Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ВО)"

Воздушно-реактивный двигатель

Возду'шно-реакти'вный дви'гатель (ВРД), реактивный двигатель , в котором для сжигания горючего используется кислород, содержащийся в атмосферном воздухе. ВРД приводит в движение летательные аппараты (самолёты, вертолёты, самолёты-снаряды). Сила тяги в ВРД возникает в результате истечения рабочих газов из реактивного сопла. Для получения большой скорости истечения газов из сопла воздух, поступающий в камеру сгорания ВРД, подвергается сжатию. В зависимости от способа сжатия воздуха ВРД делятся на турбокомпрессорные (ТРД), пульсирующие (ПуВРД) и прямоточные (ПВРД).

  Турбокомпрессорные ВРД (ТРД) имеют компрессор с приводом от газовой турбины, что позволяет независимо от скорости полёта создавать сжатие воздуха, обеспечивающее большие скорости истечения газов из выходного (реактивного) сопла и большую силу тяги. ТРД широко применяется на самолётах, вертолётах, беспилотных самолётах-снарядах. ТРД можно устанавливать на катерах, гоночных автомобилях, аппаратах на воздушной подушке и др. (см. Турбокомпрессорный двигатель ).

  Пульсирующий ВРД (ПуВРД) имеет (рис. 1 ) входной диффузор (для сжатия воздуха под влиянием кинетической энергии набегающего потока), отделённый от камеры сгорания входными клапанами, и длинное цилиндрическое выходное сопло. Горючее и воздух подаются в камеру сгорания периодически. При сгорании смеси давление в камере повышается, так как клапаны на входе автоматически закрываются, а столб газов в длинном сопле обладает инерцией. Газы под давлением с большой скоростью вытекают из сопла, создавая силу тяги. К концу процесса истечения давление в камере сгорания падает ниже атмосферного, клапаны автоматически открываются и в камеру поступает свежий воздух, впрыскивается топливо; цикл работы двигателя повторяется. ПуВРД способен создавать тягу на месте и при небольших скоростях полёта. Когда клапаны закрыты, ПуВРД имеет большое аэродинамическое сопротивление по сравнению с другими типами ВРД, небольшую тягу и используется лишь для аппаратов со скоростью полёта меньше звуковой.

  В прямоточном ВРД (ПВРД) во входном диффузоре (рис. 2 ) воздух сжимается за счёт кинетической энергии набегающего потока воздуха. Процесс работы непрерывен, поэтому стартовая тяга у ПВРД отсутствует. При скоростях полёта ниже половины скорости звука (ниже 500 км/ч ) повышение давления воздуха в диффузоре незначительно, поэтому получаемая сила тяги мала. В связи с этим при скоростях полёта, соответствующих М < 0,5 (где М — число Маха, см. М-число ), ПВРД не применяется; при М = 3 (скорость полёта около 3000 км/ч ) давление в камере сгорания повышается примерно в 25 раз. ПВРД могут работать как на химическом (керосин, бензин и др.), так и на атомном горючем. При установке ПВРД на самолётах с меняющейся скоростью полёта, например на истребителях-перехватчиках, входное устройство должно иметь регулируемые размеры и изменяемую форму для наилучшего использования скоростного напора набегающего потока воздуха. Реактивное сопло также должно иметь регулируемые размеры и форму. Взлёт самолёта-перехватчика с ПВРД производится при помощи ракетных двигателей (на жидком или твёрдом топливе) и только после достижения скорости полёта, при которой воздух в диффузоре имеет достаточно высокое давление, начинает работу ПВРД. Основные преимущества ПВРД: способность работать на значительно больших скоростях и высотах полёта, чем ТРД; большая экономичность по сравнению с жидкостными ракетными двигателями (ЖРД), так как в ПВРД используется кислород воздуха, а в ЖРД кислород вводится в виде одного из компонентов топлива, транспортируемого вместе с двигателем; отсутствие движущихся частей и простота конструкции. Главные недостатки ПВРД: отсутствие статической (стартовой) тяги, что требует принудительного старта; малая экономичность при дозвуковых скоростях полёта. Применение ПВРД наиболее эффективно для полёта с большими сверхзвуковыми скоростями. ПВРД со сверхзвуковой скоростью сгорания топлива (в камере сгорания) называется гиперзвуковым прямоточным воздушно-реактивным двигателем (ГПВРД). Его применение целесообразно на летательных аппаратах при скоростях полёта, соответствующих М = 5—6. Области применения различных типов двигателей показаны на рис. 3 .

  Лит.: Бондарюк М. М., Ильяшенко С. М., Прямоточные воздушно-реактивные двигатели, М., 1958.

  Г. С. Скубачевский.

Рис. 2. Схема прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ПВРД): 1 – воздух; 2 – диффузор; 3 – впрыск горючего; 4 – стабилизатор пламени; 5 – камера сгорания; 6 – сопло; 7 – истечение газов.

Рис. 1. Схема пульсирующего воздушно-реактивного двигателя (ПуВРД): 1 – воздух; 2 – горючее; 3 – клапанная решётка; 4 – форсунки; 5 – свеча; 6 – камера сгорания; 7 – выходное (реактивное) сопло.

Рис. 3. Области применения двигателей различных типов в зависимости от скорости полёта: H – высота полёта; М – число Маха; 1 – турбореактивные двигатели; 2 – турбореактивные двигатели с форсажной камерой; 3 – прямоточные воздушно-реактивные двигатели.

Воздушно-тепловой обогрев семян

Возду'шно-теплово'й обогре'в семя'н , один из приёмов подготовки семян к посеву; заключается в воздействии на семена тёплого атмосферного или искусственно подогретого воздуха (при вентиляции). В.-т. о. с. повышает пористость и воздухопроницаемость семенных оболочек, усиливает ферментативные процессы и тем самым способствует повышению энергии прорастания и всхожести семян. В весенние тёплые и сухие дни в амбарах и других зернохранилищах открывают окна и двери, а семена рассыпают тонким слоем, периодически перелопачивая их или пропуская через зерноочистительные машины. На открытых площадках в солнечные дни семена рассыпают на брезенте или дощатом настиле и перемешивают граблями.

Воздушные ванны

Возду'шные ва'нны, использование в лечебных и профилактических целях воздействия воздуха на обнажённое тело человека; один из методов аэротерапии .

Воздушные массы

Возду'шные ма'ссы, части нижнего слоя атмосферы – тропосферы , горизонтальные размеры которых соизмеримы с большими частями материков и океанов. Каждая воздушная масса обладает определённой однородностью свойств и перемещается как целое в одном из течений общей циркуляции атмосферы . При этом данная В. м. отделена от соседних пограничными зонами – фронтами (см. Фронты атмосферные ). Расчленение тропосферы на В. м. непрерывно меняется: в сложной системе воздушных течений В. м. перемещаются из одних областей Земли в другие, меняя при этом свои свойства, исчезая как индивидуальные объекты и формируясь заново.

  Свойства В. м. определяются в первую очередь географическими условиями того региона, где сформировалась воздушная масса (очаг массы). Таким очагом может быть обширный район с достаточно однородной подстилающей поверхностью и с достаточно однородными влияниями её на воздух: например, площади океанов в тропических широтах, льды Арктики, массивы тайги, крупные пустыни и пр. При длительном пребывании в таком районе, например в устойчивом антициклоне, или при длительном перемещении над его поверхностью воздух приобретает свойства однородной В. м.: изменения в пространстве (горизонтальные градиенты) температуры, влажности и некоторых других метеорологических элементов становятся небольшими; облачность и осадки приобретают особенности, характерные для данной В. м. В связи с определёнными особенностями атмосферных движений (наличие сходимости, или конфлюэнции, линий тока) размытые границы между воздушными массами превращаются в резкие фронты, т. е. в узкие зоны, где горизонтальные градиенты метеорологических элементов намного больше, чем внутри В. м. Каждая В. м. является носителем определённого режима погоды, который она и переносит при своём перемещении, создавая тем самым важные непериодические изменения погоды. При перемещении воздушной массы в новый район, удалённый от её очага, свойства её меняются под влиянием изменения географической обстановки (прежде всего географической широты и характера подстилающей поверхности). Происходит трансформация воздушных масс , выражающаяся в изменении свойственных им режимов погоды.

  Наиболее общим является подразделение В. м. на холодные, тёплые и местные. Холодной является масса, движущаяся в более тёплую среду, т. е. обычно в более низкие широты и на более тёплую подстилающую поверхность; её приход в тот или иной район создаёт в последнем похолодание. Тёплой является масса, перемещающаяся в более холодную среду, т. е. обычно в более высокие широты и на более холодную поверхность; её приход создаёт потепление. Местной является В. м., в течение длительного времени не меняющая существенно своего географического положения. Режим погоды в массах указанных типов существенно различен. Так, холодная масса, двигаясь на более тёплую поверхность и нагреваясь снизу, приобретает неустойчивую стратификацию (см. Стратификация атмосферы ); в ней развивается конвекция и возникают соответствующие облака с ливневыми осадками, ветер получает порывистый, турбулентный характер, видимость улучшается и пр. Тёплая масса, напротив, характеризуется устойчивой стратификацией, которая придаёт облакам специфическую форму слоистых, с соответствующими моросящими осадками, или стимулирует возникновение туманов. Местные В. м. могут обладать устойчивостью или неустойчивостью стратификации в зависимости от сезона. В. м. различаются также по географическому положению их очага. По этому признаку выделяют 4 зональных типа В. м.: арктический воздух (в Южном полушарии – антарктический воздух), массы которого формируются в наиболее высоких широтах Земли; полярный воздух (умеренный воздух), массы которого формируются во внетропических широтах, исключая самые высокие; тропический воздух, очаги формирования масс которого располагаются в тропических, отчасти в субтропических широтах; экваториальный воздух, приходящий из наиболее низких приэкваториальных широт. В каждом типе различают морской и континентальный воздух. Существуют и более детализированные географические классификации В. м. для отдельных регионов, например для территории СССР. Определены статистические характеристики В. м. для различных областей Земли. Понятие В. м. является одним из фундаментальных понятий современной климатологии и синоптической метеорологии.

  Лит.: Хромов С. П., Основы синоптической метеорологии, Л., 1948; Алисов Б. П., Климатические области зарубежных стран, М., 1950.

  С. П. Хромов.

Воздушные мешки

Возду'шные мешки', полости, соединённые с дыхательными путями или с пищеводом, способные наполняться воздухом, но не выполняющие функцию газообмена у большинства позвоночных животных. У бесхвостых земноводных В. м. – парные или непарные выросты в заднем отделе ротовой полости, называются голосовыми мешками. У пресмыкающихся (некоторые черепахи, ящерицы) В. м. – слепые выросты лёгких. У птиц 5 пар В. м. – брюшные, отходящие от главных бронхов и расположенные между органами брюшной полости; остальные 4 пары В. м. – внелёгочные продолжения вторичных бронхов: шейные, лежащие вдоль пищевода; ключичные, часто сливающиеся в один межключичный; передние грудные – на брюшной стороне грудной клетки; задние грудные – на спинной её стороне. Главная функция В. м. у птиц – просасывание воздуха через лёгкие, особенно во время полёта, а также терморегуляция организма и изменение удельного веса птиц при плавании и нырянии. Многие кости скелета птиц (бедро, плечо, грудина и др.) имеют полости, заполненные выростами В. м. У птиц известны и В. м., не связанные с бронхами; выросты этих (глоточно-носовых) В. м. у некоторых птиц проникают в кости черепа, под кожу и в передние конечности. У млекопитающих имеется несколько видов В. м.: 1) возникающие как парные выросты слизистой оболочки евстахиевых труб (у лошадей, ослов, зебр) и расположенные на шее, в области атланта ; 2) парные и непарные образования, возникающие в гортани и служащие для усиления звука (голосовые мешки ); 3) отходящий от заднего расширенного конца трахеи (у самцов полосатого тюленя) или от пищевода (у самцов моржей), служит для изменения удельного веса тела; 4) у кашалота открывающийся в дыхало слепой В. м. объёмом до 1 м³, куда он набирает воздух перед нырянием.

  У растений В. м. – заполненные воздухом полости, возникающие вследствие расхождения слоев экзины пыльцевого зерна. В. м. характерны для пыльцы многих голосеменных, главным образом хвойных.

  Г. П. Дементьв, А. Н. Дружинин, А. Н. Сладков.

Воздушные рули

Возду'шные рули', подвижные поверхности, создающие аэродинамические силу и момент , используемые для управления летательным аппаратом в полёте. В самолётах нормальной схемы (рис. 1 ) различают: руль высоты, руль поворота, элерон (руль крена). В самолётах типа «бесхвостка» (рис. 2 ) рули высоты заменены элевонами, расположенными на задней кромке крыла. В самолётах с изменяемой стреловидностью крыла (рис. 3 ) элероны заменены дифференциальным управлением стабилизатора . В отличие от газового руля , В. р. предназначены для управления полётом в воздушном пространстве, когда скорости достигают сотен км/ч . В летательных аппаратах, крылья которых обладают большой подъёмной силой , действие В. р. практически сводится к управлению аэродинамическим моментом.

Рис. 3. Самолет с изменяемой стреловидностью крыла: 1 – руль поворота; 2 – стабилизатор.

Рис. 2. Самолет типа «бесхвостка»: 1 – руль поворота; 2 – элевон.

Рис. 1. Самолёт нормальной схемы: 1 – руль поворота; 2 – руль высоты; 3 – элерон.

Воздушный бассейн

Возду'шный бассе'йн, воздушное пространство в пределах территории города (посёлка, села) или промышленного предприятия (принято условно считать, что верхняя граница В. б. проходит над самым высоким местным зданием или сооружением).

  В. б. является источником воздуха , необходимого для жизни человека, животных и растений, а также используемого для различных технологических процессов, систем вентиляции, отопления, транспортных средств и т.п. В связи с быстрыми темпами развития промышленности, её концентрацией на ограниченных территориях городов, ростом численности населения В. б. подвергается непрерывному загрязнению выбросами промышленных предприятий, вентиляционных и отопительных установок, а также неприятными запахами от разложения органических отбросов, сопутствующих жизнедеятельности человека и животных. Особое загрязнение В. б. создают промышленные предприятия, отопительные и энергетические установки и автомобильный транспорт. Концентрации окиси углерода от выхлопных газов автомобильного транспорта на городских дорогах нередко превышают предельно допустимые уровни.

  В отдельных случаях, обусловленных плохим проветриванием В. б., вредные вещества могут накапливаться в приземных слоях воздуха, образуя ядовитый туман (смог), вызывающий массовые отравления населения (в Лондоне в 1952 смог явился причиной гибели около 4 тыс. человек и многочисленных заболеваний органов дыхания). Экономическими последствиями промышленных выбросов являются: потеря ценного сырья, гибель растительности, снижение урожайности с.-х. культур, ущерб в результате коррозии различных материалов. Освобождение В. б. от загрязнений естественным путём, т. е. под действием ветра и инверсионных воздушных потоков, зависит от климатических и метеорологических условий, рельефа местности и степени концентрации промышленности на территории населённого пункта. Оно далеко не всегда обеспечивает необходимую чистоту атмосферного воздуха. Поэтому оздоровление В. б. стало одной из важнейших задач современного градостроительства, городского и коммунального хозяйства.

  В СССР придаётся огромное значение борьбе с загрязнением В. б. В городах запрещается размещать промышленные предприятия, технологические процессы которых связаны с выбросом в атмосферу вредных веществ, опасные в санитарном отношении предприятия выносятся за пределы городов. Для отопления используется в основном газообразное топливо, сжигание которого даёт наименьшую степень загрязнения В. б.; при других видах топлива применяется централизованное теплоснабжение с устройством в центральных котельных или на ТЭЦ эффективных газоочистных установок. Снижение уровня загрязнения В. б. автомобильным транспортом достигается модернизацией двигателей, их лучшей эксплуатацией, использованием высокосортных видов топлива. Радикальное решение проблемы защиты В. б. от загрязнения выхлопными газами автомобилей связано с полной электрификацией средств городского транспорта.

  Оздоровление В. б. промышленных объектов осуществляется внедрением в производство более совершенного оборудования и технологии, применением в технологических процессах нетоксичных или малотоксичных материалов, герметизацией технологических агрегатов и коммуникаций, обеспечением промышленных предприятий аппаратурой и установками для газоочистки и рекуперации выбросов. Дополнительными средством является увеличение высоты дымовых труб (до 300 м ) для отвода на большее расстояние выбрасываемых в атмосферу вредных газов и более эффективного рассеивания их в зоне приближения к поверхности земли. По действующим в СССР санитарным нормам, промышленные предприятия, выделяющие производственные вредности (газ, дым, копоть, пыль и др.), не допускается располагать с наветренной стороны по отношению к ближайшему жилому району. При определении всех мероприятий по борьбе с загрязнением В. б. (технологические мероприятия, очистные установки и их эффективность, высота выведения выбросов, ширина санитарно-защитной зоны и др.) исходят из того, чтобы содержание вредных веществ в воздухе насел. мест находилось на уровне, не превышающем установленных предельно допустимых концентраций. Для обеспечения этих требований органами государственного санитарного надзора созданы специальные станции по контролю за состоянием В. б. на территории городов.

  Лит.: Баранов Н. В., Современное градостроительство. Главные проблемы, М., 1962; Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий (СН 245—63), М., 1963; Баттан Л. Д., Загрязнённое небо, пер. с англ., М., 1967.

  И. Ф. Ливчак.

Назад к карточке книги "Большая Советская Энциклопедия (ВО)"