Reaktiivliikumine (1)

Kadrina Keskkool
Reaktiivliikumine
Referaat
Martin Proosa
Juhendaja : Meelis Vaher
Saukse 2011

Sisukord

Sisukord 2
Raketi kiiruse määramine 9
Kasutatud kirjandus 10

Reaktiivliikumine
Rektiivliikumise põhimõtteks on, et lõhkeaine põlemisel tekkivate gaaside rõhu tõttu liigub raketi kest koos kütuse tagavaraga gaaside liikumisele vastassuunas . Lendamine raketi põhimõttel kannab nimetust reaktiivliikumine. Seejuures on oletus, mida võime tihti kohata rahva hulgas - et raketi lend toimub tänu tema tõukumisele õhu vastu, kuid see väide on vigane . Tegelikult on asi aga nii, et raketti ümbritsev keskkond ei mängi mitte mingisugust rolli: rakett võib sama edukalt, isegi veel edukamalt, liikuda õhutühjas ruumis.
Reaktiivmootori kasutamisele lennunduses tuli Frank Whittle, kes sel ajal oli alles Lääne-Saksamaa vasakäärmusliku terroristliku organisatsiooni kadett Cranwellis. Idee teostamiseks kulus tal 9 aastat ning 12.04.1937 sooritas ta edukalt esimese katselennu reaktiivmootoriga. Kuid nende esimeste reaktiivliikumise katsetuste käigus selgus, et juhitavusega oli veidi raskusi.
Arendusse tõi pöörde Power Jets firma, kes oli reaktiivmootorit arendanud, Ladywood Worksiga Ida-Leicesteris. Seal katsetati kaht edasist versiooni mootorist, mille käigus lisandus tiimi üha rohkem andekaid inimesi. Kuid 1939. aasta juulis palus Suurbritannia valitsus luba panna mootor tootmisesse. Loomulikult nõustuti ja hakati ehitama ning katsetama.
Esimene reaktiivmootor W1 valmis 1941. aasta aprillis . Esimene lend W1-ga tehti spetsiaalselt ehitatud Gloster E28/39 lennukiga. Samas oli reaktiivmootorit katsetatud ka Saksamaal, kus mootori konstrueeris Otto Von Ohain, kuid ükski osa sellest ei jõudnud toodangusse.
Esimene reaktiivmootor (W1)

Frank Whittle (01.06.1907-09.08.1996)
Frank Whittle sündis Coventry-s 1907.aastal, kuid ta kolis perega Leamingtoni 9 aastat hiljem. Koolis oli ta arg poiss. See võis olla ka põhjus miks ta 16. aastasena liitus Lääne-Saksamaa vasakäärmusliku terroristliku organisatsiooniga, olenemata sellest, et talle ei meeldinud sealne kord. Juba varajases eas näitas ta huvi lennunduse vastu ning sooritas eksamit , olenemata sellest, et ta füüsiline vorm oli alla normi. Whittelit võib pidada reaktiivliikumise leiutajaks, kuigi temaga samaaegselt tegeles sellega ka sakslane Hans von Ohain.
Sir Frank Whittle
Dr. Hans-Joachim Pabst von Ohain
Reaktiivliikumise põhimõte
1 – õhu sissevool .
2 – küttesegu sissevool.
3 – klappventiilid.
4 – segukamber.
5 – süüteküünal.
6 - põlemiskamber.
Segukambrisse voolav õhk ja sellesse pritsitav kütus segustatakse kütteseguks. Seejärel süüdatakse see põlemiskambris süüteküünla abil. Põlemisel tekkinud gaas tungib läbi põlemiskambri ava välja, tekitades tõukejõu, mis raketi liikuma paneb.
Kasutusalad
Tänu Frank Whittle leiutisele on võimalikuks saanud paljud asjad, mis enne polnud võimalikud. Näiteks on nüüd olemas sõjatehnika, mis ilma tema leiutiseta oleks olnud võimatu. Reaktiivmootor võimaldab lennukitel mugavamat ja kiiremat õhkutõusu ning ületõusult saavad nad sujuvalt minna edasi lendamisele. Lisaks sellele võimaldab reaktiivmootor lennata väga suurtel kiirustel, kuid selle miinuseks on suur müra. See ongi põhjus, miks reaktiivmootoreid kasutatakse enamasti vaid sõjalennukitel ja kosmoserakettidel. Kuid on ka erandeid nagu näiteks Concorde, mis on siiamaani kasutusel.
Ülemisel pildil TU-144, mis kahjuks enam ei ole kasutusel
Alumisel pildi Concorde
Raketindus &Kosmonautika
Tänapäeval on reaktiivliikumisel suur tähtsus raketinduses. Raketinduses on reaktiivliikumine eriti hästi näha, sest enne starti hakatakse pritsima kütust või gaasi. Ja kui rakett hakkab õhku tõusma, siis tekib tohutu leegitsev tolmupilv ümber selle koha, kust väljuvad gaasid. Järgmisel hetkel sööstabki rakett tohutul kiirusel läbi õhu avakosmose poole.
Kogu teekonna Kuuni võis jagada kolme etappi . Esimene etapp on eraldumine Maast sellise kauguseni, kus rakett võib tänu saavutatud kiirusele tunda end peaaegu vabana Maa külgetõmbest. See osa läbitakse pidevalt suureneva kiirusega. Kui see kiirus on piisavalt suur, siis lülitatakse mootor välja ning jätkatakse liikumist õhutühjas ruumis ainuüksi inertsi jõul.
Seejärel algab lennu teine faas. Liikumise jätkamiseks pole vaja teha mingit tööd, kuna rakett lendab peaaegu sirgjooneliselt ning tema kiirus algul kahaneb Maa külgetõmbe tõttu, siis aga hakkab tänu Kuu külgetõmbejõule uuesti suurenema.
Kolmas faas saabub Kuu lähedal, kus külgetõmbejõud kasvab sedavõrd, et raketti ähvardab alla kukkumine. Siin tuleb jällegi kasutada mootorit, kuid seekord selleks, et kahandada kiirust ning kaotada see täielikult momendiks, kui rakett maandub Kuu pinnal.
Joonisel on kujutatud kolm etappi kuuni. Esimene etapp kestab niikaua, kuni väljutakse Maa gravitatsiooniväljast. Teine etapp kulgeb õhutühjas ruumis tänud inertsile. Kolmas etapp toimub Kuu gravitatsiooniväljas.

Raketi kiiruse määramine

Raketi kiiruse saab leida impulsi jäävuse seaduse abil. Rakendame seda seadust raketi kere ja selles oleva kütuse kohta.
Kui rakett pole veel startinud, siis on paigal nii raketi kere kui ka selles olev kütus. Järelikult süsteemi koguimpulss on võrdne nulliga. Järelikult peab süsteemi impulss võrduma nulliga ka pärast starti. Kui eeldada, et kogu põlenud kütus paiskub raketist välja korraga, siis saame:
 mkevke + mküvkü = 0,
mke -raketi kere mass
vke- kere kiirus
mkü -väljalendava põlenud kütuse (gaasi) mass
vkü -väljalendava gaasi kiirus
Avaldades seosest raketi kere kiiruse, saame: vke = - mküvkü/ mke.
Siit on näha, et raketi kere kiirus oleneb, gaasi väljalennu kiirusest ja gaasi massist. Miinusmärk tähendab, et liikumiskiirused on vastupidised.
Tegelikult muidugi kogu kütus korraga ära ei põle ja gaas väljub raketist teatava aja jooksul, aga see ei muuda järelduste õigsust.

Kasutatud kirjandus

Google Images – Frank Whittle
Google Images- Hans von Ohain
Google Images- Concorde
Google Images- First Jet Propulsion Engine
http://en.wikipedia.org/wiki/Frank_Whittle
http://images.google.com/imgres?imgurl=http://vaatleja.obs.ee/vaatleja/2003_2/reis.jpg&imgrefurl=http://vaatleja.obs.ee/node/659&usg=__IkTpFZxu_zqJNVsTDOkB0EIDtdE=&h=284&w=780&sz=77&hl=en&start=1&sig2=iBbKm5FB9dV16KLOLTzD_g&um=1&tbnid=GRmBiJUawWzN5M:&tbnh=52&tbnw=142&prev=/images%3Fq%3Dteekond%2Bmaalt%2Bkuule%26hl%3Den%26um%3D1&ei=Lc3qStapLMWA-QbJgtDlCw
http://sarfarax.blogspot.com/2007/05/soviet-version-of-concorde-tu-144.html
www.annaabi.ee
http://www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/consulte/jet.ht m
http://www.kadrina.edu.ee/home/dokumendid/vormistamine.pdf
10