Teoria și Construcția Sistemelor de Propulsie

Sistemul de propulsie

Sistemul de propulsie este alcatuit din:

I Fluidul de propulsie - reprezinta subsistemul asupra caruia actioneaza sistemul de propulsie în scopul modificarii vitezei lui.

De regula fluidul de propulsie poate fi aer, gaz sau amestec de gaze.

Din punctul de vedere al provenientei fluidului de propulsie, sistemul se împarte în doua grupe:

1. Sisteme de propulsie care îsi procura fluidul de lucru din mediul înconjurator, care se numesc sisteme de propulsie aeriene.

2. Sisteme de propulsie care îsi procura fluidul de lucru de la bordul navei, care se numesc sisteme de propulsie cosmice.

II Sursa de energie - reprezinta subsistemul capabil de a produce energia necesara accelerarii fluidului de propulsie. Acea parte din fluidul de propulsie care participa la obtinerea energiei în sursa se numeste fluid de lucru.

În prezent se cunosc trei forme de energie:

a) energia termica

b) energia electrica

c) energia electro-termica

a) energia termica se poate realiza în trei moduri:

- prin reactii chimice de ardere (arderea combustibililor)

- prin reactii nucleare (de fuziune sau de fisiune)

- prin captarea energiei termice solare

b) energia electrica se poate obtine în doua moduri:

- cu ajutorul câmpurilor electrostatice

- cu ajutorul câmpurilor electromagnetice

c) energia electro-termica reprezinta energia jetului de plasma care se obtine pe cale termica si este accelerata electric.

Indiferent de energia folosita, din punct de vedere al transformarii acestei energii în lucru mecanic, sursele de energie se împart în doua categorii:

a. surse de energie alternative (ex. mecanismul biela-manivela)

b. surse de energie rotative (ex. turbina)

Toate sistemele de propulsie care au o sursa de energie alternativa primesc în denumire grupul de litere "moto", iar cele care au în componenta o sursa de energie rotativa primesc în denumire grupul de litere "turbo".

Indiferent daca sistemele sunt moto sau turbo, fluidul de lucru sufera în timpul functionarii sursei trei procese fundamentale fara de care nu se poate obtine energie si lucru mecanic:

- comprimare

- ardere

- destindere

Din punctul de vedere al comprimarii, sursa de energie se împarte în:

- surse de energie cu comprimare mecanica

- surse de energie cu comprimare dinamica

Comprimarea mecanica realizeaza cresterea presiunii statice a fluidului de lucru care are loc prin intermediul unui consum de lucru mecanic.

Compresoarele care produc forta care realizeaza lucrul mecanic folosit pentru comprimare, se împart în doua categorii:

- compresoare volumice

- compresoare cinetice

Compresoarele volumice realizeaza comprimarea statica a fluidului prin reducerea spatiului indus în care acesta se afla. Compresoarele volumice realizeaza grade mari de comprimare (ex. ~100), iar debitele de aer realizate sunt pulsatorii si mici. Din aceste motive compresoarele volumice sunt mai putin folosite în prezent.

Compresoarele cinetice realizeaza comprimarea statica a fluidului de lucru ca urmare a trecerii fortate a acestuia prin tunele aerodinamice profilate astfel încât fluidul este frânat corespunzator regimului de curgere.

Motorul statoreactor MSR

Reprezinta un sistem de propulsie aeriana cu comprimare dinamica a fluidului de lucru care are ca fluid de propulsie aerul, iar ca instalatie de propulsie un ajutaj de reactie. Procesul de ardere realizat în motor este stationar. Forta de reactie pe care o poate dezvolta motorul statoreactor variaza în intervalul (100-300 000)N. consumul de combustibil este de aproximativ c=0.2-0.3kg/Nh. Motorul statoreactor este folosit pentru motorizarea aeronavelor ce evolueaza în regim supersonic(ex. SR 71 Blackbird).

Sisteme de propulsie cosmica SPC

MRCS - reprezinta un motor racheta ce utilizeaza combustibil solid. Este folosit pentru propulsarea rachetelor mici, cu raza mica si medie de actiune, rachete meteorologice(ex. Tomahawk).

MRCL - reprezinta un motor racheta ce utilizeaza combustibil lichid. Este folosit pentru propulsarea rachetelor cu raza lunga de actiune (transcontinentale), rachete purtatoare de sateliti.

MRCH - reprezinta un motor racheta ce utilizeaza combustibil hibrid (solid si lichid).

Motoarele MRCS, MRCL, MRCH sunt sisteme de propulsie cosmica care au o forta de reactie foarte mare.

Pentru corectia evolutiei unei nave în spatiul cosmic se folosesc motoare racheta ionice (MRI), fotonice (MRF), cu plasma (MRP). Aceste motoare au o forta de reactie mica, dar au impuls foarte mare.