Искусственный спутник Земли

Двигатели современных реактивных самолетов бывают двух основных типов — воздушно-реактивные (ВРД) и жидкостно-ракетные (ЖРД). Первые из них используют кислород атмосферы и потому для полета за ее пределами непригодны. Что же касается жидкостно-ракетных двигателей, то они мало чем отличаются с принципиальной стороны от двигателей будущих космических кораблей.

На рисунке 13 изображена схема простейшего прямоточного ВРД. Он представляет собой металлическую трубу, сужающуюся на концах. Когда самолет с таким двигателем летит в атмосфере, воздух попадает в двигатель через переднее отверстие трубы. В поступивший воздух впрыскивается через форсунки топливо, которое сгорает, соединяясь с кислородом воздуха. Образовавшаяся струя раскаленных газов вырывается через заднее отверстие двигателя. Разница в скоростях втекающего холодного воздуха и выходящих горячих газов создает реактивную тягу, которая и приводит в движение самолет.

^{Рис. 13. Схема действия прямоточного реактивного двигателя.}

Таков же принцип устройства и так называемых турбореактивных двигателей, широко применяемых в современных реактивных самолетах. В этих двигателях для большей тяги воздух предварительно сжимается с помощью турбокомпрессора, а затем все происходит так же, как и в прямоточных двигателях.

^{Рис. 14. Турбореактивный двигатель.}

Как уже отмечалось, ВРД нуждаются в кислороде воздуха и потому для полета в безвоздушном пространстве они непригодны. К их числу надо отнести также реактивные двигатели, работающие на порохе. Простейшим примером подобного двигателя служит обычная фейерверочная ракета. Грозным сородичем праздничных ракет являются реактивные снаряды минометов «Катюша».

Иное дело — ракетные двигатели на жидком топливе (ЖРД). Именно такой двигатель и предлагал Циолковский для межпланетной ракеты.

В двух баках, изолированных друг от друга, находятся составляющие элементы топлива — горючее и окислитель. Горючим могут быть какие-нибудь углеводородные соединения, например, бензин или керосин, окислителем — жидкий кислород.

С помощью насосов обе жидкости подаются в камеру сгорания. Здесь происходит их воспламенение, и образующиеся раскаленные газы создают необходимую тягу.

ЖРД не зависят от окружающей среды. Они могут работать и в воздухе и в безвоздушном пространстве. Регулируя подачу топлива в камеру сгорания, можно управлять скоростью полета. В этом положительные качества ЖРД.

Недостатком ЖРД является малая продолжительность их действия. Развивая огромную мощность, они могут работать не больше 4–5 минут. Вот почему ЖРД устанавливаются на истребителях-перехватчиках, которым необходимо развивать большие скорости и стремительно подниматься на значительные высоты. В качестве горючего чаще всего употребляют керосин, бензин, а также спирт и анилин. Окислителями в первом случае служит азотная кислота, во втором — жидкий кислород.

И все-таки, несмотря на некоторые недостатки, ближайшее будущее принадлежит жидкостно-ракетным двигателям.

Именно с их помощью достигнуты наибольшие скорости и высота полетов.

Летчик, взлетевший на высоту 25 км, пользовался самолетом с ЖРД. Его полет отчасти напоминал межпланетное путешествие. На высоте 25 км воздух настолько разрежен, что кабину самолета пришлось сделать герметически закупоренной, похожей на кабину межпланетного корабля. В окна кабины летчик наблюдал непривычную картину — на темном с фиолетовым оттенком небе ослепительно ярко сияло Солнце и можно было заметить ярчайшие из звезд.

Чем выше и быстрее летают самолеты, тем больше их внешний вид напоминает облик космических кораблей (рис. 15). Еще большее сходство с ракетой Циолковского имеют стратосферные ракеты, которые во вторую мировую войну немцы использовали для бомбардировки Лондона и которые теперь служат научным целям — изучению верхних слоев атмосферы.

^{Рис. 15. Чем быстрее и выше летают самолеты, тем больше их внешний вид походит на облик будущих космических ракет.}

Принцип устройства стратосферной ракеты нам уже знаком (рис. 16). Ракета имеет жидкостно-ракетный двигатель, а в головной своей части вместо взрывчатки она несет полезный груз — различную научно-исследовательскую аппаратуру.

^{Рис. 16. Устройство стратосферной ракеты:}

^{1) двигатель; 2) баки с топливом; 3) приборы.}

Размеры ракеты весьма внушительны — при длине 14 метров и диаметре 170 сантиметров она имеет вес около 13 тонн. Двигатель работает на обычном 75-градусном винном спирте, который, сгорая с жидким кислородом, образует раскаленную газовую струю.