|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
HISTÓRIA DA TECNOLOGIA, TECNOLOGIA, OBJETOS AO REDOR DE NÓS
Aeronaves turbojato. História da invenção e produção
Diretório / A história da tecnologia, tecnologia, objetos ao nosso redor Aeronave a jato - uma aeronave impulsionada por um motor que respira ar (turbojato, ramjet, pulsejet, jato de propelente líquido, etc.) ou motor de foguete. Os aviões a jato constituem a base da moderna aviação militar e civil.
A aviação turbojato se originou durante a Segunda Guerra Mundial, quando foi atingido o limite de perfeição das aeronaves a hélice anteriores equipadas com motores de combustão interna. A cada ano, a corrida pela velocidade tornava-se cada vez mais difícil, pois mesmo um pequeno aumento na velocidade exigia centenas de cavalos de potência adicionais de potência do motor e levava automaticamente ao peso da aeronave. Em média, um aumento de potência de 1 hp. levou a um aumento na massa do sistema de propulsão (o próprio motor, hélice e equipamentos auxiliares) em uma média de 1 kg. Cálculos simples mostraram que era praticamente impossível criar um caça movido a hélice com velocidade da ordem de 1000 km/h. A potência necessária do motor de 12000 cavalos de potência só poderia ser alcançada com um peso do motor de cerca de 6000 kg. No futuro, descobriu-se que um aumento adicional na velocidade levaria à degeneração das aeronaves de combate, transformando-as em veículos capazes de transportar apenas a si mesmos. Não havia espaço para armas, equipamentos de rádio, armaduras e combustível a bordo. Mas mesmo a esse preço, era impossível obter um grande aumento de velocidade. Um motor mais pesado aumentou o peso total do carro, o que obrigou a um aumento na área da asa, o que levou a um aumento do seu arrasto aerodinâmico, para superar o qual foi necessário aumentar a potência do motor. Assim, o círculo foi fechado e a velocidade da ordem de 850 km/h acabou sendo a máxima possível para uma aeronave com motor a pistão. Só poderia haver uma saída para essa situação viciosa - era necessário criar um projeto fundamentalmente novo de um motor de aeronave, o que foi feito quando as aeronaves turbojato substituíram as aeronaves de pistão. O princípio de funcionamento de um motor a jato simples pode ser entendido se considerarmos o funcionamento de uma mangueira de incêndio. A água pressurizada é fornecida através de uma mangueira para a mangueira e sai dela. A seção interna da ponta da mangueira afunila em direção ao final e, portanto, o jato de água que sai tem uma velocidade maior do que em uma mangueira. A força da contrapressão (reação) neste caso é tão grande que o bombeiro muitas vezes tem que exercer toda a sua força para manter a mangueira na direção necessária. O mesmo princípio pode ser aplicado a um motor de aeronave. O motor a jato mais simples é um ramjet.
Imagine um tubo com extremidades abertas montado em uma aeronave em movimento. A parte frontal do tubo, na qual o ar entra devido ao movimento da aeronave, possui uma seção transversal interna em expansão. Devido à expansão do tubo, a velocidade do ar que entra diminui e a pressão aumenta de acordo. Suponhamos que na parte em expansão o combustível seja injetado e queimado na corrente de ar. Esta parte do tubo pode ser chamada de câmara de combustão. Gases altamente aquecidos expandem-se rapidamente e escapam através de um bico de jato de estreitamento a uma velocidade muitas vezes maior do que a corrente de ar tinha na entrada. Esse aumento na velocidade cria uma força de empuxo que empurra a aeronave para frente. É fácil ver que tal motor só pode funcionar se estiver se movendo no ar a uma velocidade considerável, mas não pode ser acionado quando não está em movimento. Uma aeronave com tal motor deve ser lançada de outra aeronave ou acelerada usando um motor de partida especial. Esta desvantagem é superada em um motor turbojato mais complexo.
O elemento mais crítico deste motor é a turbina a gás (6), que aciona o compressor de ar (2) sentado no mesmo eixo com ele. O ar que entra no motor é primeiro comprimido no difusor de entrada (1), depois no compressor axial (2) e depois entra na câmara de combustão (3). O combustível é geralmente querosene, que é pulverizado na câmara de combustão através de um bico. Da câmara, os produtos da combustão, expandindo-se, chegam primeiro às pás da turbina a gás, fazendo-a girar, e depois ao bocal (7), no qual são acelerados a velocidades muito altas. A turbina a gás utiliza apenas uma pequena parte da energia do jato ar-gás. O restante dos gases vai criar uma força de empuxo reativa, que ocorre devido à saída de um jato de produtos de combustão do bocal em alta velocidade. O empuxo de um motor turbojato pode ser aumentado, ou seja, aumentado por um curto período de tempo, de várias maneiras. Por exemplo, isso pode ser feito usando a chamada pós-combustão (neste caso, o combustível é adicionalmente injetado no fluxo de gás atrás da turbina, que queima devido ao oxigênio não utilizado nas câmaras de combustão). Além disso, a pós-combustão pode aumentar o empuxo do motor em 25-30% em baixas velocidades e até 70% em altas velocidades em pouco tempo. Os motores de turbina a gás, a partir de 1940, fizeram uma verdadeira revolução na tecnologia da aviação, mas os primeiros desenvolvimentos em sua criação surgiram dez anos antes. Frank Whittle é considerado o pai do motor turbojato. Em 1928, como aluno da Cranwell Aviation School, Whittle propôs o primeiro projeto de um motor a jato equipado com uma turbina a gás. Em 1930, ele recebeu uma patente para isso. O estado naquela época não estava interessado em seus desenvolvimentos. Mas Whittle recebeu ajuda de algumas empresas privadas e, em 1937, de acordo com seu projeto, a empresa britânica Thomson-Houston construiu o primeiro motor turbojato da história, que recebeu a designação "U". Só depois disso o Ministério da Aeronáutica deu atenção à invenção de Whittle. Para aprimorar ainda mais os motores de seu projeto, foi criada a empresa Power, que contou com o apoio do Estado. Ao mesmo tempo, as ideias de Whittle fertilizaram o pensamento de design da Alemanha. Em 1936, o inventor alemão Ohain, então estudante da Universidade de Göttingen, desenvolveu e patenteou seu motor turbojato. Seu design quase não era diferente do de Whittle. Em 1938, a empresa Heinkel, que contratou Ohain, desenvolveu sob sua liderança o motor turbojato HeS-3B, que foi instalado na aeronave He-178. Em 27 de agosto de 1939, esta aeronave fez seu primeiro voo bem sucedido.
O projeto do He-178 antecipou em grande parte o projeto de futuras aeronaves a jato. A entrada de ar estava localizada na fuselagem dianteira. O ar, ramificado, contornou o cockpit e entrou no motor em um fluxo direto. Gases quentes fluíram através de um bocal na seção da cauda. As asas desta aeronave ainda eram de madeira, mas a fuselagem era feita de duralumínio. O motor, montado atrás do cockpit, funcionava com gasolina e desenvolvia um empuxo de 500 kg. A velocidade máxima da aeronave atingiu 700 km/h. No início de 1941, Ohain desenvolveu um motor HeS-8 mais avançado com um empuxo de 600 kg. Dois desses motores foram instalados na próxima aeronave He-280V. Seus testes começaram em abril do mesmo ano e mostraram bons resultados – a aeronave atingiu velocidades de até 925 km/h. No entanto, a produção em série deste caça nunca começou (um total de 8 peças foram feitas) devido ao fato de que o motor ainda não era confiável. Enquanto isso, a britânica Thomson Houston produziu o motor W1.X, especialmente projetado para o primeiro avião turbojato britânico, o Gloucester G40, que fez seu primeiro voo em maio de 1941 (a aeronave foi então equipada com um motor Whittle W.1 aprimorado) . O primogênito inglês estava longe do alemão. Sua velocidade máxima era de 480 km/h. Em 1943, o segundo Gloucester G40 foi construído com um motor mais potente, atingindo velocidades de até 500 km/h. Em seu design, o Gloucester lembrava surpreendentemente o Heinkel alemão. O G40 tinha uma construção toda em metal com uma entrada de ar na fuselagem dianteira. O duto de entrada de ar era dividido e contornava o cockpit em ambos os lados. A saída dos gases ocorreu através de um bocal na cauda da fuselagem. Embora os parâmetros do G40 não apenas não excedessem aqueles que as aeronaves a hélice de alta velocidade tinham na época, mas eram visivelmente inferiores a eles, as perspectivas para o uso de motores a jato se mostraram tão promissoras que a British Air Ministério decidiu iniciar a produção em série de caças interceptores turbojato. A empresa "Gloucester" recebeu um pedido para desenvolver tal aeronave. Nos anos seguintes, várias empresas inglesas começaram a produzir várias modificações do motor turbojato Whittle. Com base no motor W.1, a Rover desenvolveu os motores W2B/23 e W2B/26. Em seguida, esses motores foram comprados pela Rolls-Royce, que com base neles criou seus próprios modelos - Welland e Derwent. A primeira aeronave turbojato serial da história, no entanto, não foi o inglês Gloucester, mas o alemão Messerschmitt Me-262. No total, cerca de 1300 aeronaves de várias modificações foram fabricadas, equipadas com o motor Junkers Yumo-004B. A primeira aeronave desta série foi testada em 1942. Tinha dois motores com um impulso de 900 kg e uma velocidade máxima de 845 km/h.
A aeronave de produção inglesa "Gloucester G41 Meteor" apareceu em 1943. Equipado com dois motores Dervent com empuxo de 900 kg cada, o Meteor desenvolvia uma velocidade de até 760 km/h e tinha uma altitude de voo de até 9000 m. Mais tarde, foram instalados Dervents mais potentes com empuxo de cerca de 1600 kg na aeronave, que aumentam a velocidade para 935 km/h. Esta aeronave provou ser excelente, então a produção de várias modificações do G41 continuou até o final dos anos 40. Os Estados Unidos no desenvolvimento da aviação a jato no início ficaram muito atrás dos países europeus. Até a Segunda Guerra Mundial, não houve nenhuma tentativa de criar um avião a jato. Somente em 1941, quando amostras e desenhos de motores Whittle foram recebidos da Inglaterra, esses trabalhos começaram a todo vapor. A General Electric, baseada no modelo de Whittle, desenvolveu o motor turbojato IA, que foi instalado no primeiro jato americano, o P-59A Ercomet. O primogênito americano foi ao ar pela primeira vez em outubro de 1942. Tinha dois motores, localizados sob as asas perto da fuselagem. Ainda era um projeto imperfeito. De acordo com os pilotos americanos que testaram a aeronave, o P-59 era bom para voar, mas seu desempenho de voo permaneceu sem importância. O motor acabou sendo muito fraco, então era mais um planador do que um avião de combate real. Um total de 33 dessas máquinas foram construídas. Sua velocidade máxima era de 660 km / h e a altitude de voo era de até 14000 m. O primeiro caça turbojato serial nos Estados Unidos foi o Lockheed F-80 Shooting Star com um motor General Electric I-40 (modificação IA). Até o final da década de 40, foram produzidos cerca de 2500 desses caças de diversos modelos. Sua velocidade média era de cerca de 900 km/h. No entanto, em 80 de junho de 19, uma das modificações desta aeronave XF-1947B atingiu uma velocidade de 1000 km/h pela primeira vez na história.
No final da guerra, as aeronaves a jato ainda eram inferiores em muitos aspectos aos modelos comprovados de aeronaves movidas a hélice e tinham muitas de suas próprias deficiências específicas. Em geral, durante a construção da primeira aeronave turbojato, designers de todos os países enfrentaram dificuldades significativas. De vez em quando, as câmaras de combustão queimavam, as pás das turbinas e compressores quebravam e, separadas do rotor, transformavam-se em cascas que esmagavam a carcaça do motor, a fuselagem e a asa. Mas, apesar disso, os aviões a jato tinham uma enorme vantagem sobre os movidos a hélice - o aumento da velocidade com o aumento da potência de um motor turbojato e seu peso era muito mais rápido que o de um pistão. Isso decidiu o destino futuro da aviação de alta velocidade - ela se torna reativa em todos os lugares. O aumento da velocidade logo levou a uma mudança completa na aparência da aeronave. Em velocidades transônicas, a antiga forma e perfil da asa acabou sendo incapaz de transportar a aeronave - ela começou a “bicar” com o nariz e entrou em um mergulho incontrolável. Os resultados dos testes aerodinâmicos e a análise de acidentes de voo levaram gradualmente os projetistas a um novo tipo de asa - uma asa fina e varrida. Pela primeira vez, essa forma de asas apareceu em caças soviéticos. Apesar do fato de a URSS ter começado a criar aviões turbojato mais tarde do que os estados ocidentais, os designers soviéticos rapidamente conseguiram criar veículos de combate de alta classe. O primeiro caça a jato soviético colocado em produção foi o Yak-15. Apareceu no final de 1945 e era um Yak-3 convertido (um famoso caça com motor a pistão durante a guerra), no qual foi instalado um motor turbojato RD-10 - uma cópia do Yumo-004B alemão capturado com um impulso de 900kg. Ele desenvolveu uma velocidade de cerca de 830 km / h.
Em 1946, o MiG-9 entrou em serviço com o Exército Soviético, equipado com dois motores turbojato Yumo-004B (designação oficial RD-20), e em 1947 apareceu o MiG-15 - o primeiro avião a jato de combate de asa enflechada equipado com um motor RD-45 (como o motor Rolls-Royce "Nin", comprado sob licença e modernizado por projetistas de aeronaves soviéticos) com um empuxo de 2200 kg foi designado. O MiG-15 era surpreendentemente diferente de seus antecessores e surpreendeu os pilotos de combate com asas incomuns e inclinadas para trás, uma quilha enorme coberta com o mesmo estabilizador de varredura e uma fuselagem em forma de charuto. A aeronave também contou com outras novidades: assento ejetável e direção hidráulica. Estava armado com um canhão de tiro rápido e duas metralhadoras (em modificações posteriores, três canhões). Com uma velocidade de 1100 km/h e um teto de 15000 m, este caça durante vários anos permaneceu como o melhor avião de combate do mundo e despertou grande interesse. (Mais tarde, o design do MiG-15 teve um impacto significativo no design de caças nos países ocidentais.)
Em pouco tempo, o MiG-15 tornou-se o caça mais comum na URSS e também foi adotado pelos exércitos de seus aliados. Esta aeronave provou-se bem durante a Guerra da Coréia. Em muitos aspectos, ele era superior aos American Sabers. Com o advento do MiG-15, terminou a infância da aviação turbojato e iniciou-se uma nova etapa em sua história. A essa altura, os aviões a jato haviam dominado todas as velocidades subsônicas e chegaram perto da barreira do som. Autor: Ryzhov K.V.
Uma nova maneira de controlar e manipular sinais ópticos
05.05.2024 Teclado Primium Seneca
05.05.2024 Inaugurado o observatório astronômico mais alto do mundo
04.05.2024
▪ Wi-Fi gratuito em hospitais do Reino Unido ▪ Motor de foguete reutilizável
▪ seção do site Recepção de rádio. Seleção de artigos ▪ artigo Mestre Lomamaster. expressão popular ▪ artigo Colombo foi o descobridor da América? Resposta detalhada ▪ Artigo sobre gatilhos. Rádio - para iniciantes ▪ artigo Cimento para pedras e lajes. receitas simples e dicas ▪ artigo Duas antenas em um cabo. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Página principal | Biblioteca | Artigos | Mapa do Site | Revisões do site
www.diagrama.com.ua |
Recomendamos artigos interessantes seção 
Veja outros artigos seção 
Últimas notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica:
Todos os idiomas desta página