Авиация Реактивный ранец - Устройство и принцип действия ракетного ранца

22 января 2011


Оглавление:
1. Реактивный ранец
2. История ракетного ранца
3. Ракетный ранец Венделла Мура
4. Устройство и принцип действия ракетного ранца
5. Турбореактивный ранец
6. Ракетный ранец в массовой культуре
7. Ракетный ранец в наше время

Все существующие ракетные ранцы основаны на конструкции ранца «Bell Rocket Belt», разработанной в 1960—1969 годах Венделлом Муром. Ранец Мура конструктивно состоит из двух основных частей:

• Жёсткий стеклопластиковый корсет, закреплённый на теле пилота системой ремней. Корсет имеет сзади металлическую трубчатую раму, на которой установлены три баллона: два с жидкой перекисью водорода и один со сжатым азотом. Когда пилот находится на земле, корсет распределяет вес ранца на спину и поясницу пилота.
• Ракетный двигатель, подвижно установленный на шаровом шарнире в верхней части корсета. Сам ракетный двигатель состоит из газогенератора и двух жёстко соединённых с ним труб, которые заканчиваются реактивными соплами с управляемыми наконечниками. Двигатель жёстко соединён с двумя рычагами, которые проходят под руками пилота. Этими рычагами пилот наклоняет двигатель вперёд или назад, а также в стороны. На правом рычаге установлена поворотная рукоятка управления тягой, связанная тросиком с клапаном-регулятором подачи топлива в двигатель. На левом рычаге установлена рулевая рукоятка, которая гибкими тягами связана с управляемыми наконечниками реактивных сопел.

Перекись водорода

Действие ракетного двигателя основано на реакции разложения перекиси водорода. Используется перекись водорода 90-процентной концентрации. Перекись водорода в чистом виде относительно устойчива, но при контакте с катализатором стремительно разлагается на воду и кислород, менее чем за 1/10 миллисекунды увеличиваясь в объёме в 5000 раз.

2H₂O₂ → 2H₂O + O₂

Реакция протекает экзотермически, то есть с выделением большого количества теплоты. Образующаяся при этом парогазовая смесь имеет температуру 740 °C.

Принцип действия ракетного двигателя

На рисунке обозначены баллоны с перекисью водорода и баллон со сжатым азотом. Пилот поворачивает рукоятку управления тягой двигателя, и клапан-регулятор открывается. Сжатый азот вытесняет жидкую перекись водорода, которая по трубкам поступает в газогенератор. Там она вступает в контакт с катализатором и разлагается. Образовавшаяся парогазовая смесь высокого давления и температуры поступает в две трубы, выходящие из газогенератора. Затем горячие газы поступают в реактивные сопла, где сначала ускоряются, а затем расширяются, приобретая сверхзвуковую скорость и создавая реактивную тягу. Вся конструкция проста и надёжна, ракетный двигатель не имеет ни одной движущейся части.

Пилотирование ранца

Ранец имеет два рычага, жёстко связанных с двигательной установкой. Нажимая на эти рычаги, пилот заставляет сопла отклониться назад, и ранец летит вперёд. Соответственно, поднятие рычагов заставляет ранец двигаться назад. Можно наклонять двигательную установку и в стороны, чтобы лететь боком.

Управление с помощью рычагов — довольно грубое, для более тонкого управления пилот использует рукоятку на левом рычаге. Эта рукоятка управляет наконечниками реактивных сопел. Наконечники подпружинены и могут с помощью гибких тяг отклоняться вперёд или назад. Наклоняя рукоятку вперёд или назад, пилот отклоняет синхронно наконечники обоих сопел, чтобы лететь прямолинейно. Если пилоту нужно выполнить поворот, он поворачивает рукоятку, при этом сопла отклоняются в противоположных направлениях, одно вперёд, другое назад, разворачивая пилота и ранец вокруг оси. Сочетанием различных движений рукоятки и рычагов пилот может лететь в любую сторону, даже боком, выполнять повороты, вращение на месте и т. п.

Управлять полётом ранца можно и по-другому — изменяя положение центра тяжести тела. Например, если согнуть ноги и поднять их к животу, центр тяжести сместится вперёд, ранец наклонится и тоже полетит вперёд. Такое управление ранцем, при помощи собственного тела, считается неверным и характерно для новичков. Опытнейший пилот Билл Сьютор утверждает, что во время полёта необходимо держать ноги вместе и прямо, а управлять полётом следует с помощью рычагов и рукояток ранца. Только так можно научиться грамотно пилотировать ранец и уверенно выполнять сложные маневры в воздухе.

На правом рычаге установлена поворотная «рукоятка газа». В неподвижном состоянии она полностью закрывает регулятор подачи топлива в двигатель. Поворачивая рукоятку против часовой стрелки, пилот увеличивает тягу двигателя. Во время заправки ранца сжатым азотом рукоятка фиксируется в запертом положении предохранительной чекой.

На этой же рукоятке расположен таймер. Поскольку ранец имеет запас топлива лишь на 21 секунду полёта, пилоту необходимо знать, что у него заканчивается топливо, чтобы не оказаться с пустыми баками на высоте в 10 метров. Перед полётом таймер взводится на 21 секунду. Когда пилот поворачивает рукоятку для взлёта, таймер начинает отсчёт и подаёт ежесекундные сигналы на зуммер в шлеме пилота. Через пятнадцать секунд сигнал становится непрерывным, сообщая пилоту, что пора идти на посадку.

Особенности полётов на ракетном ранце

Пилот ранца облачён в защитный комбинезон из термостойкого материала, поскольку и реактивная струя, и трубы двигателя имеют очень высокую температуру. На голову в обязательном порядке надевается защитный шлем.

При работе ракетного двигателя сверхзвуковая реактивная струя издаёт оглушительно громкий звук, больше напоминающий пронзительный визг, чем рёв реактивного двигателя.

Как правило, выходящая реактивная струя прозрачна и в воздухе не видна. Но в холодную погоду водяной пар, составляющий большую часть парогазовой смеси, конденсируется вскоре после выхода из сопл, и тогда пилота окутывает целое облако водяного тумана. Именно по этой причине самые первые «привязные» полёты ранца «Bell Rocket Belt» выполнялись в ангаре — дело было зимой. Также реактивная струя бывает видна, если топливо в газогенераторе разлагается не полностью, что случается, например, при плохой работе катализатора или при загрязнении перекиси водорода примесями.

Современные версии ранца

Технические характеристики ракетного ранца
	Bell Rocket Belt	RB 2000 Rocket Belt
Продолжительность полёта	21 с	30 с
Тяга двигателя	136 кгс	145 кгс
Максимальная дальность полета	около 250 метров
Максимальная высота полета	18 м	30 м
Максимальная скорость	55 км/ч	96 км/ч
Снаряжённый вес	57 кг	60 кг
Запас топлива	19 л	23 л

В 1995 году конструкция ранца была усовершенствована. Трое инженеров из Техаса, Брэд Баркер, Джо Райт и Ларри Стэнли, пригласив профессионального изобретателя Дуга Малевики, построили новую версию ракетного ранца, который они назвали «RB 2000 Rocket Belt». Ранец «RB 2000» в основном повторяет конструкцию Венделла Мура, но сделан из лёгких сплавов и композитных материалов, имеет увеличенный запас топлива и повышенную мощность. В результате максимальная продолжительность полёта увеличена до 30 секунд.

Просмотров: 10728

<<< Ранец-вертолёт

Турболёт >>>