Reaktiomoottori: Tiesitkö, minkä tyyppinen moottori se on?
Reaktiomoottori on polttomoottori, joka käyttää moottorista poistuvan aineen reaktiivista vaikutusta liikuttamaan sitä vastakkaiseen suuntaan (toiminnan ja reaktion laki).
Tässä artikkelissa tarkastellaan lyhyesti reaktiomoottorin toimintaa, sen historiaa ja mahdollisia tyyppejä.
Sisältö
Reaktiomoottorin historia pähkinänkuoressa
Ensimmäiset perustat reaktiomoottorien toteuttamiselle toi vuonna 1903 Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky. Myöhemmin, vuonna 1915, hän loi rakettijärjestelmän, jonka periaatetta käytetään edelleen. Reaktiomoottorit saivat kuitenkin huomiota vasta maailmansotien välisinä vuosina, jolloin saksalaiset, amerikkalaiset ja venäläiset kiinnittivät niihin eniten huomiota.
Saksassa ensimmäisten jauherakettimoottoreiden testien jälkeen suunnittelijat päättivät aloittaa testit nestemäisillä raketimoottoreilla. Ensimmäinen onnistunut testi tehtiin vuonna 1925 Opel-autoon asennetulla reaktiorakettimoottorilla, joka saavutti 238 km/h nopeuden, mikä oli silloin ennenkuulumatonta. Kaikki nämä kokeet johtivat saksalaisen rakettiohjelman luomiseen.
Reaktiomoottorit saavuttivat kuitenkin suurimman puomin toisen maailmansodan aikana. Suurin edistysaskel reaktiomoottorien kehityksessä saavutettiin sodan aikana. Tämän lisäksi rakennettiin myös nykyaikaisia rakettimoottoreita, jotka käyttivät V1- ja V2-ballistisia ohjuksia. Nämä moottorit valmistettiin Saksassa.
Toisen maailmansodan saksalaisen tutkimuksen perusteella toteutettiin muitakin reaktiomoottoriprojekteja sodan jälkeisinä vuosina. Toisen maailmansodan jälkeen alkoi kilpailu avaruudesta ja kilpavarustelu. Monet saksalaiset tiedemiehet kutsuttiin Yhdysvaltoihin työskentelemään Apollo-avaruusohjelmassa vastineeksi armahduksesta sotarikoksista.
Nykyään reaktiomoottori on useimpien lentokoneiden ja avaruusteknologian käyttövoiman perusta. Nykyaikaisimpien reaktiomoottoreiden joukossa voidaan mainita työntövoimamoottorit, joissa on yliääninen sisäinen virtaus, ionirakettimoottorit ja laserreaktiomoottorit.
Reaktiomoottorit ja niiden tyypit:
- Rakettimoottori
- Reaktiomoottori
- Työntömoottori
- Pulssimoottori
- Vesisuihkumoottori
- Ionimoottori
Voimme sisällyttää reaktio- tai rakettimoottorit yleisimmin käytettyihin reaktiomoottoreihin.
Rakettimoottori:
Rakettimoottori on reaktiivinen moottori, jonka toimintaan ulkoinen ympäristö ei vaikuta, koska sen säiliössä on polttoainetta ja hapettavaa ainetta. Rakettimoottori toimii toiminnan ja reaktion periaatteella. Työaineen palaminen tuottaa savukaasuja, jotka poistuvat moottorin poistosuuttimesta suurella nopeudella.
Rakettimoottori: Minkä tyyppinen polttomoottori se on?
Pakokaasun reaktiovaikutus vaikuttaa siis moottoriin voimalla vastakkaiseen suuntaan ja siten myös moottoriin kytkettyyn koneeseen. Yksinkertaisesti sanottuna konetta, johon tämä moottori on kiinnitetty, ajetaan vastakkaiseen suuntaan kuin pakokaasut poistuvat moottorin poistosuuttimesta.
Koska tämä moottori kuljettaa energialähteensä, se voi toimia myös ulkoavaruudessa (tyhjiö). Nykyään yleisimmin käytetyt rakettimoottorit toimivat kiinteällä tai nestemäisellä polttoaineella.
Suihkumoottori:
Suihkumoottori on eräänlainen reaktiomoottori, jota käytetään pääasiassa ilmailussa. Tämän tyyppinen moottori toimii toiminta- ja reaktioperiaatteella, aivan kuten rakettimoottori, mikä tarkoittaa, että moottorista tulevat pakokaasut kohdistavat moottoriin vastakkaisen voiman ja työntävät sitä siten eteenpäin.
Suihkumoottorin etuosassa on imulaite, jonka kautta ilmaa siirretään moottoriin, joka imetään sisään ja puristetaan kompressorin avulla. Puristuksen jälkeen ilma lämpenee ja kulkee polttokammioon, jossa polttoaine ruiskutetaan.
Seoksen sytytyksen jälkeen vapautuu lämpöenergiaa ja kuumia kaasuja, jotka poistuvat polttokammiosta ja pyörittävät turbiinia moottorin takaosassa. Tämä luo korkean paineen turbiinin taakse, muuttaen lämpöenergian kineettiseksi energiaksi, mikä luo moottorin työntövoimaa.
Työntömoottori:
Työntömoottori on rakenteellisesti yksinkertaisin reaktiomoottorityyppi. Tämä moottorityyppi koostuu kavennetusta ja avoimesta putkesta molemmissa päissä. Ilma pääsee moottoriin työntövoiman kautta lennon aikana. Kun ilma pääsee sisään moottoriin, se hidastuu, mikä lisää sen painetta.
Sen jälkeen polttoaine ruiskutetaan paineilmaan. Seoksen palaminen synnyttää korkean lämpötilan ja paineen, ja pakokaasut alkavat poistua moottorista kavennetun poistoaukon kautta, mikä työntää moottoria eteenpäin.
Pulssimoottori:
Pulssimoottori on reaktiivinen moottori, joka käyttää poistosuuttimessa olevan kaasun resonanssitaajuuksia toimiakseen. Edessä on diffuusori, moottorin ilmanottoaukon imuosa. Hajottimen takana on sekoituskammio, joka lisää polttoainetta ilmavirtaan.
Tämä seos kulkee polttokammioon, joka on erotettu sekoituskammiosta venttiileillä. Seoksen sytytyksen jälkeen polttokammiossa kaasut virtaavat moottorin suuttimeen, mikä varmistaa sen eteenpäinajon. Pulsaatiomoottoria käytettiin ensimmäisen kerran sarjassa saksalaisissa V-1-raketeissa toisen maailmansodan aikana.
Ionimoottori:
Kuten rakettimoottori, ionimoottori kantaa energialähteensä aluksella. Toisin kuin rakettimoottori, ionimoottori toimii kuitenkin sähköisellä periaatteella.
Vaikka reaktiomoottoria ei käytetä autojen ajamiseen, on, tai oikeammin, muutama hullu, joka varustaa autonsa tällä moottorilla. Jotkut heistä voittivat jopa ironisen Darwin-palkinnon.
Reaktiomoottori ja Darwin-palkinto:
Darwin-palkinto on omituisimman ihmisen tyhmyyden aiheuttaman kuoleman palkinto. Joten se on eräänlainen ironinen palkinto ihmisille, jotka ovat myötävaikuttaneet ihmisen geenipoolin parantamiseen poistamalla itsensä siitä vapaaehtoisesti ja tyhmyytensä kautta.
Yksi Darwin-palkinto meni kaverille nimeltä Wile E. Coyote, joka eräänä kauniina päivänä päätti asentaa rakettimoottorin (JATO-raketti) Chevy Impalaansa. Nämä raketit palvelevat ylikuormitettuja rahtikoneita nousemaan hyvin lyhyeltä alueelta. Vertailun vuoksi kuusi tällaista rakettia mahdollistaa 70 tonnin lentokoneen nousun jalkapallokentän pituiselle alueelle. Mutta mitä yksi tällainen raketti voi tehdä noin 2 tonnia painavalla autolla, ja miksi et kokeilisi sitä?
Kun raketti oli asennettu Impalan katolle, kaveri päätti löytää riittävän pitkän valtatieosuuden Arizonan autiomaasta. Hetken etsimisen jälkeen hän törmäsi kolmen mailin osuuteen ilman yhtäkään käännöstä. Se sijaitsi tämän osan lopussa. Niinpä marsu nousi autoon ja sytytti raketin ajattelematta.
Poliisi löysi palopaikan erittäin helposti, koska tiellä ei ollut asfalttia. Loppujen lopuksi moottorin lämpö oli sulattanut sen. Viiden sekunnin kuluttua, kun raketti kehitti maksimityöntövoimansa, kaveri ryntäsi Impalallaan jo 560 km/h nopeudella ja kiihtyi jatkuvasti.
Raketin täysi työntövoima ajoi autoa pidemmälle, ja kun kävi selväksi, että valittu tieosuus oli liian lyhyt, autonkuljettaja päätti aloittaa jarrutuksen. Tämä kuitenkin epäonnistui, koska sekä renkaat että jarrut paloivat ja Impala nousi ilmaan, raketin työntäen sitä yhä pidemmälle.
Auton kuljettajasta tuli lentäjä, joka törmäsi kallioon 38 metrin korkeudessa. Se sijaitsi kolmen mailin suoran päässä. Saapuessaan poliisi löysi kalliosta metrin syvän kraatterin, johon onneton mies oli törmännyt, ja törmäyspaikalta löydettyyn ohjauspyörään oli upotettu vain muutama luu, hampaat ja naulat.