aviões a jato - Jet aircraft


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Um avião a jato (ou simplesmente jet ) é um avião (quase sempre um avião de asa fixa ) propulsionado por motores a jato ( Jet Propulsion ).

Considerando que os motores em aeronaves a hélice geralmente atingir o seu rendimento máximo em velocidades muito mais baixas e altitudes, motores de jacto de aviões e atingir o máximo de eficiência (ver impulso específico ) a velocidades próximas ou mesmo muito acima da velocidade do som . Aviões a jacto geralmente cruzeiro em mais rápida do que cerca de Mach 0,8 (609 mph, 981 kmh ou 273 m / s) em altitudes de cerca de 10.000-15.000 metros (33,000-49,000 pés) ou mais.

Frank Whittle , um Inglês inventor e RAF oficial, desenvolveu o conceito do motor a jato em 1928, e Hans von Ohain na Alemanha desenvolveu o conceito de forma independente no início dos anos 1930. Ele escreveu em fevereiro de 1936 a Ernst Heinkel , que liderou a construção do primeiro do mundo turbojet aeronaves e jato plano Heinkel He 178 . No entanto, pode-se argumentar que o engenheiro Inglês AA Griffith , que publicou um artigo em julho de 1926, compressores e turbinas, também merece crédito.

História

Heinkel He 178 , em agosto de 1939 o primeiro avião do mundo a voar apenas a energia turbojet

Após a primeira instância do vôo motorizado, foram sugeridos um grande número de propulsores a jato. René Lorin , Morize, Harris propôs sistemas para a criação de um efluxo jato. Em 1910, o romeno inventor Henri Coanda apresentou uma patente relativa a um sistema de propulsão a jacto, que utilizado gases de escape do pistão-motor para adicionar calor a um fluxo de ar de outro modo puro comprimido através da rotação das pás do ventilador numa conduta. Foi instalado em seu Coandă-1910 , mas este ofício provavelmente nunca voou.

Aviões a jato movido a foguete foram pioneiros na Alemanha. A primeira aeronave a voar sob o poder de foguetes foi o Lippisch Ente , em 1928. O Ente tinha sido previamente voado como um planador. No ano seguinte, em 1929, o Opel RAK.1 se tornou o primeiro avião-foguete construído propositadamente para voar.

O " turbojet ", foi inventado na década de 1930, de forma independente por Frank Whittle e mais tarde Hans von Ohain . A primeira aeronave turbojet para voar foi o Heinkel He 178 V1 primeiro protótipo do alemão da Força Aérea, a Luftwaffe , em 27 de agosto de 1939 em Rostock (Alemanha).

O primeiro vôo de um avião a jato com motor para chegar a atenção popular foi o italiano Caproni Campini N.1 termojato protótipo que voou em 27 de agosto de 1940. Foi o primeiro avião a jato reconhecido pela Fédération Aéronautique Internationale (no momento o alemão Ele 178 programa ainda foi mantida em segredo). Campini tinha proposto a termojato em 1932.

A experimental britânica Gloster E.28 / 39 ficou em primeiro ao ar em 15 de maio de 1941, alimentado por Sir Frank Whittle turbojet 's. O Estados Unidos produziu o Sino XP-59A usando dois exemplos de uma versão do motor Whittle construído pela General Electric , que voou em 1 de Outubro de 1942. O Meteor foi o primeiro jato de produção, uma vez que entrou em produção alguns meses antes do Me 262 , que se tinha estado em desenvolvimento desde antes do início da guerra como Projekt 1065.

Uma reprodução moderna do Me 262 no vôo em 2006. A primeira aeronave turbojet operacional, o Messerschmitt Me 262 entrou em serviço em abril de 1944.

A primeira operação de caça a jato foi o Messerschmitt Me 262 , feita pela Alemanha durante a Segunda Guerra Mundial, e entrou em serviço em 19 de Abril de 1944, com Erprobungskommando 262 em Lechfeld ao sul de Augsburg. Foi o avião mais rápido convencional de II Guerra Mundial  - embora houvesse aeronaves mais rapidamente impulsionada por meios não convencionais, como o movido a foguete Messerschmitt Me 163 . O Messerschmitt Me 262 tinha voado primeira em 18 de abril de 1941, com planos iniciais elaborados por equipe de design do Dr. Waldemar Voigt em abril de 1939, mas a produção em massa não começa até início de 1944 com os primeiros esquadrões operacionais naquele ano, tarde demais para uma decisiva efeito sobre o resultado da guerra.

Gloster Meteor F.3s. O Gloster Meteor foi o primeiro caça a jato britânico e os Aliados única aeronave a jato para alcançar operações de combate durante a Segunda Guerra Mundial.

Sobre o mesmo tempo, meados de 1944, do Reino Unido Gloster Meteor estava sendo cometido a defesa do Reino Unido contra a bomba voadora V-1  - em si uma pulsejet -powered aeronaves e ancestral direto do míssil de cruzeiro - e, em seguida, as operações de ataque ao solo sobre Europa nos últimos meses da guerra. Em 1944, a Alemanha introduziu em serviço o Arado Ar 234 jato de reconhecimento e bombardeiro, embora usado principalmente na antiga papel, com o Heinkel He 162 Spatz -jet único lutador luz estreando em 1944 terminou. URSS testou seu próprio bereznyak-isayev bi-1 em 1942, mas o projeto foi desfeito por Joseph Stalin em 1945. A Marinha Imperial japonesa também desenvolveu aviões a jato em 1945, incluindo o Nakajima J9Y Kikka , uma versão modificada, e a versão ligeiramente menor do me 262 que tinha asas dobráveis. Até o final de 1945, os EUA tinham introduzido o seu primeiro caça a jato, a P-80 Shooting Star em serviço e no Reino Unido o seu segundo projeto lutador, o de Havilland vampiro .

O Boeing 737-300, parte do Boeing 737 da família é o avião a jato mais produzido que ainda está em funcionamento.

Os EUA introduziram o North American B-45 Tornado , seu primeiro bombardeiro a jato, em serviço em 1948. Embora capaz de transportar armas nucleares foi usado para reconhecimento sobre a Coréia. Em 8 de novembro de 1950, durante a Guerra da Coréia , Estados Unidos da Força Aérea tenente Russell J. Brown, voar em um F-80 , interceptou dois norte-coreanos MiG-15 perto do rio Yalu e atirou-os para baixo no primeiro jet-to -jet duelo na história. O Reino Unido colocou o Inglês Canberra elétrico em serviço em 1951 como um bombardeiro leve . Ele foi projetado para voar mais alto e mais rápido do que qualquer interceptor .

BOAC Comet 1 foi o primeiro avião a jato de passageiros
Boeing 707

BOAC operou o primeiro serviço de jato comercial, de Londres para Joanesburgo , em 1952 com a de Havilland Comet avião . Esta aeronave altamente inovador viajou muito mais rápido e mais alto que a aeronave hélice, era muito mais silencioso, mais suave, e tinha asas misturados elegantes contendo motores a jato ocultos. No entanto, devido a um defeito de design e uso de ligas de alumínio, a aeronave sofreu catastrófica fadiga de metal que levou a vários acidentes.

A série de acidentes deu tempo para o Boeing 707 entrar em serviço em 1958 e este veio a dominar o mercado de aviões civis. Os motores underslung foram encontrados para ser vantajoso, no caso de um vazamento de propulsor, e assim a 707 parecia um pouco diferente do cometa: o 707 tem uma forma que é efetivamente o mesmo que o de aeronaves contemporânea, com comunalidade marcado ainda hoje evidente para exemplo, com o 737 (fuselagem) e A340 (um andar, ala varrido, quatro motores abaixo de asa).

Turbofan aeronave começou a entrar em serviço em 1950 e 1960, trazendo muito maior eficiência de combustível , e este é o tipo de jato em uso difundido hoje.

Tu-144 , o primeiro comercial do mundo transporte supersônico aeronave (SST)

O Tu-144 de transporte supersónico foi o mais rápido avião a jacto comercial em Mach 2,35 (1,555 mph, 2503 kmh). Ele entrou em serviço em 1975, mas logo parou de voar. O Mach 2 Concorde aeronave entrou em serviço em 1976 e voou por 27 anos.

O avião jato militar mais rápido foi o SR-71 Blackbird a Mach 3.35 (2,275 mph, 3.661 km / h).

outros jatos

A maioria das pessoas usam o termo 'avião a jato' para denotar base de turbinas a gás motores a jato airbreathing , mas foguetes e scramjets são ambos também impulsionado por propulsão a jato.

Mísseis de cruzeiro são de uso único avião a jato não tripulado, alimentado predominantemente por ramjets ou turbojatos ou às vezes turbofans, mas muitas vezes eles vão ter um sistema de propulsão de foguetes de propulsão inicial.

O avião mais rápido jet airbreathing é a não-tripulado X-43 scramjet em torno de Mach 9-10.

O (foguete) aeronaves mais rápido tripulado é o X-15 a Mach 6,85.

O ônibus espacial , enquanto muito mais rápido do que o X-43 ou X-15, não foi considerado como uma aeronave durante a subida, uma vez que foi realizado ballistically por impulso do foguete, ao invés do ar. Durante a reentrada foi classificado (como um planador) como uma aeronave não energizado. O primeiro vôo foi em 1981.

O sino 533 (1964), Lockheed XH-51 (1965), e Sikorsky S-69 (1977-1981) são exemplos de helicóptero compostos desenhos onde jacto de escape adicionados para transmitir a pressão. O Hiller YH-32 Vespa e Fairey helicóptero ultra-leve estavam entre os muitos helicópteros onde os rotores foram conduzidos por jactos de ponta .

A jato wingsuits existe - movidos por motores a jato aeronaves modelo - mas de curta duração e que necessitam de ser lançado em altura.

Aerodinâmica

Um McDonnell-Douglas DC-10 , um exemplo de um Trijet configuração

Devido à forma como eles trabalham, a velocidade de escape típico de motores a jato é transonic ou mais rápido, portanto, a maioria das aeronaves a jato precisa voar em altas velocidades, seja supersônico ou velocidades logo abaixo da velocidade do som ( " transonic ") de modo a alcançar eficiente voar. A aerodinâmica é, portanto, uma consideração importante.

Aviões a jato são normalmente concebidos utilizando a regra de área Whitcomb , que diz que a área total de corte transversal da aeronave em qualquer ponto ao longo da aeronave do nariz deve ser aproximadamente o mesmo que o de um corpo Sears-Haack . A forma com que a propriedade minimiza a produção de ondas de choque que desperdiçam energia.

Os motores a jato

Os motores a jato vêm em vários tipos principais:

Os diferentes tipos são utilizados para fins diferentes.

Rockets são o tipo mais antigo e são usados principalmente quando são necessárias velocidades extremamente altas ou extremamente altas altitudes. Devido à extrema, normalmente hipersônico , velocidade de escape e a necessidade de oxidante ser transportado a bordo, eles consomem propulsor de forma extremamente rápida. Por esta razão, eles não são práticos para o transporte de rotina.

Turborreactores são o tipo mais antigo segundo; que tem uma, geralmente supersónico, elevada velocidade de escape e a secção transversal baixo frontal, e por isso é o mais adequado para a alta velocidade, normalmente supersónico, voo. Embora uma vez amplamente utilizados, eles são relativamente ineficientes em comparação com turboélice e turbofans para o vôo subsônico. A última aeronave grande para usar turbojatos foram Concorde e Tu-144 transportes supersônicos .

turbofans baixos de derivação tem uma velocidade de descarga mais baixa do que turboreactores e são utilizados principalmente para alta sónica, transónico, e baixas velocidades supersónicas. turbofans altos de desvio são usados ​​para aeronaves subsónicas e são muito eficiente e são amplamente utilizados para aviões.

características de vôo

aviões a jato voar consideravelmente diferente a hélice da aeronave.

Uma diferença é que os motores a jato responder de forma relativamente lenta. Isso complica decolagem e pouso manobras. Em particular, durante a decolagem, motores de aviões a hélice soprar ar sobre as asas e que dá mais sustentação e uma decolagem mais curta. Estas diferenças apanhado alguns pilotos primeiros BOAC Comet.

eficiência propulsiva

Nos aviões eficiência global de propulsão é a eficiência, em por cento, com que a energia contida no propulsor de um veículo é convertido em energia útil, para substituir as perdas devidas ao arrasto do ar , da gravidade e da aceleração. Ele também pode ser indicado como a proporção da energia mecânica realmente usado para impulsionar a aeronave. É sempre inferior a 100%, devido à perda de energia cinética para o escape, e menos do que ideal eficiência do mecanismo de propulsão, seja uma hélice , uma descarga de jacto, ou um ventilador. Além disso, o rendimento da propulsão é muito dependente da densidade do ar e velocidade do ar.

Matematicamente, que é representado como onde é a eficiência do ciclo e é o rendimento da propulsão. A eficiência do ciclo, em percentagem, é a proporção de energia que pode ser derivada a partir da fonte de energia que é convertida em energia mecânica pelo motor .

A dependência do rendimento da propulsão ( ) sobre a taxa de velocidade da velocidade do veículo / escape (V / C) para motores a jacto e de foguetes

Para aviões a jacto a eficicia propulsiva (essencialmente eficiência energética ) é mais elevada quando o motor emite um jacto de descarga a uma velocidade que é a mesma, ou quase a mesma que, a velocidade do veículo. A fórmula exacta para motores de ar de respiração, como indicado na literatura, é

em que c é a velocidade de escape, e v é a velocidade da aeronave.

Alcance

Para um jacto de longo alcance operacional na estratosfera , a velocidade do som é constante, portanto, que voam em ângulo fixo de ataque e constante do número Mach, faz com que a aeronave a subir, sem alterar o valor da velocidade local do som. Nesse caso:

onde é o número de cruzeiro Mach e a velocidade local do som. A equação gama pode ser demonstrado ser:

que é conhecida como a equação de alcance Breguet após o pioneiro da aviação francesa Louis Charles Breguet .

Veja também

Referências

Citations

Bibliografia

links externos