Silnik odrzutowy

1. Silnik odrzutowy • Silnik odrzutowy składa się z wielu elementów, gdzie jednym z podstawowych jest dysza. • Dysza – rura o zmiennym przekroju poprzecznym. Przy rozprężaniu płynu następuje zamiana energii wewnętrznej na energię kinetyczną.

2. Gdzie M=v/vdź – liczba Macha=stosunek prędkości strumienia w danym miejscu do prędkości dźwięku. • Gdy M<1 - wzór umożliwia określenie, że prędkość gazu wzrasta wraz ze zmniejszaniem się przekroju dyszy. • Gdy M>1 (prędkości naddźwiękowe) strumień porusza się szybciej przy rozszerzaniu się przekroju dyszy. (dysza Lavala) • Silnik odrzutowy pracuje, wykorzystując zasadę zachowania pędu – im większa prędkość wyrzucanego gazu top tym większa prędkość samolotu.

3. Strumień powietrza wpada do dyszy przedniej 1 - prędkością większą niż prędkość dźwięku. • Zwiększa się gęstość gazu i jego prędkość maleje poniżej prędkości dźwięku. Gaz spowalnia się, a jego ciśnienie i temperatura wzrastają. • W 3 – następuje wtrysk paliwa. Spalające się paliwo wydziela energię podwyższającą energię wewnętrzną przepływającego gazu. • W 4 – prędkość gazu wzrasta osiągając prędkość dźwięku. U wylotu dyszy gaz uzyskuje prędkość przekraczającą prędkość dźwięku.

4. Sprawność silnika odrzutowego: Gdy układ odniesienia – silnik: Prędkość gazu w środku silnika v1=0. Prędkość u wylotu z dyszy v2. Zakładamy, że w środku silnika T1=constans, a na zewnątrz T2. Według równania Bernoullie’go mamy: Następnie: Silnik otrzymuje największa prędkość i największą energię kinetyczną gdy silnik odrzutowy znajdowałby się np. w kosmosie gdzie temperatura jest bardzo niskaT20K

5. To wtedy: • Dzieląc wcześniejsze równania przez siebie, otrzymujemy: Współczynnik k – maksymalny współczynnik wykorzystania energii gazu zbiornika silnika odrzutowego. (jest równy  silnika Carnota)

6. Ruch ciała w ośrodku lepkim Siły oporu działające na kulkę poruszającą się w ośrodku lepkim: Fo=T+R T – tarcie wewnętrzne R – opór ciśnieniowy

7. Rodzaj oporu ośrodka dominuje w przypadku małych prędkości ciała i że siła jest zależna: T=K1v Gdzie K1 – współczynnik proporcjonalności, który zależy od rodzaju płynu i od kształtu ciała. • Np. dla kuli o promieniu r: K1=6r gdzie -współczynnik lepkości charakterystyczny dla ośrodka • Opór ciśnieniowy R wynika z różnicy ciśnienia w ośrodku przed i za ruchomym ciałem. R dominuje w przypadku dużych prędkości ciała i zależy:

8. Gdzie K2 – współczynnik proporcjonalności, który zależy od rodzaju płynu i od kształtu ciała. • Np. dla kuli: Gdzie k – współczynnik liczbowy (0,2-0,4),  – gęstość płynu. • Kryterium oceny prędkości – czy dominuje opór wewnętrzny czy ciśnieniowy – jest tzw. Liczba Reynoldsa Re: Re=R/T Przy małych prędkościach zawirowania płynu są zaniedbywanie małe – ruch laminarny

9. Gdy duże prędkości, dominuje opór ciśnieniowy, są duże zawirowania płynu – ruch turbulentny.

10. Dynamiczna siła nośna • Do wykonania