за что отвечает реактивная тяга

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

Реактивная тяга

Содержание

Реактивное движение в природе

Среди животного мира реактивное движение встречается у кальмаров, осьминогов, медуз, каракатиц, морских гребешков и других. Перечисленные животные передвигаются, выбрасывая вбираемую ими воду.

Величина реактивной тяги

Формула при отсутствии внешних сил

Если нет внешних сил, то ракета вместе с выброшенным веществом является замкнутой системой. Импульс такой системы не может меняться во времени.

, где

— масса ракеты — её ускорение — скорость истечения газов — расход массы топлива в единицу времени

Поскольку скорость истечения продуктов сгорания (рабочего тела) определяется физико-химическими свойствами компонентов топлива и конструктивными особенностями двигателя, являясь постоянной величиной при не очень больших изменениях режима работы реактивного двигателя, то величина реактивной силы определяется в основном массовым секундным расходом топлива. [1]

Доказательство

До начала работы двигателей импульс ракеты и горючего был равен нулю, следовательно, и после включения сумма изменений векторов импульса ракеты и импульса истекающих газов равна нулю: , где

— изменение скорости ракеты

Разделим обе части равенства на интервал времени t, в течение которого работали двигатели ракеты:

Произведение массы ракеты m на ускорение ее движения a по определению равно силе, вызывающей это ускорение:

Уравнение Мещерского

Если же на ракету, кроме реактивной силы , действует внешняя сила , то уравнение динамики движения примет вид:

Формула Мещерского представляет собой обобщение второго закона Ньютона для движения тел переменной массы. Ускорение тела переменной массы определяется не только внешними силами , действующими на тело, но и реактивной силой , обусловленной изменением массы движущегося тела:

Формула Циолковского

Применив уравнение Мещерского к движению ракеты, на которую не действуют внешние силы, и проинтегрировав уравнение, получим формулу Циолковского [4] :

Релятивистское обобщение этой формулы имеет вид:

, где — скорость света.

См. также

Примечания

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Реактивная тяга» в других словарях:

Реактивная тяга — (реактивная сила) сила реакции (отдачи) струи, создаваемая в результате истечения газов (или другого рабочего тела) из сопла реактивного двигателя. Реактивная тяга приложена непосредственно к корпусу ракетного двигателя и без каких либо… … Морской словарь

РЕАКТИВНАЯ ТЯГА — (реактивная сила) сила реакции (отдачи) струи рабочего тела (напр., газа), вытекающей из сопла реактивного двигателя и приводящей в движение устройство с двигателем в сторону, противоположную направлению истечения рабочего тела … Большой Энциклопедический словарь

РЕАКТИВНАЯ ТЯГА — (реактивная сила) сила реакции (отдачи) струи рабочего тела, вытекающей из сопла реактивного двигателя (см. ), приводящая в движение двигатель и связанный с ним аппарат в направлении, противоположном направлению реактивной струи. Принцип… … Большая политехническая энциклопедия

РЕАКТИВНАЯ ТЯГА — РЕАКТИВНАЯ ТЯГА, сила, которая создается в результате действия ПРОПЕЛЛЕРА, РЕАКТИВНОГО или РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ. Пропеллер самолета придает воздуху движение вперед, реактивные и ракетные двигатели отбрасывают газы назад. Тяга же действует в… … Научно-технический энциклопедический словарь

реактивная тяга — (реактивная сила), сила реакции (отдачи) струи рабочего тела (например, газа), вытекающей из сопла реактивного двигателя; направлена в сторону, противоположную направлению истечения рабочего тела. * * * РЕАКТИВНАЯ ТЯГА РЕАКТИВНАЯ ТЯГА (реактивная … Энциклопедический словарь

реактивная тяга — reaktyvinė trauka statusas T sritis Gynyba apibrėžtis Dujų (ar kt. darbinės medžiagos) srovės reakcijos (atatrankos) jėga, kuri atsiranda dujų srovei labai greitai veržiantis pro reaktyvinio variklio tūtą; reaktyvinės traukos kryptis priešinga… … Artilerijos terminų žodynas

Реактивная тяга — реактивная сила, сила реакции (отдачи) струи газов (или др. рабочего тела (См. Рабочее тело)), вытекающей из сопла реактивного двигателя (См. Реактивный двигатель). Р. т. равнодействующая сил давления рабочего тела на ограничивающие его… … Большая советская энциклопедия

РЕАКТИВНАЯ ТЯГА — реактивная сила, приводящая в движение трансп. машину; возникает в результате истечения газов (или др. рабочего тела) в окружающее пространство через реактивное сопло; направлена в сторону, противоположную направлению истечения газов … Большой энциклопедический политехнический словарь

РЕАКТИВНАЯ ТЯГА — (реактивная сила), сила реакции (отдачи) струи рабочего тела (напр., газа), вытекающей из сопла реактивного двигателя; направлена в сторону, противоположную направлению истечения рабочего тела … Естествознание. Энциклопедический словарь

Реактивная тяга — сила реакции (отдачи) струи, создаваемая в результате истечения газов (или другого рабочего тела) из сопла реактивного двигателя; направлена в сторону, противоположную направлению истечения газов. Принцип реактивного движения используется в… … Словарь военных терминов

Источник

Реактивная тяга

Реактивная тяга – элемент подвески автомобиля, служащий, в зависимости от места установки, для ограничения движения переднего поворотного кулака или заднего моста.

История появления реактивной тяги

По мере увеличения максимальной скорости автомобилей разработчики еще до Второй мировой войны столкнулись с тем, что примитивная зависимая подвеска, в которой упругий элемент – рессора – служит одновременно и стабилизатором, не справляется с задачей обеспечения надлежащего сцепления колес с дорогой. Кроме того, при движении на высокой скорости проявились и другие факторы, влияющие на управляемость автомобиля – тяга к раскачиванию кузова, крены и тому подобные моменты. Обусловлены они тем, что на колесо, а через него и на кузов, при движении автомобиля влияют силы, действующие в различных направлениях. И если при неспешном движении, без рывков и на небольшой скорости, их воздействие незаметно, либо не вызывает негативных ощущений, то при быстрой езде становится откровенно небезопасным. Иными словами, производителям пришлось заниматься серьезными научными изысканиями, чтобы придумать, как противостоять тем или иным силам, приводящим к опрокидыванию автомобиля. Для успешной борьбы с этими факторами сначала были изобретены рычаги, ставшие основой независимой подвески, а затем и другие элементы, помогающие обеспечить устойчивость кузова, в том числе, реактивные тяги.

Виды реактивных тяг

Классифицируют реактивные тяги в зависимости от места установки, работы, которую они выполняют, и типа подвески.

Передние продольные реактивные части – элемент передней независимой подвески.

Основной элемент независимой подвески – поперечные рычаги, верхние и нижние. Конфигурация их может быть различной, но есть одна общая особенность – поперечные рычаги ограничивают движение переднего колеса только лишь в поперечном направлении. Иными словами, когда автомобиль движется, рычаги позволяют несущей колесо ступице подниматься и опускаться относительно кузова, реагируя на неровности дороги, но не позволяют колесу наклоняться.

Однако при движении на колесо действуют и другие силы, и часть из них в продольном направлении, к примеру, при разгоне или торможении. С этими нагрузками поперечные рычаги справиться не могут. Для удержания колеса на месте в продольном направлении придуманы реактивные тяги. Как правило, передние реактивные тяги одним концом крепятся к основному поперечному рычагу (чаще всего нижнему), а другим концом к кузову, обеспечивая продольную устойчивость.

При этом тяги сконструированы так, чтобы дать возможность рычагу относительно беспрепятственно перемещаться вверх и вниз. К самому рычагу они крепятся жестко, в двух точках, а к кузову – через проушины при помощи болтов, продетых в закрепленные в рычагах сайлентблоки. Такая конструкция обеспечивает тягам ограниченную подвижность.

Задние реактивные тяги

Задние продольные реактивные тяги используются в конструкции независимой многорычажной подвески, и в целом, идентичны по конструкции передним тягам. Задние поперечные реактивные тяги служат для удержания от колебаний в поперечном направлении моста – основного элемента задней подвески.

От продольных колебаний мост удерживают продольные реактивные тяги, конструкция которых отличается от тех, что используются в многорычажной подвеске лишь тем, что оба их конца присоединяются к креплениям через сайлентблоки – одним концом к мосту, другим к кузову.

Как правило, поперечная реактивная тяга обладает значительной длиной. Это обусловлено тем, что перемещения моста вверх и вниз могут быть довольно значительными и ограничены лишь длиной амортизаторов. Для того чтобы обеспечить значительную подвижность, поперечную тягу делают длинной в соответствии с физическим принципом рычага: даже при перемещении моста на всю длину амортизатора сайлентблоки в проушинах почти не перекручиваются.

Особенности эксплуатации реактивных тяг

Характерные особенности эксплуатации реактивных тяг – прямое следствие их конструкции и назначения. Эти элементы испытывают постоянные нагрузки, причем, в разных направлениях. Основное направление одно – поперечное или продольное, но, будучи частью общей конструкции подвески, реактивные тяги работают зачастую и на скручивание под воздействием сил, действующих в иных направлениях.

Материалом для них служат упругие сорта стали, способные выдерживать высокую нагрузку в течение долгого времени, сопоставимого, а порой и превышающего срок службы автомобиля. Однако проушины, часть конструкции тяг, не являются естественным продолжением стержней (не делаются вместе с ними единой отливкой), и прикрепляются к стержнем посредством сварки. Сварные швы имеют ограниченный срок службы и со временем (либо под воздействием запредельных нагрузок) разрушаются. За их состоянием необходимо регулярно следить и менять тяги в случае появления трещин.

Самый слабый элемент тяг – сайлентблоки. Обойтись без них нельзя по вышеописанным причинам, поэтому за их состоянием также следует внимательно следить. Под воздействием повторяющихся нагрузок они постепенно покрываются трещинами, а затем резиновая часть рвется, и тяга начинает свободно двигаться относительно основания, к которому прикреплена. Рекомендуется менять тяги на этапе появления трещин, не дожидаясь разрыва резинок.

Тяги расположены под днищем автомобиля, там, где металл наиболее уязвим для погодных условий, поэтому коррозия неизбежно покрывает их даже при наличии защитного покрытия – краски. Если тяги не трубчатые, это не опасно; следить нужно за состоянием тяг, сваренных из труб.

Нестандартные реактивные тяги

Для ряда моделей, в основном, спортивных автомобилей и внедорожников (также использующихся для спорта), сторонние производители предлагают «тюнинговые» тяги. Как правило, они отличаются от стандартных тем, что разделены на две части, что позволяет регулировать их длину. Это нужно для того, чтобы уменьшать или увеличивать клиренс, в зависимости от того, для какого вида спорта готовится автомобиль.

Источник

ВАЗ-2107, реактивная тяга: назначение, ремонт, замена

ВАЗ-2107 – последняя модель из классики. Этот автомобиль был создан на базе советской «пятерки». Последняя, в свою очередь, берет свое начало с 2106, а та – с «тройки» и «копейки». К чему это все? Несмотря на различные доработки, многие элементы у этих машины были похожими (если не идентичными). У всех ВАЗов классических моделей одинаковая схема подвески. Спереди – независимая с винтовыми пружинами, сзади – зависимый мост с тягой Панара. Ее также называют реактивной. Именно об этом элементе мы сегодня и поговорим.

Назначение

Стоит отметить, что данная тяга использовалась автопроизводителями еще задолго до появления классики. Так, элемент применялся на машинах с зависимой рессорной подвеской. Конструкция тяги не менялась годами. На «семерке» данный элемент являет собой длинную металлическую трубу, установленную под днищем около заднего моста.

Крепится деталь к кузову посредством резинометаллических втулок. Для чего нужна на автомобиле ВАЗ-2107 реактивная тяга? Данный элемент призван исключить поперечную раскачку автомобиля. Поскольку сзади на «жигулях» была зависимая подвеска, эта машина сильно кренилась в поворотах. Чтобы стабилизировать ее корпус и увеличить безопасность, машина комплектуется реактивной тягой.

Неисправности

По сути, сама тяга не подвергается износу. Основные неисправности касаются мест соединения ее с проушиной. Обычно тяга ломается в районе сварных швов и втулок. Это происходит по нескольким причинам:

Чтобы подобные проблемы не застигали владельца врасплох, нужно периодически контролировать состояние данного элемента. При наличии трещин и иных деформаций необходимо произвести замену реактивных тяг на ВАЗ-2107.

Признаки

Что может говорить о необходимости замены данного элемента? Если не брать во внимание внешний осмотр, определить неисправность тяги можно по характеру поведения авто. Со временем, втулки разбалтываются, и тяга больше не выполняет свою функцию.

Машина сильнее кренится на поворотах, также в салоне слышны глухие стуки. Это говорит о вышедших из строя сайлентблоках. Ну а если тяга проржавела и сломалась, часть ее просто будет волочиться по земле. Вряд ли можно не заметить подобную неисправность. Но как доехать домой, если тягу выломало в пути? Можно подвесить часть ее на какой-либо элемент под днищем (например, глушитель) при помощи проволоки и аккуратно двигаться до места стоянки и ремонта.

Отметим, что данные элементы являются взаимозаменяемыми с иными моделями ВАЗ семейства классика. В среднем, цена комплекта реактивных тяг ВАЗ-2107 составляет от одной до двух тысяч рублей. Среди качественных изделий отзывы отмечают тяги от производителя «Фенокс». Какова на эти реактивные тяги для ВАЗ-2107 цена? Стоимость комплекта составляет 1400 рублей. В эту цену входит:

Дополнительно в комплекте предусмотрены втулки реактивной тяги. Как заменить данный элемент? Об этом расскажем ниже.

Инструменты

Итак, для замены нам необходимо подготовить стандартный набор инструментов (головки, вороток), молоток, монтажную лопатку, а также универсальную смазку ВД-40. При отсутствии таковой можно применить любой аналог от производителя «Ликви Моли», «Маннол» и «Лавр».

Эти продукты ничуть не хуже справляется с закисшими болтами. Еще нам понадобится щетка по металлу. Ею мы будем зачищать головку болтов от скопившейся грязи.

Приступаем к работе

Тщательно очистив щеткой места соединения, обрабатываем их обильно универсальной смазкой. Нужно подождать, пока она полностью проникнет внутрь. Далее подбираем головку нужного размера (на 19) и откручиваем гайку, что держит тягу на свободной стороне. Если она туго идет, можно повторно брызнуть смазку на резьбовое соединение. Когда конец болта поравняется с гайкой, берем в руки молоток. Нужно нанести несколько ударов по болту и извлечь последний наружу. После этого переходим ко второй стороне. Для ее снятия нужно раскрутить нижнее крепление амортизатора.

Далее достать распорную втулку упругого элемента. Так мы получим доступ ко второму болту реактивной тяги ВАЗ-2107. Если гайки плохо откручиваются, и не помогает даже смазка, можно срезать болт болгаркой. Обратите внимание: не стоит выбивать данный элемент молотком, поскольку он находится близко к редуктору. На следующем этапе необходимо достать остатки самой тяги наружу.

Установка

Если была использована болгарка, важно удалить все остатки креплений монтажной лопаткой. Как далее производится замена реактивных тяг ВАЗ-2107? После этого устанавливается новый элемент в прежние места креплений. Но при установке могут возникнуть трудности. Поскольку старая тяга уже не справлялась со своей задачей, мост мог «уехать» на несколько градусов в сторону.

Чтобы новая тяга нормально закрепилась, уприте монтажную лопатку в кронштейн и выкрутите мост до тех пор, пока отверстия не будут совпадать. Далее закрутите все болты и гайки. Ту же самую процедуру производят и на второй стороне. Для закручивания используется тот же вороток и шестигранная головка на 19.

В заключение

Итак, мы выяснили, для чего используется на автомобиле ВАЗ-2107 реактивная тяга и как ее можно заменить. Как видите, элемент легко меняется в гаражных условиях без привлечения помощников. Стоимость новой тяги невелика, поэтому при неисправности оттягивать с ее заменой не стоит. Это лишь создаст дополнительные трудности при последующей установке новой тяги.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Источник