Прямоточные двигатели будущего
Долгий полет во много раз быстрее звука сулит много плюсов; путь к нему лежит через создание эффективного прямоточного двигателя. Но этот орешек необычайно тверд, и расколоть его крайне непросто. К решению сложнейшей задачи разработчики идут разными путями с нескольких направлений. Об их шагах сегодня расскажет наш материал.
Работа прямоточного двигателя
Прямоточный воздушно-реактивный двигатель, ПВРД — открытая труба, узкая в середине, где горит огонь. Мы уже говорили о нем в материале «Гиперзвуковая крылатая ракета и ее скачки». Летящий в двигатель встречный воздух не знает лопаток компрессора; лишь скоростной напор гонит поток внутрь. Сужение входного канала сжимает воздух до нужных для горения параметров. Дальше в него добавляется и сжигается топливо. Полученный сильный, на пару тысяч градусов, разогрев потока работает дальше, внутри реактивного сопла, разгоняя струю для реактивной силы тяги.
Сжатие входящего потока — вот условие горения. А трудно ли сжать воздух? Как он сжимается скоростью? Оказывается, по-разному. И отличия эти не в разы, а в десятки и сотни раз. Линией перемены характера сжатия воздуха пролегает скорость звука в нем. Именно в этом конкретном воздухе, ведь скорость звука не постоянна. В жару она растет, в морозе падает; поэтому границей смены характера сжатия берут местную скорость звука для данных условий.
Все, что быстрее нее,— сверхзвуковое, все медленнее — дозвуковое: течение, скорость полета, тело, конструкция. Дозвуковой поток, обтекая препятствие, сжимается на нем мало. На низких скоростях воздух обтекает тело почти не сжимаясь. При половине скорости звука поток сжимается на 30–50%, а при 0,8 скорости звука сжатие достигает 70–80%. Но за скоростью звука воздух словно теряет упругость и начинает сжиматься многократно, в разы и многие десятки раз. Сверхзвук — мощный сжиматель, уплотняющий поток без ограничений.