok, używa swojego naturalnego silnika odrzutowego. Jego ciało otoczone jest płaszczem, specjalną tkanką mięśniową, a połowa objętości całej kałamarnicy znajduje się w jamie płaszcza, do której zasysa wodę. Następnie gwałtownie wylewa zebrany strumień wody przez wąską dyszę, jednocześnie składając wszystkie dziesięć macek nad głową w taki sposób, aby uzyskać opływowy kształt. Dzięki tak zaawansowanej nawigacji reaktywnej kałamarnice mogą osiągnąć imponującą prędkość 60-70 km na godzinę.
Wśród właścicieli silnika odrzutowego w przyrodzie są także rośliny, a mianowicie tzw. „szalony ogórek”. Kiedy jego owoce dojrzewają, pod wpływem najlżejszego dotyku wystrzeliwują gluten z nasionami
Prawo napędu odrzutowego
Kałamarnice, „szalone ogórki”, meduzy i inne mątwy wykorzystują ruch odrzutowy od czasów starożytnych, nie zastanawiając się nad jego fizyczną istotą, ale spróbujemy dowiedzieć się, jaka jest istota ruchu odrzutowego, jaki rodzaj ruchu nazywa się ruchem odrzutowym i podaj jego definicję.
Na początek możesz zastosować prosty eksperyment - jeśli napompujesz zwykły balon powietrzem i bez zatrzymywania pozwolisz mu latać, będzie latał szybko, aż do wyczerpania zapasów powietrza. Zjawisko to wyjaśnia trzecie prawo Newtona, które mówi, że na dwa ciała oddziałują siły o jednakowej wielkości i przeciwnym kierunku.
Oznacza to, że siła oddziaływania piłki na wydobywające się z niej strumienie powietrza jest równa sile, z jaką powietrze wypycha piłkę od siebie. Rakieta działa na podobnej zasadzie jak kula, która wyrzuca część swojej masy z ogromną prędkością, otrzymując jednocześnie duże przyspieszenie w przeciwnym kierunku.
Prawo zachowania pędu i napęd odrzutowy
Fizyka wyjaśnia proces napędu odrzutowego. Pęd jest iloczynem masy ciała i jego prędkości (mv). Kiedy rakieta jest w spoczynku, jej pęd i prędkość wynoszą zero. Kiedy zacznie się z niego wyrzucać strumień odrzutowy, reszta, zgodnie z prawem zachowania pędu, musi osiągnąć taką prędkość, przy której całkowity pęd będzie nadal równy zeru.
Formuła napędu odrzutowego
Ogólnie rzecz biorąc, ruch strumieniowy można opisać następującym wzorem:
m s v s +m р v р =0
m s v s =-m р v р
gdzie m s v s to impuls wytworzony przez strumień gazu, m p v p to impuls otrzymany przez rakietę.
Znak minus oznacza, że kierunek ruchu rakiety i siła ruchu odrzutowca są przeciwne.
Napęd odrzutowy w technologii - zasada działania silnika odrzutowego
We współczesnej technologii napęd odrzutowy odgrywa bardzo ważną rolę, gdyż silniki odrzutowe napędzają samoloty i statki kosmiczne. Konstrukcja samego silnika odrzutowego może się różnić w zależności od jego wielkości i przeznaczenia. Ale w ten czy inny sposób każdy z nich tak ma
- zapas paliwa,
- komora spalania paliwa,
- dysza, której zadaniem jest przyspieszanie strumienia strumieniowego.
Tak wygląda silnik odrzutowy.
Napęd odrzutowy, wideo
I na koniec zabawny film o eksperymentach fizycznych z napędem odrzutowym.
Prawo zachowania pędu ma ogromne znaczenie przy rozważaniu ruchu strumienia.
Pod napęd odrzutowy rozumieć ruch ciała, który występuje, gdy jego część oddziela się z określoną prędkością względem niego, na przykład gdy produkty spalania wypływają z dyszy samolotu odrzutowego. W tym wypadku tzw Siła reakcji pchanie ciała.
Osobliwością siły reaktywnej jest to, że powstaje ona w wyniku interakcji między częściami samego układu, bez jakiejkolwiek interakcji z ciałami zewnętrznymi.
Natomiast siła nadająca przyspieszenie np. pieszym, statkowi czy samolotowi powstaje jedynie w wyniku oddziaływania tych ciał z ziemią, wodą lub powietrzem.
Zatem ruch ciała można uzyskać w wyniku przepływu strumienia cieczy lub gazu.
Ruch odrzutowy w przyrodzie charakterystyczny głównie dla organizmów żywych żyjących w środowisku wodnym.
W technologii napęd odrzutowy znajduje zastosowanie w transporcie rzecznym (silniki odrzutowe), w przemyśle motoryzacyjnym (samochody wyścigowe), w wojsku, w lotnictwie i astronautyce.
Wszystkie nowoczesne, szybkie samoloty są wyposażone w silniki odrzutowe, ponieważ... są w stanie zapewnić wymaganą prędkość lotu.
W przestrzeni kosmicznej nie można używać silników innych niż odrzutowe, ponieważ nie ma tam wsparcia, z którego można by uzyskać przyspieszenie.
Historia rozwoju technologii odrzutowej
Twórcą rosyjskiego pocisku bojowego był naukowiec zajmujący się artylerią K.I. Konstantinow. Ważąca 80 kg rakieta Konstantinowa osiągnęła zasięg 4 km.
Pomysł zastosowania napędu odrzutowego w samolocie, projekt odrzutowego urządzenia lotniczego, został zaproponowany w 1881 roku przez N.I. Kibalczicz.
W 1903 roku słynny fizyk K.E. Ciołkowski udowodnił możliwość lotu w przestrzeni międzyplanetarnej i opracował projekt pierwszego samolotu rakietowego z silnikiem na paliwo ciekłe.
K.E. Ciołkowski zaprojektował pociąg rakiet kosmicznych składający się z szeregu rakiet, które działają naprzemiennie i odpadają w miarę zużywania się paliwa.
Zasady silników odrzutowych
Podstawą każdego silnika odrzutowego jest komora spalania, w której podczas spalania paliwa powstają gazy o bardzo wysokiej temperaturze i wywierające nacisk na ścianki komory. Gazy ulatniają się z wąskiej dyszy rakiety z dużą prędkością i tworzą ciąg odrzutowy. Zgodnie z prawem zachowania pędu rakieta nabywa prędkość w przeciwnym kierunku.
Pęd układu (produkty spalania rakietowego) pozostaje zerowy. Ponieważ masa rakiety maleje, nawet przy stałym natężeniu przepływu gazu, jej prędkość będzie rosła, stopniowo osiągając wartość maksymalną.
Ruch rakiety jest przykładem ruchu ciała o zmiennej masie. Do obliczenia jego prędkości wykorzystuje się zasadę zachowania pędu.
Silniki odrzutowe dzielą się na silniki rakietowe i silniki oddychające powietrzem.
Silniki rakietowe Dostępne z paliwem stałym lub płynnym.
W silnikach rakietowych na paliwo stałe paliwo zawierające zarówno paliwo, jak i utleniacz, jest wtłaczane do komory spalania silnika.
W silniki odrzutowe na ciecz Przeznaczone do wystrzeliwania statków kosmicznych paliwo i utleniacz przechowywane są oddzielnie w specjalnych zbiornikach i dostarczane do komory spalania za pomocą pomp. Mogą używać nafty, benzyny, alkoholu, ciekłego wodoru itp. jako paliwa oraz ciekłego tlenu, kwasu azotowego itp. jako środka utleniającego niezbędnego do spalania.
Nowoczesne trójstopniowe rakiety kosmiczne wystrzeliwane są pionowo, a po przejściu przez gęste warstwy atmosfery kierowane są do lotu w danym kierunku. Każdy stopień rakiety ma własny zbiornik paliwa i utleniacza, a także własny silnik odrzutowy. W miarę spalania paliwa zużyte stopnie rakiety są odrzucane.
Silniki odrzutowe obecnie stosowane głównie w samolotach. Główną różnicą w stosunku do silników rakietowych jest to, że utleniaczem podczas spalania paliwa jest tlen z powietrza wchodzącego do silnika z atmosfery.
Do silników oddychających powietrzem zalicza się silniki turbosprężarkowe ze sprężarką osiową i odśrodkową.
Powietrze w takich silnikach jest zasysane i sprężane przez sprężarkę napędzaną turbiną gazową. Gazy opuszczające komorę spalania wytwarzają ciąg reaktywny i obracają wirnik turbiny.
Przy bardzo dużych prędkościach lotu można osiągnąć sprężanie gazów w komorze spalania w wyniku nadlatującego strumienia powietrza. Nie ma potrzeby stosowania kompresora.