Реактивные напряжения

Автотракторные двигатели внутреннего сгорания Газотурбинные реактивные двигатели для авиации и буровых установок Прокатные валки Изложницы Кокиль

В результате действия очень малых сил сопротивления атмосферы скорость спутника все же уменьшается, но это уменьшение становится практически заметным только после многих сотен и даже тысяч оборотов спутника вокруг Земли. Уменьшение скорости спутника ведет к тому, что радиус кривизны его траектории уменьшается, т. е. орбита оказывается не эллиптической, а представляет собой скручивающуюся спираль, вначале с очень малым шагом. При этом спутник приближается к Земле, сопротивление атмосферы возрастает и шаг спирали увеличивается. Для возвращения на Землю космических кораблей — спутников применяются специальные тормозные реактивные двигатели, резко уменьшающие скорость корабля, вследствие чего траектория корабля сильно искривляется по направлению к Земле.

корабль находится на орбите спутника, то это значит, что, во-первых, реактивные двигатели, сообщившие ему нужную скорость (первую космическую скорость), уже выключены, и, во-вторых, что сила сопротивления атмосферы уже не играет роли (в противном случае корабль двигался бы по скручивающейся спирали и приближался к Земле). Следовательно, на корабль и все находящиеся в нем или вблизи него тела действует только сила земного тяготения, сообщающая космическому кораблю центростремительное ускорение

массы самолета. В авиации нашли применение воздушно-реактивные двигатели, свободные от этого недостатка.

Для увеличения силы тяги нужно увеличивать либо массу поступающего воздуха ц0> либо скорость с, с которой он вылетает, либо и то и другое вместе. Скорость с определяется тем, насколько расширяется воздух в камере, т. е. какая температура поддерживается в камере. Для увеличения количества воздуха, поступающего в'дви-гатель, применяется компрессор, расположенный у входного отверстия двигателя и приводимый во вращение турбиной, помещенной у выходного отверстия; турбину вращает вылетающая из двигателя струя газа. Такие воздушно-реактивные двигатели получили название турбореактивных. Турбореактивный двигатель может создать силу тяги и при скорости самолета v = 0 (т. е. на стоянке), в то время как воздушно-реактивный двигатель без турбины в этом случае тяги не создает (так как воздух в него не поступает). На самолетах, снабженных воздуш-

околоземном возд. пространстве. Осн. типы А. д.- турбовинтовые двигатели, воздушно-реактивные двигатели (гл. обр. турбореактивные двигатели) и поршневые бензиновые двигатели с возд. или жидкостным охлаждением.

ВИНТОКРЫЛ - ЛА вертик. взлёта и посадки, у к-рого аэродинамическая подъёмная сила создаётся одним или двумя несущими винтами и крылом, а в качестве движителей для создания необходимой для горизонтального полёта силы тяги используются тянущие или толкающие возд. винты либо реактивные двигатели. По скорости В. превосходят вертолёты, но обычно имеют более сложную и тяжёлую конструкцию.

ходит только в воздухозаборнике - за счёт кинетич. энергии набегающего возд. потока (прямоточные воздушно-реактивные двигатели, пульсирующие воздушно-реактивные двигатели}, и компрессорные, в к-рых, кроме того, используется компрессор (турбореактивные двигатели]. К ВРД относятся также нек-рые комбинир. двигатели, напр, турбопрямо-точные двигатели.

подразделяются на до-, сверх- и гиперзвуковые; стратегические и тактические. Одной из отличит, черт соврем, стратегич. дозвуковых К.р. является система наведения, использующая метод навигации по топогра-фич. картам местности. Полёт совершается на малой высоте по криволинейной траектории с огибанием рельефа. К.р. могут размещаться на ЛА, кораблях, подводных лодках, мобильных наземных пусковых установках. Предназначены для поражения наземных и надводных целей. На К.р. используют ракетные или воздушно-реактивные двигатели. К.р. появились в ходе 2-й мировой войны под назв. самолётов-снарядов. КРЫЛО летательного аппарата - часть ЛА, предназнач. для создания осн. аэродинамической подъёмной силы. К. может быть по форме в плане трапециевидным, стреловидным, треугольным и т.д., иметь разл. профиль, фиксированную или изменяемую в полёте геометрию. К., как правило, симметрично относительно вертик. плоскости ЛА, обычно имеет отъёмные части, прикреплённые к центроплану или фюзеляжу; часть К. от его конца до фюзеляжа наз. консолью. К. состоит из силовых элементов (лонжеронов, стрингеров, нервюр] и обшивки; осн. силовой частью К. могут быть кессоны и монолитные

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС - сопоставление прихода и расхода тепловой энергии при анализе тепловых процессов в разл. тепловых устройствах (котлах, паровых и газовых турбинах, печах и пр.). В Т.б. котла полезно использованная теплота - теплота, пошедшая на нагревание воды в водогрейном котле или на произ-во и перегрев пара в паровом котле. Потерянная теплота - это потери с уходящими дымовыми газами в окружающую среду и с теплотой нагретого шлака, удаляемого из топки. По Т.б., составл. на осн. испытаний агрегата, определяют его экономичность. ТЕПЛОВОЙ ВАКУУММЕТР - вакуумметр, действие к-рого осн. на зависимости теплопроводности разреженных газов от давления. При изменении давления в системе изменяется отвод теплоты от нити датчика Т.в. и, следовательно, её темп-pa, к-рую определяют обычно с помощью термопары (термопарные Т.е.), термометра сопротивления (терморези-сторные Т.в.), либо по изменению частоты нагретой нити - струнным методом (термочастотные Т.в.). Измеряемые давления до 10~2 Па. ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ - двигатель, в к-ром тепловая энергия преобразуется в механич. работу. Т.д. используют природные энергетич. ресурсы в виде хим. или ядерного топлива. Т.д. подразделяются на поршневые двигатели (см. Поршневая машина}, роторные двигатели и реактивные двигатели. Возможны комбинации конструкций Т.д., напр, турбореактивный двигатель. По способу подвода теплоты для нагрева рабочего тела Т.д. подразделяются на двигатели внутреннего сгорания и двигатели внеш. сгорания (см., напр., Стирлин-га двигатель). Эффективный кпд Т.д. (отношение механич. работы на его выходном валу к подведённой тепловой энергии) составляет 0,1-0,6.

6. Реактивные двигатели (Э. А. Манушин, В. М. Кудрявцев). . . 256

Высокие остаточные напряжения возникают яри термообработке, особенно при закалке с резким охлаждением. В результате неодинаковых условий теплоотвода от поверхностных и внутренних слоев металла, а также на участках переходов образуются, зоны повышенных напряжений, нередко приводящие к появлению закалочных трещин. У материалов, которым свойственна низкая прокаливаемость, это явление усугубляется взаимодействием прокаленных и непрокаленных зон; Зоны мартенсита, который обладает наибольшим удельным объемом, подвергаются сжатию действием смежных более плотных слоев трооститной, еорбитной или перлитной структуры, в которых возникают реактивные напряжения растяжения.

металла. Вследствие этого в наклепанном слое возникают двухосные (у цилиндрических деталей - трехосные) напряжения сжатия, а в толще основного металла — незначительные реактивные напряжения растяжейия (рис. 194, б). ,

нагрузки сердцевина, возвращаясь в исходное состояние, растягивает сжа-•тые верхние волокна и сжимает растянутые нижние волокна, вызывая в них напряжения, обратные по знаку рабочим напряжениям; в сердцевине возникают реактивные напряжения (рис. 273, в). . ,

Пусть брус подвергается изгибу рабочей силой Р^ (рис. 2?б). При термопластичном упрочнении брус нагревают со стороны действия силы. Нагретые слои удлиняются и сжимаются под действием более колодных смежных сдоев, в которых возникают реактивные напряжения растяжения. Величина напряжений сжатия и растяжения и распределение их по сечении? зависят от градиента температуры в сечении. В рассматриваемом случае выгодно равномерно прогреть брус на значительную глубину (рис. 276,
Высокие остаточные напряжения возникают при термообработке, особенно при закалке с резким охлаждением. В результате неодинаковых условий теплоотвода от поверхностных и внутренних слоев металла, а также на участках переходов образуются зоны повышенных напряжений, нередко приводящие к появлению закалочных трещин. У материалов,' которым свойственна низкая прокаливаемость, это явление усугубляется взаимодействием прокаленных и непрокаленных зон. Зоны мартенсита, который обладает наибольшим удельным объемом, подвергаются сжатию действием смежных более плотных слоев трооститной, сорбитной или перлитной структуры, в которых возникают реактивные напряжения растяжения.

металла. Вследствие этого в наклепанном слое возникают двухосные (у цилиндрических деталей — трехосные) напряжения сжатия, а и толще основного металла — незначительные реактивные напряжения растяжения (рис. 194,6). -

При изгибе бруса поперечной силой Рраб (рис. 273, а) в верхних волокнах материала возникают напряжения сжатия, а в нижних — растяжения. Подвергнем брус действию достаточно большой силы Р, вызывающей пластические деформации крайних волокон (рис. 273, б). Верхние волокна укорачиваются, а нижние удлиняются. Центральные волокна остаются в состоянии упругой деформации. После снятия "упрочняющей нагрузки сердцевина, возвращаясь в исходное состояние, растягивает сжа-•тые верхние волокна и сжимает растянутые нижние волокна, вызывая в них напряжения, обратные по знаку рабочим напряжениям; в сердцевине возникают реактивные напряжения (рис. 273, в).

Пусть брус подвергается изгибу рабочей силой Рра5 (рис. 276). При термопластичном упрочнении брус нагревают со стороны действия силы. Нагретые слои удлиняются и сжимаются под действием более холодных смежных слоев, в которых возникают реактивные напряжения растяжения. Величина напряжений сжатия и растяжения и распределение их по сечению зависят от градиента температуры в сечении. В рассматриваемом случае выгодно равномерно прогреть брус на значительную глубину (рис. 276, а), чтобы вызвать небольшие напряжения сжатия на нагретой стороне и высокие, превосходящие предел текучести напряжения 'растяжения, в тонком холодном слое на противоположной стороне (рис. 276, б).

При дальнейшем остывании ниже температуры ^ материал перегородки твердеет и, сокращаясь, подвергается растяжению. Так как сокращение происходит в двух направлениях (по осям х и у), то в перегородке к концу остывания возникают двухосные напряжения растяжения, а в стенках — реактивные напряжения сжатия.

Упругая отдача сердцевины витков, не подвергшейся остаточным деформациям, создает в деформированных слоях напряжения сдвига, обратные по знаку рабочим напряжениям (рис. 339, Я). В самой сердцевине возникают незначительные реактивные напряжения, по знаку одинаковые с рабочими напряжениями. Если приложить к пружине рабочую нагрузку (рис. 339, III), то в результате сложения рабочих напряжений с предварительно созданными напряжениями сдвига, напряжения в крайних волокнах будут существенно меньше тех, которые возникли бы в пружине, не подвергшейся заневоливанию (рис. 339,IV). Реактивные напряжения в сердцевине, складываясь с рабочими напряжениями, создают суммарные напряжения, которые несколько больше напряжений, возникающих в пружине, не подвергшейся заневоливанию.

Реактивные напряжения могут также снизить выносливость изделия при знакопеременной нагрузке. При изготовлении конструкции из пластичного материала, отсутствии концентраторов напряжений и дефектов, а также при статическом приложении нагрузки можно, по-видимому, считать, что наличие-реактивных напряжений не повлияет на работоспособность конструкции. Однако для большинства конструкций сложной формы, какими, например, являются узлы турбин, сочетание указанных благоприятных факторов, как правило, не имеет места.