THÀNH TỰU 7: Động cơ phản lực

(ĐC sưu tầm trên NET)

 

Động cơ phản lực, Máy bay, chuyển động bằng phản lực

Vật lý khám phá

Động cơ phản lực là động cơ nhiệt, hoạt động dựa trên định luật III Newton. Động cơ phản lực được phân loại thành động cơ phản lực không khí và động cơ tên lửa.

hình minh họa động cơ phản lực

Ngày 17 tháng 12 năm 1903 tại đồi Kill Devil, Kitty Hawk, bang Bắc Carolina, Mỹ. Anh em nhà Wright (Orville Wright (1871-1948) và Wilbur Wright (1867-1912)) đã chế tạo và thử nghiệm thành công chuyến bay đầu tiên bay cách mặt đất 36,5m trong khoảng thời gian dài 12 giây.

Orville và Wilbur Wright vào năm 1903.

Năm 1903 chuyến bay đầu tiên bay cách mặt đất 36,5m trong khoảng thời gian dài 12 giây.

Trong những năm đầu của thế kỉ 20 những chiếc máy bay tương đối dễ chế tạo và có tốc độ khá thấp. Để làm cho máy bay bay bạn cần phải có cánh quạt. Các cánh quạt này sử dụng động cơ đốt trong nó hoạt động dựa trên nguyên lý biến chuyển động tịnh tiến của pittong trong xilanh thành chuyển động quay thông qua thanh truyền lực và trục khuỷu.

chuyển động tịnh tiến biến thành chuyển động quay

Cánh quạt máy bay có thể làm chuyển động một khối lượng lớn không khí và do đó tạo ra lực đẩy mạnh về phía trước.

Cánh máy bay và cánh quạt máy bay được chế tạo theo hình dạng khí động học như hình minh họa ở trên.

Lớp không khí ở phía trên cánh máy bay có đường đi dài hơn => chúng phải chuyển động nhanh hơn khiến cho áp suất tại khu vực phía trên cánh máy bay thấp hơn áp suất phía dưới cánh máy bay => sự chênh lệch áp suất phía trên cánh và dưới cánh giúp tạo ra lực nâng cho máy bay.

Cánh quạt máy bay cũng được chế tạo với hình dạng khí động học tương tự, tuy nhiên chúng được xếp dạng chéo để khí bị đẩy về phía sau nhờ đó mà máy bay tiến về phía trước (chuyển động bằng phản lực theo định luật III Newton).

Nhưng qua thời gian các hạn chế của phương pháp chuyển động bằng phản lực này ngày càng rõ ràng, cần có những động cơ lớn hơn để bay được nhanh hơn nhưng trọng lượng lớn lại khiến máy bay di chuyển chậm lại. Và còn có một vấn đề khác nảy sinh nếu các vòng quay của cánh quạt tăng có thể đạt tới vận tốc âm thanh (330m/s) tuy nhiên ở tốc độ đó chuyển động của các dòng không khí xung quanh cánh quạt gần như không còn tạo ra lực đẩy và do đó máy bay sẽ không thể bay nhanh hơn được nữa. Nếu con người muốn bay nhanh hơn phải nghĩ ra phương pháp khác.
Frank Whittle một phi công của không lực Hoàng gia Anh đã tạo ra một cuộc cách mạng hàng không thực sự. vào Năm 1928 ông đã nhen nhóm một ý tưởng về một động cơ phản lực mới có thể tạo ra tốc độ hơn 700km/h cho máy bay và có thể hoạt động tốt ở độ cao hơn 10.000m
Khi hoạt động ở độ cao 10.000m do không khí loãng => công suất của động cơ máy bay loại cũ hoạt động không hiệu quả => phải tìm ra một lực đẩy mới, ý tưởng của Frank Whittle là tạo ra một lực đẩy trực tiếp khi cho hỗn hợp không khí và nhiên liệu cháy trong một buồng đốt, thay vì để khí thải đó phân tán ra ngoài Frank Whittle dùng chính khí thải đó để đẩy máy bay bay đi => hình thành loại động cơ phản lực không khí kiểu mới.

nguyên tắc hoạt động của động cơ phản lực không khí

Có hàng tấn khí được hút vào bằng cánh quạt, dòng không khí này đi qua máy nén khí. Tại buồng đốt nhiên liệu sẽ được bơm vào khoang và hỗn hợp nhiên liệu không khí sẽ được đốt cháy. Quá trình đốt cháy làm giãn nở không khí và nhanh chóng thoát khỏi máy bay qua một lỗ thoát khí từ đó tạo ra lực đẩy cho động cơ.
Với phát minh Frank Whittle động cơ phản lực đã nâng cao chuyển động của loài người lên một tầm cao mới. Nhờ ý tưởng của Ông cùng với những cải tiến và nâng cao hiệu suất của động cơ phản lực con người đã chế tạo ra động cơ phản lực tên lửa mở ra con đường chinh phục vũ trụ.
Cuộc đua của những chiếc xe ô tô gắn động cơ phản lực

Hình ảnh đẹp về khoảnh khắc những chiếc máy bay phản lực phá vỡ bức tường âm thanh đạt đến tốc độ mach 1 (343 m/s htương đương 1235 km/h với không khí ở mực nước biển tại 20 độ C)

Khoảnh khắc chiếc FA-18 bay ở tầng trời thấp với tốc độ cao hơn tốc độ âm thanh. Đây cũng là một chứng minh lý tưởng nhất rằng hơi nước ngưng tụ thành vòng tròng xung quanh máy bay trong khoảnh khắc nó tạo ra sonic boom.

Một chiếc F/A – 18F đạt đến tốc độ âm thanh ngay ở phía trên bầu trời của một hàm không mẫu hạm.

Khi tiếng nổ phát ra, cũng là lúc hơi nước bắt đầu ngưng tụ trên hai cánh của máy bay. Trong ảnh là một chiếc máy bay chiến đấu mang số hiệu FA-18.

yahoo.edu.vn