в чем измеряется тяга двигателя

Тяга самолета. Тяга двигателя самолета. Тяга реактивного двигателя.

Тяга – сила, выработанная двигателем. Она толкает самолет сквозь воздушный поток. Единственное, что противостоит тяге – лобовое сопротивление. В прямолинейном горизонтально установившемся полете они сравнительно равны. Если летчик увеличивает тягу путем добавления оборотов двигателя и сохраняет постоянную высоту, тяга начинает превосходить сопротивление воздуха. Летательный аппарат (ЛА) при этом ускоряется. Очень быстро сопротивление увеличивается и снова уравнивает тягу. ЛА стабилизируется на постоянной высокой скорости. Тяга – один из самых важных факторов для определения скороподъемности самолета, а именно насколько быстро ЛА может подняться на определенную высоту. Вертикальная скорость зависит не от подъемной силы, а от запаса тяги, которым обладает самолет.

Тяга реактивного двигателя самолета

Сила тяги двигателя, или его движущая сила, равноценна всем силам давления воздуха на внутреннюю поверхность силовой установки. Тяга некоторых видов реактивных двигателей зависит от скорости и высоты полета. Для вычисления силы тяги реактивного двигателя часто приходится определять тягу на конкретной высоте, у земли, на взлете и во время какой-либо скорости. Для ЖРД сила тяги равноценна произведению массы исходящих газов на скорость, с которой они вылетают из сопла двигателя.

Для ВРД (воздушно-реактивный двигатель) сила тяги измеряется как результат массы газов на разность скоростей, а именно скорости воздушной струи, выходящей из сопла двигателя, и скорости поступающего воздуха в двигатель. Проще говоря, данная скорость уравнивается к скорости полета самолета с реактивным двигателем. Тяга ВРД обычно измеряется в тоннах или килограммах. Важным качественным показателем ВРД является его удельная тяга. Для турбореактивного двигателя – тяга, отнесенная к конкретной единице веса воздуха, который проходит через двигатель в секунду. Этот показатель позволяет понять, насколько высока эффективность эксплуатации воздуха в двигателе для образования тяги. Удельная тяга измеряется в килограммах тяги на 1 кг воздуха, расходуемого за секунду. В некоторых случаях применяется другой показатель, который также называется удельной тягой, показывающей отношение количества топлива, которое расходуется, к силе тяги за секунду. Естественно, что чем выше показатель удельной тяги ВРД, тем меньше поперечный вес и размеры самого двигателя.

Показатель полетной или тяговой мощности – это сила, которая задействует реактивный двигатель при конкретной скорости полета. Как правило, измеряется в лошадиных силах. Величина лобовой тяги говорит о степени конструктивного оптимума реактивного двигателя. Лобовая тяга – это отношение наибольшего показателя площади поперечного сечения к тяге. Лобовая тяга равна тяге, в кг поделенной на площадь в метрах квадратных.

В мировой авиации наиболее ценится тот двигатель, который обладает высокой лобовой тягой.

Чем совершеннее ВРД в конструктивном отношении, тем меньший показатель его удельного веса, а именно общий вес двигателя вместе с приборами и обслуживающими агрегатами, поделенный на величину собственной тяги.

Реактивные двигатели, как и тепловые вообще, отличаются друг от друга не только по мощности, весу, тяге и другим показателям. При оценивании ВРД огромную роль играют параметры, которые зависят от собственной экономичности, а именно от КПД (коэффициент полезного действия). Среди данных показателей главным считается удаленный расход топлива на конкретную единицу тяги. Он выражается в килограммах топлива, которое расходуется за час на образование одного килограмма тяги.

Источник

Удельная тяга

Удельный импульс — характеристика реактивного двигателя, равная отношению создаваемого им импульса (количества движения) к расходу (обычно массовому, но может соотноситься и, например, с объемом) топлива.

Размерность величины совпадает с размерностью скорости, в системе единиц СИ это метр в секунду. Формула приближенного расчета удельного импульса (скорости истечения) для реактивных двигателей на химическом топливе выглядит, как:

Iy = sqrt(16641 (Tk [1- y]/uy))

Как видно из формулы в первом приближении, чем выше температура газа, чем меньше его молекулярная масса и чем выше соотношение давлений в камере РД к окружающему пространству, тем выше удельный импульс. Более точную формулу можно посмотреть здесь Ы-формула

Удельный импульс является важным параметром двигателя, характеризующим его эффективность. Он показывает, сколько топлива надо потратить, чтобы летательный аппарат получил заданный импульс. Эта величина не связана напрямую с энергетической эффективностью топлива и тягой двигателя, например, ионные двигатели имеют очень небольшую тягу, но благодаря высокому удельному импульсу находят применение в качестве маневровых двигателей в космической технике.

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Удельная тяга» в других словарях:

УДЕЛЬНАЯ ТЯГА — показатель рабочих качеств двигателя, выражается отношением тяги (см. (1)) двигателя к его массе, объёму или др. параметру … Большая политехническая энциклопедия

УДЕЛЬНАЯ ТЯГА — отношение тяги двигателя к его массе, объёму или к др. параметру; показатель совершенства двигателя. У. т. воздушно реактивного двигателя отношение тяги к секундному массовому расходу воздуха. У ракетных двигателей тяга, отнесённая к секундному… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Удельная тяга — ракетного двигателя, отношение тяги, развиваемой ракетным двигателем, к секундному массовому расходу топлива; показатель эффективности двигателя в (н․сек)/кг [(кгс․сек)/кг]. У. т. лучших жидкостных ракетных двигателей (1976) достигает 4,5 … Большая советская энциклопедия

удельная тяга — воздушно реактивного двигателя — отношение тяги ВРД к секундному расходу воздуха. Максимальное значение У. т. составляет 1250 Н·с/кг в ТРДДФ при максимальном форсаже. У. т. нефорсированного ТРД может достигать 1000 Н·с/кг. ТРДД дозвуковых… … Энциклопедия «Авиация»

удельная тяга — воздушно реактивного двигателя — отношение тяги ВРД к секундному расходу воздуха. Максимальное значение У. т. составляет 1250 Н·с/кг в ТРДДФ при максимальном форсаже. У. т. нефорсированного ТРД может достигать 1000 Н·с/кг. ТРДД дозвуковых… … Энциклопедия «Авиация»

удельная тяга ГТД — удельная тяга Отношение тяги ГТД к секундному расходу воздуха. [ГОСТ 23851 79] Тематики двигатели летательных аппаратов Синонимы удельная тяга … Справочник технического переводчика

Удельная тяга воздушно-реактивного двигателя — отношение тяги ВРД к секундному расходу воздуха. Максимальное значение У. т. составляет 1250 Н(·)с/кг в ТРДДФ при максимальном форсаже. У. т. нефорсированного ТРД может достигать 1000 Н(·)с/кг. ТРДД дозвуковых пассажирских самолётов имеют У. т.… … Энциклопедия техники

удельная тяга винта — Отношение эффективной тяги винта к мощности, затрачиваемой на его вращение. [ГОСТ 21664 76] Тематики винты воздушные авиационных двигателей … Справочник технического переводчика

удельная тяга двигателя — Тяга, развиваемая двигателем, отнесенная к секундному весовому расходу воздуха через двигатель … Политехнический терминологический толковый словарь

Воздушно-реактивный двигатель — (ВРД) тепловой реактивный двигатель, в качестве рабочего тела которого используется смесь забираемого из атмосферы воздуха и продуктов окисления топлива кислородом, содержащимся в воздухе. За счёт реакции окисления рабочее тело нагревается… … Википедия

Источник

Удельный импульс

Уде́льный и́мпульс или уде́льная тя́га (англ. specific impulse ) — показатель эффективности ракетного двигателя. Иногда оба термина используются как синонимы, имея в виду, что это, фактически, одна и та же характеристика. Удельная тяга применяется обычно во внутренней баллистике, в то время как удельный импульс — во внешней баллистике. Размерность удельного импульса есть размерность скорости, в системе единиц СИ это метр в секунду.

Содержание

Определения

Уде́льный и́мпульс — характеристика реактивного двигателя, равная отношению создаваемого им импульса (количества движения) к расходу (обычно массовому, но может соотноситься и, например, с весом или объёмом) топлива. Чем больше удельный импульс, тем меньше топлива надо потратить, чтобы получить определённое количество движения. Теоретически удельный импульс равен скорости истечения продуктов сгорания, фактически может от неё отличаться. Поэтому удельный импульс называют так же эффективной (или эквивалентной) скоростью истечения.

Уде́льная тя́га — характеристика реактивного двигателя, равная отношению создаваемой им тяги к массовому расходу топлива. Измеряется в метрах в секунду (м/с = Н·с/кг = кгс·с/т.е.м.) и означает, в данной размерности, сколько секунд данный двигатель сможет создавать тягу в 1 Н, истратив при этом 1 кг топлива (или тягу в 1 кгс, истратив при этом 1 т.е.м. топлива). При другом толковании удельная тяга равна отношению тяги к весовому расходу топлива; в этом случае она измеряется в секундах (с = Н·с/Н = кгс·с/кгс). Для перевода весовой удельной тяги в массовую её надо умножить на ускорение свободного падения (примерно равное 9,81 м/с²). [1]

Формула приближенного расчета удельного импульса (скорости истечения) для реактивных двигателей на химическом топливе выглядит, как:

Сравнение эффективности разных типов двигателей

Удельный импульс является важным параметром двигателя, характеризующим его эффективность. Эта величина не связана напрямую с энергетической эффективностью топлива и тягой двигателя, например, ионные двигатели имеют очень небольшую тягу, но благодаря высокому удельному импульсу находят применение в качестве маневровых двигателей в космической технике.

Для воздушно-реактивных двигателей величина удельного импульса на порядок выше, чем у химических ракетных двигателей, за счёт того, что окислитель и рабочее тело поступают из окружающей среды и их расход не учитывается в формуле расчёта импульса, в которой фигурирует только массовый расход горючего. Однако, использование окружающей среды при больших скоростях движения вызывает вырождение ВРД — их удельный импульс падает с ростом скорости. Приведённое в таблице значение соответствует дозвуковым скоростям.

Источник

Реактивная тяга или как устроен ионный реактивный двигатель

Не секрет, что все реактивные двигатели работают за счёт закона сохранения импульса. Именно из него вытекает, что реактивная тяга — это произведение массового расхода на скорость выхода рабочего тела из сопла.

Эту скорость принято называть удельным импульсом реактивного двигателя. Давайте для примера найдём реактивную тягу при стрельбе из автомата Калашникова, которая является основной составляющей отдачи. Пусть масса пули будет 0,016 кг, начальная скорость пули 700 м/с, а скорострельность 10 выстр./с. Тогда отдача F=700∙0,016∙10=112 Н (или 11 кгс). Большая отдача, но тут приведена техническая скорострельность 600 выстр./мин. В реальности стрельба ведётся очередями или одиночными и составляет ≈50 выстр./мин.

Вернёмся к реальным реактивным двигателям, в которых вместо пуль обычно используются потоки выходящего с гиперзвуковой скоростью газа. Химические реактивные двигатели являются самыми распространёнными, но не единственными.

В этой статье, с большим предисловием, я хочу рассказать об ионных реактивных двигателях (далее ИРД). ИРД используют в качестве рабочего тела заряженные частицы — ионы. Ионы имеют массу, и если их разогнать электрическим полем, то можно создать реактивную тягу. Это всё в теории, а теперь подробнее. ИРД имеет некоторый запас газа, который ионизируют (т.е. нейтрально-заряженные атомы газа разбивают на отрицательные электроны и положительные ионы) с помощью газового разряда. Далее ионы разгоняются электрическим полем с помощью специальной системы сеток, и эта же система сеток блокирует движение электронов. После того, как положительные ионы вылетели из сопла, их нейтрализуют отрицательными электронами (в результате этого происходит рекомбинация и газ начинает светиться), чтобы ионы не притягивались обратно к двигателю, и тем самым не снижали его тяги.

Удельный импульс ионных реактивных двигателей достигает 50 км/с, что в 150 раз превышает скорость звука! Увы, но тяга таких двигателей составляет около 0,2 Н. Почему же так? Ведь удельный импульс очень большой. Дело в том, что масса ионов очень маленькая и массовый расход получается небольшим. Для чего тогда такие двигатели нужны, если они ничего не смогут сдвинуть с места? На Земле может быть не смогут, а вот в космосе, где нет сил сопротивления, они достаточно эффективные. Существует такое понятие как полный импульс — произведение тяги на время или произведение удельного импульса на массу топлива, который у ИРД является достаточно большим.

Решим следующую задачу. Пусть жидкостный ракетный двигатель имеет удельный импульс 5 км/с, а у нашего ИРД он будет 50 км/с. И давайте масса рабочего тела (в ЖРД она равна массе топлива) у обоих двигателей будет 50 кг. Примем массу космического аппарата равной 100 кг.
Найдём по формуле Циолковского конечную скорость аппарата (т.е. когда в нём закончится рабочая масса).

И что получается, если ионный и химический реактивные двигатели будут иметь одинаковую массу топлива, то ИРД сможет разогнать космический аппарат до больших скоростей, нежели химический РД. Правда на ИРД космический аппарат будет разгонятся дольше до конечной скорости, чем на ЖРД. Но в путешествиях к далёким планетам, высокая конечная (разгонная) скорость будет компенсировать этот недостаток.

ИРД используются и в наше время. Например, аппарат Deep Space 1 сблизился с астероидом Брайль и кометой Борелли, передал на Землю значительный объём ценных научных данных и изображений.

Deep Space 1

Также космическая антенна LISA, которая сейчас находится на стадии проектирования, будет использовать ИРД для корректировки орбиты.

Laser Interferometer Space Antenna

И напоследок, давайте определим тягу ИРД, зная массу иона М=6,5∙10^-26 кг, ускоряющие напряжение U=50 кВ, ток нейтрализации I=0,5 А, элементарный заряд е=1,6∙10^-16 Кл.

Напряжение — это работа по переносу заряда, т.е. на выходе из сопла ион будет иметь кинетическую энергию равную произведению напряжения на заряд иона. Из кинетической энергии выражаем скорость (удельный импульс). Найдём массовый расход из определения тока, электрический ток — это проходящий заряд во времени. Получается, что массовый расход — это произведение массы иона и тока, делённое на заряд иона. Перемножая удельный импульс и массовый расход, получаем тягу равную 0,1 Н.

Подводя итог, хочу сказать, что существуют плазменные реактивные двигатели, у которых схожее устройство, но которые имеют намного больший массовый расход рабочего тела. Кто знает, может быть уже завтра на таких двигателях человечество будет летать на Марс и Луну.

Источник

Тяга двигателя

Полезное

Смотреть что такое «Тяга двигателя» в других словарях:

тяга двигателя — Результирующая всех гидродинамических сил (давления), приложенных к внутренней и наружной поверхностям двигателя в предположении, что давление на наружной поверхности равно атмосферному. Примечание. В случае турбовинтового двигателя тяга… … Политехнический терминологический толковый словарь

тяга двигателя — тяга двигателя — реактивная сила, являющаяся результирующей газодинамических сил давления и трения, приложенных к внутренней и наружной поверхностям двигателя. Различают внутреннюю тягу (реактивную тягу) P — результирующую всех… … Энциклопедия «Авиация»

тяга двигателя — тяга двигателя — реактивная сила, являющаяся результирующей газодинамических сил давления и трения, приложенных к внутренней и наружной поверхностям двигателя. Различают внутреннюю тягу (реактивную тягу) P — результирующую всех… … Энциклопедия «Авиация»

тяга (двигателя или винта) — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN thrust … Справочник технического переводчика

удельная тяга двигателя — Тяга, развиваемая двигателем, отнесенная к секундному весовому расходу воздуха через двигатель … Политехнический терминологический толковый словарь

лобовая тяга двигателя — Отношение тяги двигателя к его лобовой площади. Примечание. Под лобовой площадью понимается площадь максимального сечения двигателя … Политехнический терминологический толковый словарь

тяга ЖРД (камеры ЖРД) — тяга двигателя (камеры) Равнодействующая реактивной силы ЖРД (камеры ЖРД) и сил давления окружающей среды, действующих на его (ее) внешние поверхности, за исключением сил внешнего аэродинамического сопротивления. Обозначения: тяга ЖРД R тяга… … Справочник технического переводчика

Тяга — В Викисловаре есть статья «тяга» Тяга: Тяга (авиация) сила движителя самолёта. Реактивная тяга кинетичес … Википедия

Тяга судов — по внутренним водным путям (на морях и больших озерах суда передвигаются исключительно паровою силою или под парусами, а лодки при небольших переходах на веслах) производится разнообразными способами. При движении вниз по течению пользуются силою … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

приведенная тяга — Тяга двигателя, приведенная к стандартным атмосферным условиям … Политехнический терминологический толковый словарь

Источник