Читать «Необыкновенная жизнь обыкновенной капли» онлайн - страница 6
Марк Семёнович Волынский
ПВРД — попросту «летающая труба», где в проходящий воздух подается и сжигается топливо. За такую простоту нужно платить — аппарат с ПВРД (рис. 2) не способен к самостоятельному взлету, ведь у него нет турбины и входного компрессора, как в ТРД, лопатки которого, вращаясь, засасывают воздух из атмосферы, сжимают его и гонят по тракту двигателя. Но если он взлетел с помощью стартового движка — небольшого ЖРД или двигателя на твердом топливе («пороховика») ,— полет будет продолжаться. Набегающий воздух по законам аэродинамики затормозится и сожмется до нужного давления во входном диффузоре, который таким образом заменит компрессор.
Все же первой взлетела не заманчивая своей простотой «прямоточка», а ее более сложные собратья — аппараты с ТРД и ЖРД, может быть, в подтверждение мысли Б. Л. Пастернака:
Хоть простота нужнее людям,
Все ж сложное понятней им.
Чтобы «пламенный мотор» тянул многотонный летательный аппарат, его «луженый желудок» — камера сгорания — должен переварить все или почти все топливо. Но какие-то недоиспарившиеся крупные капли могут недогореть, попадая в зоны, бедные воздухом и переобогащенные продуктами сгорания. А химическая реакция привередлива, ей подавай определенную пропорцию масс компонентов — воздуха и топлива. В единице смеси выделится максимум тепловой энергии, и тяга двигателя будет наибольшей, если на каждый килограмм углеводородного топлива (бензина, керосина) затратить примерно 15 килограммов воздуха. Самые «комфортные» условия для реакции горения будут, если такое соотношение окажется выполненным в каждой точке потока. Если же перемешивание компонентов недостаточно равномерно, химия «сработает» не полностью, несгоревшие частицы вылетят из двигателя, унося часть энергии, и тяга упадет. К тому же всей «драме жизни» капли положено уложиться на сравнительно коротком интервале камеры (в длинной-то камере она рано или поздно сгорела бы), так как авиация и ракетная техника требуют предельной легкости и компактности конструкций. Перед наукой смесеобразования и горения встает непростая задача: в малые доли секунды массу топлива надо тонко измельчить, равномерно распределить, испарить, хорошо смешать с воздухом и полностью сжечь. А чтобы рассчитать и сделать под это «тонко» и «хорошо» камеру сгорания, необходимо знать, кроме многого другого, весь набор капель, или иначе спектр распыливания форсункой.
