En jetmotor er en motor beregnet for fremdrift av kjøretøy (for det meste luftbåren, men ikke utelukkende). Det grunnleggende prinsippet er basert på projeksjon av en væske ( gass eller væske ) i en bestemt retning; ved reaksjon overfører dette væske et skyv til kjøretøyet i motsatt retning.
Det meget gunstige forholdet mellom vekt og effekt for denne typen motorer åpner for mange bruksområder for det innen luftfartssektoren (høyhastighetsfly) og romfartssektoren , samt i marin ( hydrojet ) sektorer .
Jetfremdrift er basert på prinsippet om handlingsreaksjon formulert av Isaac Newton . Dette prinsippet kan illustreres ved tankeeksperimentet til to kosmonauter som frastøter hverandre i rommet (bildet overfor venstre). I dette tankeeksperimentet er det mer nyttig å forestille seg at bare en kosmonaut sørger for projeksjonen til den andre (som bare er gyldig for massen han representerer). Bevaringen av det globale systemets momentum (kosmonaut 1 projektor + kosmonaut 2 projisert) innebærer at utstøting av masse i en retning skaper en kraft i motsatt retning.
Hvis de to kosmonautene har samme masse, vil de etter projeksjon ha samme hastighet i motsatt retning.
Hvis en av kosmonautene er lettere, vil den samme loven om bevaring av momentum føre til at den beveger seg bort fra den andre med større hastighet (enten å kaste eller kaste).
I motsetning til hva man ofte tenker, denne plassen eksperiment kan utføres på jorden: En skater kan dermed skyve tilbake en annen (de to løperne kan erstattes av to utøvere av rulleskøyter). Uten å bruke hjul, hvis vi plasserer to barn ansikt til ansikt, endene på føttene berører, og vi ber en av dem om å skyve den andre veldig sterkt uten å endre føttene, vil han nekte å gjøre det fordi han har integrert fra en ung alder at ved å gjøre det vil han også bli drevet tilbake.
Den rekyl av et skytevåpen er et eksempel på Jet Propulsion.
Det er to hovedtyper av jetpropeller, avhengig av opprinnelsen til materialet som kastes tilbake:
Mange dyr beveger seg etter reaksjon. Vi kan nevne blekksprut, maneter og mange muslinger som kamskjell (video motsatt). Framdrift av fugler og flaggermus er også sikret ved reaksjon (disse fuglene projiserer luft bakover for å skape sin fremadgående kraft); dessuten avhenger deres næring av reaksjonsprinsippet (vingene, på grunn av hastigheten og forekomsten, projiserer luften nedover).
Hvis vi legger til side det faktum å ta et jetfly (for eksempel Airbus eller Boeing), finner vi i hverdagen eksempler på gjenstander som opererer med jetfly, med den fordelen at disse gjenstandene viser en kald reaksjon . For eksempel :
Reaksjon bøyd halm eksperiment
Animasjon av "Tsiolkovskys båt" -opplevelse
Ballongraketter
Den drivende kraften (kalt i dette tilfellet thrust ) er den tiden derivat av momentum ( Newtons andre lov ):
eller:
I praksis kan vi finne forenklede former for denne formelen; for eksempel for en flymotor (ignorerer forbrukd drivstoffmasse, som er veldig lav sammenlignet med luftmassen som blir omrørt), blir det:
eller:
Når det gjelder energi , er arbeidet som frembringes, desto mer produktivt ettersom kjøretøyets hastighet er høy og utkastet lavt (sammenlignet med startpunktet, hvorfra man søker å bevege seg bort). Det ideelle vesenet for utkasteren å stå stille (dens nullhastighet gir ingen kinetisk energi og all energien som deretter overføres til kjøretøyet); som innebærer konstant å tilpasse utkastingshastigheten til kjøretøyets. Dette er i praksis umulig, og hver motor har sin optimale driftshastighet, tilpasset kjøretøyets marsjfart.
I det vanligste tilfellet er den utdrevne gassen et resultat av en kontrollert kjemisk reaksjon som produserer en gass ved høy temperatur, som ved å utvide seg i motoren får en høy hastighet (jo høyere hastighet, desto sterkere trykk.).
Den Aeolipyle av Heron av Alexandria er stamfar av motorer av denne type (gassen støtes ut her er vanndamp ). I midten av XVIII E århundre studerte den østerrikske matematikeren Segner et hydraulisk dreiebånd basert på samme prinsipp i reaksjonen, men utnyttet en foss : maskinen hans kunngjør de hydrauliske turbinene i XIX E århundre , som igjen vil inspirere konseptet av turbosaksmotor .
Generelt kan vi skille denne typen motorer i tre kategorier:
Aerobe motorer bruker oksygen i luften som oksidasjonsmiddel eller oksidasjonsmiddel i en kjemisk reaksjon. De kan bare brukes i jordens atmosfære . I denne kategorien finner vi:
Anaerobe motorer har oksidasjonsmidlet og drivstoffet som er nødvendig for at den kjemiske reaksjonen skal produsere skyvekraft fra enhver atmosfære. I denne kategorien vises spesielt rakettmotorer, men også i raketter , romskyttere , så vel som i satellitter og visse romsonder . Det skilles mellom thrustere i henhold til drivstofftypen:
Andre motorer bruker en ikke-kjemisk reaksjon for produksjon av skyvekraft. Selv om deres kraft ofte forblir beskjeden, er deres spesifikke impuls I sp (jo større sistnevnte, jo mindre drivstoff forbruker) mye større enn kjemiske motorer. Disse gir en konstant akselerasjon av veldig lang varighet (paradoksalt nok tillater å nå høye hastigheter etter lang akselerasjon ). De brukes til fremdrift av sonder eller interplanetære kjøretøy.
De er basert på grunnleggende aspekter av fysikk. Det er tre typer motorer, avhengig av fremdriftstype:
VASIMR- type thrustere bruker alle de tre aspektene av elektrisk fremdrift.