Источники энергии для двигателей

Энергия может аккумулироваться на борту JlA или извлекаться из окружающей среды, К наиболее распространенным бортовым ис­точникам энергии относятся различные пружины (толкатели, вра­щатели и т. д.), резиновые нити, маховики, сжатые газы, тепловые аккумуляторы и химические топливные компоненты (табл.8). Из табл.8 понятно, почему в настоящее время большое распростране­ние получили химические источники энергии.

Существует множество проектов использования изотопных, ядерных и даже термоядерных источников энергии, но все они из-за экологических соображений ограничены по своим эксплуатацион­ным возможностям.

Классификаций двигателей летательных аппаратов

I

уровень

Двигатели ЛА

II

уровень

тепловые

нетепловые

III

уровень

поршневые

реактив­

ные

ракетные

реактивные

полевые

вытесни­

тельные

IV

уровень

Паропорш­

невые

ПВРД

ПуВРД

ЖРД

ГРД

Квантовые

Радиацион­

ные

Электро­

статиче­

ские

Аэростати­

ческие

Газобал­

лонные

Газопорш­невые с внутрен­ним нагре­вом

ТРД

РДТТ

Элехтроре-

вктивные

Магнито­

статиче­

ские

Реактивно­

баллонные

Газопорш­невые с внешним нагревом

Вихревые

Газобал­

лонные

нагревае­

мые

Электро­

магнитные

Грависта­

тические

Светоста­

тические

Механиче­

ские

Пневмо ста­тические (воздуш­ная подуш­ка)

Снаряде — метатель­ные

Миномета­

тельные

Газореак­

тивные

Жидко- баллон­ные на­гревае­мые

Механиче­

ские

Аэростати­

ческие

Бортовые источники электроэнергии могут зависеть от работы основных (тяговых) двигателей и даже входить в их состав, а могут быть и независимыми (табл.9). Из таких независимых источников наиболее распространен на РКЛА топливный элемент. На других типах ЛА применяются все виды перечисленных в табл. 9 аккумуля­торов.

Внешние источники энергии в околоземном пространстве воз­главляет, естественно, атмосферный кислород в нижних (до высоты 30 км) слоях атмосферы и лучистая энергия Солнца. Для определе-

Удельная энергия бортовых аккумуляторов энергии

Аккумулятор

Рабочая температу­ра, ‘С

Удельная энергия рабочего элемента, Дж/кг

Удельная энергия аккумулятора, Дж/кг

Стальная пружина

0—30

503—840

167—250

Резиновые нити

20—35

4187—8374

2920—5850

Маховик

-40… + 100

2- 10і—10 7

103 —2 104

Воздух сжатый до 2,5 10 7 Па в баллоне из армированного стекловолокна

27

8 10і

105

Водород, сжатый до 2,5 10 7 Па в баллоне

юоо

Ю7

10*

Тепловой аккумуля­тор на UH

— 188

2 10*

Жидкий кислород и углеводородное го­рючее

-30… + 50

107

8 10*

Самые энергоемкие химические компо­ненты (Li + F и Be + 02)

-50… + 50

2,5 107

Ю7

_________________ ,

Характеристика электрических аккумуляторов

Таблица 9

| Аккумулятор

Удельная энер­гия, теоретиче­ская, Дж/кг

Удельная энергия практическая, Дж/кг

Количество цик­лов зарядки

1 Кадмиево-никелевый

220

30

8000

Серебряно-цинковый

523

90

150

Серебряно-кадмиевый

2 95

60

1000

Никелево-водородный

300

60

2000

Водородно-кислородный (топливный элемент)

3360

650

30

ния эффективности авиационного химического бортового аккуму­лятора, учитывая, что кислород на борту не запасается, а черпается из атмосферы, следует данные табл.8 умножить для углеводородно­го горючего на 3,5.

Солнечная энергия на космических аппаратах используется практически с первых шагов космонавтики (1-й американский и 3-й советский ИСЗ), то есть с 1958 г. В космосе на орбите Земли на 1 м2 поверхности, расположенной перпендикулярно к солнечным лучам, поступает энергия 1,4 кВт/м2. В атмосфере Земли эта энергия по­степенно ослабляется за счет рассеяния и поглощения и на ее по­верхности составляет всего лишь 1 кВт/м.

Характеристики других видов внешней энергии в околоземном пространстве приведены на рис. 19.

Источники энергии для двигателей

Рис. 19

Используемые энергоресурсы оказывают решающее влияние на облик, конструкцию и характеристики двигателей ЛА.