Ракетно-турбинный двигатель

Преимуществом этой установки является увеличение удельного импульса по сравнению с ракетой. При той же массе топлива, что и в ракетном двигателе, общая мощность ракетно-турбинной установки гораздо выше. Кроме того, она обеспечивает тягу в гораздо более широком диапазоне скоростей, чем реактивный двигатель, и при этом гораздо дешевле и проще в управлении, чем газотурбинный двигатель. По стоимости, надёжности, прочности и продолжительности тяги ракетно-турбинный двигатель занимает нишу между твердотопливным ракетным двигателем и газотурбинным двигателем для ракетных применений.

Рвкетно-турбинный двигатель — это тип авиационного двигателя, сочетающий в себе элементы реактивного двигателя и ракеты. Обычно он состоит из многоступенчатого вентилятора, приводимого в действие турбиной, которая приводится в движение горячими газами, выходящими из ряда небольших ракетных двигателей, установленных вокруг входного отверстия турбины. Выхлопные газы турбины смешиваются с нагнетаемым вентилятором воздухом и сгорают вместе с воздухом из компрессора перед выходом через сходящееся-разходящееся сопло.

Когда реактивный двигатель поднимается достаточно высоко в атмосферу, кислорода для сжигания топлива становится недостаточно. Идея ракетно-турбинного двигателя заключается в том, чтобы дополнить атмосферный кислород бортовым запасом. Это позволяет работать на гораздо большей высоте, чем позволяет обычный двигатель.

Конструкция ракетно — турбинного самолёта имеет как преимущества, так и недостатки. Это не настоящая ракета, поэтому она не может работать в космосе. Охлаждение двигателя не является проблемой, поскольку сопло и её горячие выхлопные газы расположены за лопатками турбины.

Турбопрямоточный двигатель — это двигатель комбинированного цикла, объединяющий в себе особенности турбореактивных и реактивных двигателей. Турбопрямоточный двигатель — это гибридный двигатель, состоящий, по сути, из турбореактивного двигателя, установленного внутри реактивного. Сердечник турбореактивного двигботать в турбореактивном режиме на взлёте и во время полёта на малой скорости, но затем переключается в режим реактивного двигателя для разгона до высоких чисел Маха.

Управление работой двигателя осуществляется с помощью перепускных закрылков, расположенных непосредственно перед диффузором. Во время полёта на низкой скорости управляемые закрылки закрывают перепускной канал и подают воздух непосредственно в компрессорную часть турбореактивного двигателя. Во время высокоскоростного полёта заслонки перекрывают поток в турбореактивный двигатель, и он работает как реактивный, используя кормовую камеру сгорания для создания тяги. При взлёте и наборе высоты двигатель будет работать как турбореактивный. При достижении высокой дозвуковой скорости часть двигателя, расположенная ниже турбореактивной камеры, используется в качестве форсажной камеры, чтобы разогнать самолёт выше скорости звука^[2].

На низких скоростях воздух проходит через входное отверстие и затем сжимается осевым компрессором. Этот компрессор приводится в действие турбиной, которая вращается горячим газом под высоким давлением из камеры сгорания^[3]. Эти начальные аспекты очень похожи на принцип работы турбореактивного двигателя, однако есть несколько отличий. Первое заключается в том, что камера сгорания в турбореактивном двигателе часто отделена от основного потока воздуха. Вместо того чтобы объединять воздух из компрессора с топливом для сгорания, турбореактивный двигатель может использовать водород и кислород, перевозимые на самолёте, в качестве топлива для камеры сгорания^[4].

Воздух, сжатый компрессором, проходит через камеру сгорания и турбинную часть двигателя, где смешивается с выхлопом турбины. Выхлоп турбины может быть сконструирован так, чтобы в нём было много топлива (то есть в камере сгорания сгорает не все топливо), которое, смешиваясь со сжатым воздухом, создаёт горячую топливно-воздушную смесь, готовую к повторному сгоранию. В этот воздух впрыскивается ещё больше топлива, где оно снова сгорает. Выхлопные газы выбрасываются через сопло, создавая тягу^[5].

Турбопрямоточный двигатель используется в условиях ограниченного пространства, поскольку он занимает меньше места, чем отдельные реактивные и турбореактивные двигатели. Поскольку для начала работы турбореактивного двигателя необходимо набрать высокую скорость, самолёт с реактивным двигателем не может взлететь со взлётной полосы на собственной мощности; в этом преимущество турбореактивного двигателя, относящегося к семейству газотурбинных двигателей. Турбореактивный двигатель не полагается исключительно на движение двигателя для сжатия входящего потока воздуха; вместо этого турбореактивный двигатель содержит некоторые дополнительные вращающиеся механизмы, которые сжимают входящий воздух и позволяют двигателю работать во время взлёта и на низких скоростях. Для потока между 3 и 3,5 Маха во время крейсерского полёта — скоростей, на которых турбореактивный двигатель не может работать из-за температурных ограничений его турбинных лопаток, — эта конструкция обеспечивает возможность работы от нулевой скорости до скорости более 3 Махов, используя лучшие характеристики как турбореактивного, так и реактивного двигателя, объединённые в одном двигателе^[2].

Среди систем, которые находятся относительно в атмосфере и требуют более длительной тяги в определённом диапазоне скоростей, воздушный турбореактивный двигатель может иметь преимущество в весе по сравнению со стандартным твердотопливным ракетным двигателем. Что касается требований к объёму, то ракетный двигатель имеет преимущество из-за отсутствия впускных каналов и других устройств управления воздухом.