Не смотрите,что для педВУЗов.см на год(1965).Изучение начать с 6 страницы.Счастливой ботвы! (971242), страница 55

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 55)

Турбина развивает максимальную мощность, когда ее лопатки имеют скорость, равную половине скорости струи: о, = —. 2 В реактивных турбинах вода поступает под давлением, ббльшим атмосфераого, из многолопаточного направляющего аппарата в закрытое пространство, в котором помещено колесо турбины (рис. 181). При течении между сужающимися лопатками колеса скорость е® Рис. !8!. Колеса реактивных турбин течения воды относительно лопаток возрастает, а давление падает; изменение количества движения воды при этом создает реактивную силу, приводящую турбину во вращение.

Для получения максимальной мощности относительная скорость, с которой частицы сходят с колеса, должна быть возможно меньше, а давление близким к атмосферному. 3. Парение тяжелого тела в воздухе. Тяжелое тело может парить в неподвижной (воздушной или водной) среде, если оно все время отбрасывает вниз некоторую массу среды со скоростью о (рис. 182). 278 Тогда со стороны части среды, приходящей в движение, на него действует сила реакции, направленная противоположно силе тя жести.

При подходящих условиях 1определенной скорости о) тело неподвижно висит в воздухе, поднимается или опускается. На этом принципе работает винт вертолета. Примем для простоты расчета, что в потоке воздуха, который отбрасывает винт вертолета, на некотором расстоянии от него устанавливается постоянная скорость о. Положим сечение отбрасываемой вниз струи 5. Тогда винт приводит ежесекундно в движение массу воздуха: М, =оЯо, 113. 23) Разностью давлений в движущейся вниз струе воздуха можно пренебречь, поэтому количество движения, приобретаемое воз- Т1 духом, равно: РЯоо =М,о.

В случае неподвижного парения тела. очевидно: / Мр= 6, о где 6 — вес тела. Таким образом, реакция со стороны струи воздуха на вивт равна: В = 6 = — М„о. (13.24) Она и создает направленную вверх силу тяги винта вертолета. Несмотря на простоту, расчет по этой формуле для винта, находящегося на значительном расстоянии от Земли, оказывается весьма точным. 4. Возникновение подвемноа силы крота самолета. Применение закона сохранения момента количества движения позволяет просто объяснить возникновение подъемной силы крыла самолета.

Рнс. 183. К возникновению подъемной силы крыла самолета (фотографня линий тока). 279 В момент начала движения самолета на задней кромке крыла возникает мощный вихрь (рис. 183), так называемый разгонный, в котором воздух движется против часовой стрелки. Достаточно развившись, он отрывается от крыла и уносится воздушным потоком. Масса воздуха, унесенная вихрем, имеет некоторый момент количества движения, а так как момент количества движения крыло — воздух должен остаться постоянным, то вокруг крыла возникает замкнутое циркуляционное течение в направлении, противоположном движению воздуха в вихре. Циркулярное течение йааъеннал сала Заытачнаа аадлениа Рис.

1вб. Распределение давлений на поверхности крыла. Рис. 184. К возникновению подъемной силы крыла самолета (теоретическан схема). 4 7. РЕАКТИВНОЕ ДВИЖЕНИЕ Сила реакции вытекающей струи жидкости или газов используется в качестве движу|цей силы в реактивных аппаратах. Любой реактивный двигатель соединяет в себе тепловую машину, преобразующую химическую энергию топлива в кинетическую энергию струи, и двигатель, создающий силу тяги вследствие реакции выбрасываемого из сопла газа или жидкости.

Реактивные двигатели могут быть разделены на две группы; ракетные и воздушно-реактивные. В ракетных двигателях горючее и окислитель, при сгорании которых создается струя газа, транспортируются вместе с двигателем. Сила тяги в ракетном двигателе определяется ежесекундным расходом массы отбрасываемой струи Я„и скоростью частиц в струе п„и равна 9„и, независимо от скорости движения ракеты и от состояния окружающей среды. 280 складывается с движением воздуха навстречу крылу. Над крылом скорости того и другого движения по направлению совпадают, а под крылом направлены противоположно (рис.

184). По закону Вернулли давление больше там, где меньше скорость. Поэтому под крылом возникает область повышенного давления, а над крылом пониженного. Результирующая сил давлений, действующих на поверхность крыла, направлена вверх и образует подъемную силу. На рисунке 185 изображено распределение давлений на поверхности крыла. Это же значение сила тяги ракетного двигателя сохраняет в безвоздушном пространстве, В ракетах с твердым топливом используются обычно особые сорта пороха в виде шашек.

При горении пороха в камере продукты сгорания находятся под повышенным давлением (от нескольких десятков до сотен атмосфер), истечение их через сопло создает реактивную силу, движушую ракету в сторону, противоположную направлению истечения газов. Рис. 186. Схема ракетного снаряда с двигателем на жидком топливе; !-боеваа часть; г — автопилот; 3 — бак с горючим.

а — бак с окнслнтелем; б — турбонасоснаи устиновна, 6 — камера сгорании; у-сопло; а — гатовые рули; У вЂ” радиооборудование Иаеасаге и еле а Выход газвд Вход Воздуха Рис. 187. Схема устройства воздушио-реактивного двигатели. 281 Ракетные двигатели с жидким топливом (ЖРД) (рис. 186) работают по тому же принципу, что и ракетный двигатель с твердым топливом, Горючее (бензин, керосин, этиловый спирт) подается через форсунки в камеры сгорания, где смешивается с окислителем и воспламеняется. Продукты сгорания выбрасываются наружу через реактивное сопло. ЖРД используются в ракетах дальнего действия для посылки аппаратов за пределы земной атмосферы, в частности для запуска искусственных спутников Земли и Солнца.

Жидкостный ракетный двигатель был впервые предложен выдающимся русским ученым К. Э, Циолковским, им же были разработаны научные основы теории ракетных полетов. Принцип работы воздушно-реактивных двигателей состоит в следующем: встречный воздушный погок поступает в двигатель, сжимается и попадает в камеру сгорания, где в ием сжигается топливо. Продукты сгорания с большой скоростью выбрасываются двигателем назад. Принципиальная схема такого двигателя приведена на рисунке 187. Положим, самолет или другой аппарат летит со скоростью о, при этом двигатель забирает через диффузор Р ежесекундно массу воздуха Я,. В диффузоре скорость воздуха падает, а давление возрастает. При повышенном давлении воздух поступает в камеру сгорания, где смешивается с топливом (бензин).

После возгорания горючей смеси двигатель выбрасывает через реактивное сопло 5 (со скоростью в,) воздух и газы, образовавшиеся за счет сгорания топлива, ежесекундный расход которого равен Я,. Так как воздух в атмосфере покоится, то при поступлении его в двигатель на самолет действует реактивная сила Я, и, направленная против его движения. При выбросе струи воздуха и газов, образовавшихся от сгорания топлива, действует реактивная сила, направленная по движению и равная (Я, + Я,)о, Следовательно, результирующая реактивная сила, создающая тягу самолета, равна: Я, (и, — о) + Я,о,.

Так как обычно Я, (( Я„то приближенно можно считать, что сила тяги равна: Я.(о,-о) Т. е. сила тяги воздушно-реактивного двигателя возникает при скорости отбрасываемгях назад частиц газа большей, чем скорость полета аппарата. На таком же принципе работает двигатель реактивного судна, в котором насос засасывает воду в носовой части судна и выбрасывает за корму в направлении, противоположном движению судна. а а.

ВихРеВОе дВижение В общем случае движение частиц жидкости может складываться из поступательного движения, вращения и деформации частиц. Если при движении элементарные объемы жидкости перемещаются без вращения, движение называется потенциальным. Движение жидкости или газа, которое сопровождаетсявращением частиц около некоторых мгновенных осей, называется вихревым течением. Примерами вихревого движения могут служить смерчи, дымные кольца у краев выхлопных труб двигателей внутреннего сгорания, водяные вихри, наблюдающиеся в реках за ус. тоями мостов, и т.

п. Движение реальных жидкостей и газов приближенно потенциально в областях, в которых действие сил вязкости ничтожно мало по сравнению с действием сил давления и нет завихрений, образующихся благодаря «срыву» жидкости на поверхностях раздела (см. ниже). Представим себе (в плане) два сливающихся потока (рис. 188). Измерив скорости в сечении АВ, мы (в общем случае) обнаружим различие в скоростях течения правого и левого потоков.

Постоянная Бернулли имеет для них различное значение, а давления должны быть одинаковы. Следовательно, в результирующем потоке должна л д существовать поверхность, на которой скорость меняется скачком, Она называется поверхностью раздела. Может быть случай, иогда постоянная Бернулли одинакова для всего потока, но поверхность раздела все-таки существует. В этом случае скорости справа и слева (нли над поверхностью раздела д 8 н под ней) Равны по величине, но рис.

шз. образование но. противоположны по направлению. верхности раздела ири слияПоверхность раздела неустойнии двух потоков. чива и легко разрушается, образуя вихри. В самом деле, пусть вследствие какой-либо случайной причины на поверхности раздела образовалось слабое возмущение (рис. 189, а). Это возмущение перемещается со скоростью, средней из скоростей частиц жидкости по обе стороны поверхности раздела. Положим, мы двигаемся вместе с возмущением с этой средней скоростью.

Характеристики

Список файлов лекций