Воздушно-реактивный двигатель
Возду́шно-реакти́вный дви́гатель, двигатель, в котором для сгорания жидкого горючего используют кислород атмосферного воздуха, а сила тяги возникает в результате истечения рабочих газов из сопла. Термодинамический цикл воздушно-реактивного двигателя в общем случае включает процессы сжатия воздуха, забираемого из атмосферы, подвода теплоты (одно- или многократного) и расширения нагретого газа до атмосферного давления. Воздушно-реактивные двигатели используют на летательных аппаратах (ЛА) (самолёты, вертолёты, беспилотные летательные аппараты).
По способу сжатия воздуха различают компрессорные и бескомпрессорные воздушно-реактивные двигатели. У компрессорных воздушно-реактивных двигателей сжатие воздуха осуществляется в воздухозаборнике, а далее механическим компрессором, вращаемым газовой турбиной. Такие воздушно-реактивные двигатели принадлежат к классу газотурбинных двигателей. В бескомпрессорном воздушно-реактивном двигателе сжатие воздуха производится только за счёт скоростного напора встречного потока. По характеру процесса сгорания топлива такие воздушно-реактивные двигатели делятся на прямоточный (ПВРД) и пульсирующий (ПуВРД). В прямоточном воздушно-реактивном двигателе процесс сгорания протекает при постоянном давлении, а в пульсирующем воздушно-реактивном двигателе – при постоянном или полузамкнутом объёме. Пульсирующие воздушно-реактивные двигатели, в отличие от прямоточных воздушно-реактивных двигателей, снабжены специальными клапанами, которые в период сгорания топлива отделяют камеру сгорания от входной части, поэтому процесс сгорания имеет прерывистый (пульсирующий) характер. В отличие от ПВРД, ПуВРД могут развивать тягу в стартовых условиях, однако скорости ЛА с ПуВРД сравнительно малы (до 1000 км/ч) из-за меньшего расхода воздуха. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель может эффективно работать при скоростях не менее 3000 км/ч, т. к. на меньших скоростях степень повышения давления за счёт скоростного напора недостаточна. Особый класс образуют комбинированные двигатели, сочетающие элементы газотурбинных двигателей и прямоточных воздушно-реактивных двигателей.
При гиперзвуковых скоростях (M = 5–10, M – число Маха), используется гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ГПВРД) со сверхзвуковой скоростью течения воздуха внутри двигателя. Гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель считается одним из перспективных типов силовых установок для гиперзвуковой авиации. В Российской Федерации (Центральный институт авиационного моторостроения имени П. И. Баранова) проведены испытания водородных ГПВРД в составе гиперзвуковой летающей лаборатории «Холод», созданной на базе ракеты зенитно-ракетного комплекса С-200 (с 2003). Максимальная скорость, достигнутая при полёте, составила 1855 м/с, что соответствует M = 6,49. Система охлаждения обеспечила работоспособность гиперзвуковому прямоточному воздушно-реактивному двигателю в течение 77 секунд.
Идеи создания различных схем воздушно-реактивных двигателей высказывались во 2-й половине 19 – начале 20 вв. В 1930-е гг. начали создаваться экспериментальные образцы ТРД, ПВРД, мотокомпрессорных ВРД. Первые боевые самолёты с ТРД появились в Великобритании и Германии в 1942 г., начиная с 1950-х гг. ВРД становятся основным типом двигателей самолётов.