Как работает двигатель истребителя

На современных истребителях используются турбореактивные двигатели, чаще всего – двухконтурные, с форсажной камерой. Эти технически сложные агрегаты обеспечивают превосходную тягу, позволяют развивать впечатляющие скорости полета, преодолевать значительные расстояния и достигать рекордных высот.
Работают они на специальном реактивном топливе, в состав которого входит бензино-лигроиново-керосиновая фракция нефти с разными присадками. При сгорании топлива его химическая энергия преобразуется в кинетическую энергию выходящих из сопла газов. Рассмотрим подробнее, по какому принципу устроены и как работают турбореактивные двигатели.

Как устроен турбореактивный двигатель

В его конструкции есть:

Воздухозаборник – отверстие оптимальных размеров и формы, которое находится в передней части авиадвигателя и предназначено для эффективного забора воздуха.
Многоступенчатый компрессор – узел с многочисленными вращающимися лопатками, ответственный за сжатие поступающего извне воздуха, повышение его давления и подготовку к последующему сгоранию.
Камера сгорания с форсунками для подачи топлива и системой зажигания. Здесь подготовленный воздух смешивается с реактивным топливом и происходит горение, в результате чего стремительно увеличивается температура и давление газов.
Турбина с вращающимися лопатками – их вращают горячие газы, и получаемая энергия обеспечивает вращение компрессора, т.к. турбина находится на одном валу с ним. Именно благодаря турбине обеспечивается непрерывная работа двигателя.
Сужающееся сопло – отверстие в задней части авиадвигателя, предназначенное для выхода струи горячих газов. Этот скоростной поток создает реактивную силу и по закону сохранения импульса толкает авиадвигатель и оснащенный им самолет вперед, приводя их в движение. Дополнительно созданию тяги способствует разница давлений между воздухозаборником и соплом.

На сверхзвуковых военных самолетах часто используют турбореактивные двигатели с форсажными камерами и регулируемыми соплами. Информация о них – в пункте этой статьи о видах ТРД.

Принцип работы

Опишем детальнее, как работает реактивный двигатель истребителя. Его рабочий цикл – это 4 непрерывно чередующихся этапа: всасывание – сжатие – сгорание – выхлоп. На первом этапе воздух всасывается внутрь агрегата с помощью воздухозаборника. На втором – интенсивно сжимается в компрессоре и одновременно нагревается, проходя его многочисленные ступени.
На 3 этапе подготовленный воздух попадает в камеру сгорания и соединяется с впрыскиваемым топливом. Воздушно-топливная смесь воспламеняется и мощно горит со стремительным возрастанием температуры и давления. На 4 этапе горячие газы покидают камеру сгорания и проносятся через турбину. Они вращают ее лопатки, тем самым приводят в движение компрессор, а затем мощным потоком выходят наружу через сопло. В результате создаваемая струей газов реактивная сила толкает самолет вперед.

Виды турбореактивных двигателей

Подробный алгоритм того, как работает двигатель истребителя, зависит от его конструкционных особенностей. Основными подвидами турбореактивных двигателей являются:

Одноконтурные – агрегаты с одной проточной частью. Они отличаются экономным расходом топлива при скоростях более 1000 км/ч. Могут иметь в своей конструкции форсажную камеру.
Двухконтурные (ТРДД)– в таких моделях выходной поток проходит по 2 контурам: внутреннему и внешнему. Пройдя через воздухозаборник, воздух делится на 2 потока. Один поток идет по внутреннему (активному) контуру, как в 1-контурных моделях. Второй воздушный поток направляется по наружному (байпасному) контуру: после сжатия мимо камеры сгорания следует к соплу. За турбиной, в предусмотренной для этих целей «камере смешения» они соединяются и общей реактивной струей истекают через сопло. В итоге тяга создается с использованием дополнительной воздушной массы, что сопровождается уменьшением шума и возрастанием КПД на дозвуковых скоростях. Важная характеристика 2-контурных ТРД – степень двухконтурности. Она отображает, во сколько раз больше расход воздуха, идущего через наружный контур, по сравнению с внутренним. Чем выше этот параметр, тем эффективнее авиадвигатель и экономичнее расход топлива, но меньше предельная скорость. На сверхзвуковых самолетах используются агрегаты с малой степенью двухконтурности (m<2).
Турбовентиляторные – так называют ТРДД с высокой степенью двухконтурности (m>4). Внешний контур у них укорочен для уменьшения массы агрегата, а потоки не смешиваются до сопла ввиду существенной разницы давлений и скоростей.
С управляемым вектором тяги – модели с поворотными соплами, позволяющие отклонять выходящий из них газовый поток по отношению к оси авиадвигателя. Эта опция используется для увеличения маневренности, уменьшения разбега и пробега истребителя при взлете и посадке, в частности – с возможностью осуществления вертикальных взлетов и посадок.
С регулируемым соплом – такая конструкция позволяет настраивать скорость выхода газовой струи и летать в разных режимах (на дозвуке и сверхзвуке). Регулировка осуществляется с помощью створок, перемещением которых автоматически или по команде пилота управляет привод. В итоге меняется геометрия сопла, и оптимизируется работа авиадвигателя при различных рабочих режимах.
С форсажной камерой – она находится между газовой турбиной и соплом и применяется для сжигания дополнительного количества топлива при форсаже. При этом топливо расходуется интенсивнее, зато растет и тяга. Истребители нередко используют форсаж при полетах на больших скоростях.
Гибридные – модели, объединяющие функционал турбореактивного и прямоточного воздушно-реактивного или турбореактивного и ракетного двигателя. Первое сочетание позволяет авиадвигателям эффективно работать в разных режимах в зависимости от условий полета, на различных скоростях. Второе сочетание позволяет летать за пределами атмосферы, используя вместо кислорода из окружающей среды жидкий кислород из топливных баков.

Но каким бы интересным ни было устройство турбореактивных двигателей, еще интереснее оценить потенциал таких агрегатов в действии – во время туристических полетов! Поэтому мы с радостью организовываем для наших авиатуристов полеты в стратосферу, высший пилотаж на истребителях МиГ-21, МиГ-29 и реактивных самолетах.
В предыдущей статье нашего блога представлен Топ 10 лучших истребителей 2025 года.