МиГ-19 — первый советский серийный сверхзвуковой истребитель. В нём два таких двигателя. Запусти РД-9Б, дай полный газ, потом включи форсаж и посмотри, сколько тяги прибавилось и сколько керосина за это пришлось сжечь.
Спереди двигатель засасывает воздух. Компрессор из девяти ступеней сжимает его в 7 раз. В каждой ступени вращающиеся лопатки разгоняют воздух, а неподвижные тормозят и превращают скорость в давление.
Сжатый воздух попадает в камеру сгорания, туда впрыскивают керосин и поджигают. Горячий газ проходит через турбину и крутит её, а турбина через вал крутит компрессор. Остаток энергии газ уносит через сопло. Там он разгоняется и толкает двигатель вперёд.
Двигатель каждую секунду отбрасывает назад десятки килограммов газа, разогнанного до сотен метров в секунду. По третьему закону Ньютона газ с той же силой толкает двигатель вперёд.
Тяга растёт, если отбрасывать больше газа или отбрасывать его быстрее. Форсаж делает второе: за турбиной керосин впрыскивают ещё раз, газ становится горячее и вылетает из сопла быстрее.
Дай полный газ и запомни тягу и расход керосина. Потом включи «Форсаж». Тяга вырастет на 28%, а керосина уйдёт больше чем вдвое. На каждый килоньютон тяги форсаж тратит в 1,7 раза больше топлива.
Поэтому форсаж включают ненадолго: на взлёте, при разгоне до сверхзвука и в бою. На форсаже створки сопла раскрываются: газа стало больше, и ему нужен выход пошире.
Одна ступень сжимает воздух всего примерно в 1,24 раза. Чтобы получить 7,14, ступени ставят друг за другом: 1,24 в девятой степени как раз около 7.
Газ перед турбиной горячее 860 °C, а лопатки ещё и крутятся 186 раз в секунду. Каждую тянет наружу сила в тонны. Поэтому турбинные лопатки делают из жаропрочных никелевых сплавов.
Сам двигатель стартовать не может: пока компрессор стоит, сжимать воздух некому. Сначала стартер раскручивает ротор, потом подают керосин и поджигают свечой. Дальше турбина крутит компрессор сама.
1. На максимале РД-9Б даёт тягу 29 кН и сжигает 27 г керосина в секунду на каждый килоньютон тяги. На форсаже — 37 кН и 45 г/(кН·с). Сколько тонн керосина в час уходит в каждом режиме?
2. Компрессор из 9 одинаковых ступеней сжимает воздух в 7,14 раза. Во сколько раз сжимает одна ступень?