Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Двигатель на ниву от чего подходит


Какой дизельный двигатель можно поставить на Ниву

Для улучшения показателей своего автомобиля можно установить двигатель на Ниву от иномарки без переделок. ВАЗ-2121 долгое время считался одним из лучших отечественных автомобилей и по мощности двигателя, и по ходовым показателям. Но сейчас эта модель автомобиля стала устаревшей, и многие автомобилисты стараются хоть как-то усовершенствовать ее. Какой двигатель стоит установить в качестве аналога бензиновому инжекторному движку 1,7 л?

Проблема замены

Дело в том, что для замены двигателя на ВАЗ-2121 можно подобрать почти десяток различных движков, но все они от иномарки. Но основная проблема в том, что придется выполнять и некоторые дополнительные работы при установке, например, устанавливать или менять крепления, добавлять новые детали. Из-за этого бюджетный вариант для замены найти не так просто. Выбор значительно сужается всего до нескольких вариантов.
Чтобы двигатель подходил для установки, он должен соответствовать нескольким условиям:


  1. Движок от иномарки должен свободно размещаться в отсеке для двигателя Нивы. Это один из самых важных критериев, на которые стоит обратить внимание. Если придется добавлять новые детали, корректировать старые или менять форму кузова — лучше отбросить этот вариант. Стоимость такой замены слишком высока для хорошей рентабельности.
  2. Новый ДВС не должен уступать или сильно превышать по мощности старый вариант. Максимально допустимое превышение мощности — 10-20 л.с, то есть от 90 до 110 л.с. При этом максимальный предел мощности является критическим значением, и детали с таким показателем не рекомендуется устанавливать вовсе.
  3. Замена должна давать какие-то преимущества, иначе она будет бесполезной.

Какой двигатель стоит рассмотреть в первую очередь?

Улучшенная Нива

Инжектор, который установлен на Ниве, хоть и уменьшает расход топлива, все же не является самым экономным вариантом в городских условиях с пробками и прочими задержками. На трассе и во время длительных поездок за городом это ощущается не так сильно, поскольку машина работает без остановок и простоев. Из-за нерентабельности авто в городских условиях водители задумываются над хорошей и эффективной заменой старого движка инжекторного типа в своей машине. Лучшим вариантом станет дизельный двигатель на Ниву. Он имеет примерно те же характеристики по мощности, но расход топлива у него сравнительно меньше. Также дизель менее капризен в плане качества горючего. Какие же варианты из этой категории моторов стоят детального рассмотрения?

Первым и самым достойным кандидатом является XUD 9 SD от Peugeot. Этот двигатель использовался для создания модифицированной версии Нивы — модели 212151 с французским движком. Его можно поставить на Ниву без особых проблем — крепления деталей и узла идентичны, мотор отлично подходит по размерам, кроме того, появляются некоторые преимущества от его монтажа.

По сути, это единственный вариант, подходящий по всем параметрам.

Варианты с доработкой

Поскольку не всегда можно поставить двигатель определенной иномарки, стоит рассмотреть варианты импортного производства, которые требуют небольшой доработки:

  1. Первым кандидатом станет опять-таки французский мотор от Peugeot серии XUD 11. Поскольку мощность этого агрегата выше, чем у предыдущей модели, потребуется внести некоторые правки в конструкцию Нивы — заменить коробку передач. Допустимый вариант — КПП от Fiat Polonez. Кроме этого, хорошим решением станет замена передних опор крепежей силовой установки, поддона и выхлопной системы. Также стоит заменить элементы привода на аналогичные детали от Шевроле Нивы.

  2. Есть варианты от японского концерна Toyota — 3С и 3CT. Трансмиссию менять не придется, а вот с креплениями придется повозиться. Еще одним допустимым вариантом с доработками является 2JZ. Потребуется установка автоматической коробки передач, обновление почти всех деталей системы выхлопа и моторного отсека, поскольку модель слишком мощная для стандартной конструкции Нивы.
  3. Движки от BMW моделей M42-M43. Для установки придется задействовать несколько хитростей и докупить несколько деталей, но окончательный эффект порадует многих автолюбителей.

Заключение по теме

Оптимальный вариант замены двигателя на ВАЗ 2121 — XUD 9 серии SD от Пежо.

Это единственный аналог, который не потребует серьезного вмешательства в конструкцию автомобиля. Все остальные варианты требуют замены креплений в моторном отсеке, улучшения коробки передач либо укрепления общей конструкции автомобиля.
Для спортивных состязаний стоит, наоборот, улучшить мощность стандартного двигателя. Потребуется установить спортивный коллектор, турбину, распредвал, клапанные поршни, набор спортивного охлаждения, выпускную систему и форсунки. Все это позволит разогнать двигатель до 270-300 л.с, чего достаточно для участия в состязаниях типа ралли.


Smart Farming - автоматизированное и подключенное сельское хозяйство> ENGINEERING.com

Сейчас на Земле живет больше людей, чем когда-либо прежде, - 7,3 миллиарда - и это число все еще растет, согласно прогнозам ООН, к 2050 году оно достигнет 9,7 миллиарда. Население такого масштаба ставит множество проблем, в первую очередь среди производителей продовольствия. их. Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН прогнозирует, что в ближайшие несколько десятилетий нам необходимо увеличить производство продовольствия в мире на 70 процентов, чтобы прокормить ожидаемое население в 2050 году.

Увеличение производства до такой степени непросто, но сегодняшние инженеры и фермеры работают вместе над созданием технологического решения: точного земледелия и «умной фермы».

Сельское хозяйство является старейшей индустрией для людей, но оно, безусловно, не чужд технологическим изменениям. Промышленные революции 19 9988 и 20 веков заменили ручной инструмент и конные плуги бензиновыми двигателями и химическими удобрениями.

Теперь мы стоим на пороге очередного фундаментального сдвига в сельском хозяйстве благодаря новой промышленной революции и технологиям Индустрии 4.0.

Интеллектуальное сельское хозяйство и точное земледелие включают в себя внедрение передовых технологий в существующие методы ведения сельского хозяйства с целью повышения эффективности производства и качества сельскохозяйственной продукции. В качестве дополнительного преимущества они также улучшают качество жизни сельскохозяйственных рабочих, сокращая тяжелый труд и утомительные задачи.

«Как будет выглядеть ферма через 50–100 лет?» это вопрос, поставленный Дэвидом Слотером, профессором биологической и экологической инженерии в Калифорнийском университете в Дэвисе. «Мы должны решать проблемы роста населения, изменения климата и труда, и это вызвало большой интерес к технологиям».

Практически все аспекты фермерства могут извлечь выгоду из технологических достижений - от посадки и полива до здоровья урожая и сбора урожая. Большинство современных и будущих сельскохозяйственных технологий подразделяются на три категории, которые, как ожидается, станут столпами интеллектуальной фермы: автономные роботы, дроны или беспилотники, сенсоры и Интернет вещей (IoT).

Как эти технологии уже меняют сельское хозяйство и какие новые изменения они принесут в будущем?

Замена человеческого труда автоматизацией является растущей тенденцией во многих отраслях, и сельское хозяйство не является исключением. Большинство аспектов сельского хозяйства являются исключительно трудоемкими, и большая часть этого труда состоит из повторяющихся и стандартизированных задач - идеальной ниши для робототехники и автоматизации.

Мы уже видим, как сельскохозяйственные роботы - или агроботы - начинают появляться на фермах и выполняют задачи, начиная от посадки и полива до сбора урожая и сортировки.В конце концов, эта новая волна интеллектуального оборудования позволит производить больше и более качественные продукты питания с меньшими трудовыми ресурсами.

тракторов без водителя

Трактор является сердцем фермы и используется для решения множества различных задач в зависимости от типа фермы и конфигурации ее вспомогательного оборудования. По мере развития технологий автономного вождения тракторы, как ожидается, станут одними из самых ранних машин, подлежащих переоборудованию.

На ранних этапах все равно потребуются человеческие усилия для настройки полевых и граничных карт, программирования наилучших полевых маршрутов с использованием программного обеспечения для планирования маршрутов и определения других условий эксплуатации.Люди также все еще будут нуждаться в регулярном ремонте и обслуживании.

Тем не менее, автономные тракторы со временем станут более способными и самодостаточными, особенно с включением дополнительных камер и систем машинного зрения, GPS для навигации, IoT-подключения для удаленного мониторинга и работы, а также радиолокатора и LiDAR для обнаружения и предотвращения объекта. Все эти технологические достижения значительно уменьшат потребность людей в активном управлении этими машинами.

По данным CNH Industrial, компании, которая специализируется на сельскохозяйственном оборудовании и представила концепт автономного трактора в 2016 году: «В будущем эти концептуальные тракторы смогут использовать« большие данные », такие как информация метеорологического спутника в реальном времени, для автоматического создания наилучшее использование идеальных условий, независимо от участия человека и независимо от времени суток ».

(Изображение любезно предоставлено CNH Industrial.)

Посев и посадка

(Изображение предоставлено CEMA.)

Посев семян был когда-то трудоемким ручным процессом. Современное сельское хозяйство улучшило это с помощью сеялок, которые могут покрывать большую площадь почвы намного быстрее, чем человек. Тем не менее, они часто используют метод разброса, который может быть неточным и расточительным, когда семена падают за пределы оптимального места. Эффективный посев требует контроля над двумя переменными: посадка семян на правильную глубину и разнесение растений на соответствующем расстоянии друг от друга, чтобы обеспечить оптимальный рост.

Прецизионное высевающее оборудование спроектировано так, чтобы каждый раз максимизировать эти параметрыСочетание данных геокартирования и данных датчиков, детализирующих качество почвы, плотность, влажность и уровень питательных веществ, значительно упрощает процесс посева. Семена имеют лучшие шансы прорасти и вырасти, а урожай в целом получит больший урожай.

По мере продвижения сельского хозяйства в будущее существующие точные сеялки будут поставляться с автономными тракторами и системами с поддержкой IoT, которые передают информацию фермеру. Таким образом можно засеять целое поле, так как только один человек наблюдает за процессом через видеопоток или цифровую панель управления на компьютере или планшете, в то время как по полю перемещается несколько машин.

Автоматический полив и орошение

Подземное капельное орошение (SDI) уже является распространенным методом орошения, который позволяет фермерам контролировать, когда и сколько воды получают их культуры. Соединяя эти системы SDI со все более сложными датчиками с поддержкой IoT для постоянного мониторинга уровня влажности и здоровья растений, фермеры смогут вмешиваться только в случае необходимости, в противном случае система будет работать автономно.

Пример системы SDI для сельского хозяйства.В то время как современные системы часто требуют, чтобы фермер вручную проверял линии и контролировал насосы, фильтры и датчики, будущие фермы могут подключать все это оборудование к датчикам, которые передают данные мониторинга непосредственно на компьютер или смартфон. (Изображение предоставлено Jain Irrigation.)

Хотя системы SDI не являются полностью автоматизированными, они могут работать полностью автономно в контексте интеллектуальной фермы, полагаясь на данные от датчиков, установленных на полях, для выполнения ирригации по мере необходимости.

Прополка и уход за растениями

Прополка и борьба с вредителями являются важными аспектами технического обслуживания и задачами, которые идеально подходят для автономных роботов.Несколько прототипов уже разрабатываются, включая Bonirob из Deepfield Robotics и автоматизированный культиватор, который является частью исследовательской инициативы UC Davis Smart Farm.

Робот Bonirob размером с автомобиль и может автономно перемещаться по полям, используя видео, LiDAR и спутниковый GPS. Его разработчики используют машинное обучение, чтобы научить Bonirob распознавать сорняки перед их удалением. Благодаря усовершенствованному машинному обучению или даже искусственному интеллекту (ИИ) в будущем такие машины могут полностью заменить потребность людей в прополке или контроле урожая.

Сельскохозяйственный робот Bonirob. (Изображение предоставлено Deepfield Robotics.)

Прототип UC Davis работает немного по-другому. Их культиватор буксируется за трактором и оснащен системами визуализации, которые могут идентифицировать флуоресцентный краситель, которым покрываются семена при посадке, и который передается молодым растениям, когда они прорастают и начинают расти. Затем культиватор срезает не светящиеся сорняки.

Хотя эти примеры представляют собой роботов, предназначенных для прополки, одна и та же базовая машина может быть оснащена датчиками, камерами и опрыскивателями для выявления вредителей и применения инсектицидов.

Эти роботы и другие подобные им не будут работать изолированно на фермах будущего. Они будут подключены к автономным тракторам и IoT, что позволит практически полностью выполнить саму операцию.

Сбор урожая с поля, дерева и винограда

Сбор урожая зависит от того, когда вы будете знать, когда урожай будет готов, работать в любую погоду и завершить сбор урожая за ограниченное время. В настоящее время для уборки урожая используется большое количество машин, многие из которых пригодятся для автоматизации в будущем.

Традиционные комбайны, фуражные и специализированные комбайны могли бы сразу воспользоваться технологией автономного трактора для обхода полей. Добавьте более изощренную технологию с датчиками и возможностью подключения к IoT, и машины смогут автоматически начинать сбор урожая, как только условия станут идеальными, освобождая фермера для выполнения других задач.

Развитие технологий, способных к деликатной уборке урожая, таких как сбор фруктов с деревьев или овощей, таких как помидоры, - это то, где высокотехнологичные фермы будут действительно блестящими.Инженеры работают над созданием правильных роботизированных компонентов для этих сложных задач, таких как робот для сбора помидоров Panasonic, который включает в себя сложные камеры и алгоритмы для определения цвета, формы и местоположения помидора для определения его зрелости.

Этот робот собирает помидоры у стебля, чтобы избежать синяков, но другие инженеры пытаются сконструировать роботизированные конечные эффекторы, которые будут способны аккуратно хватать фрукты и овощи достаточно плотно, чтобы собрать урожай, но не настолько сильно, чтобы нанести ущерб.

Другим прототипом для сбора фруктов является вакуумный робот Abundant Robotics, который использует компьютерное зрение, чтобы найти яблоки на дереве и определить, готовы ли они собирать урожай.

Это всего лишь несколько из десятков перспективных роботизированных конструкций, которые вскоре возьмут на себя труд по уборке урожая. Опять же, с основой надежной системы IoT, эти агботы могли непрерывно патрулировать поля, проверять растения с помощью своих датчиков и собирать спелые культуры в зависимости от ситуации.

Сокращение труда, повышение урожайности и эффективности

Основная концепция внедрения автономной робототехники в сельское хозяйство остается целью снижения зависимости от ручного труда при одновременном повышении эффективности, производительности и качества продукции.

В отличие от своих предшественников, чье время было в основном занято тяжелым трудом, фермеры будущего будут тратить свое время на выполнение таких задач, как ремонт оборудования, отладка кода робота, анализ данных и планирование операций на ферме.

Как отмечалось для всех этих агоботов, наличие надежной магистрали датчиков и IoT, встроенных в инфраструктуру фермы. Ключ к по-настоящему «умной» ферме зависит от способности всех машин и датчиков взаимодействовать друг с другом и с фермером, даже если они работают автономно.

Какой фермер не хотел бы видеть их поля с высоты птичьего полета? Там, где когда-то требовалось нанять вертолета или пилота небольшого самолета, чтобы пролететь над объектом, который делает аэрофотоснимки, беспилотники, оснащенные камерами, теперь могут создавать такие же изображения за небольшую часть стоимости.

Кроме того, прогресс в технологиях обработки изображений означает, что вы больше не ограничены видимым светом и фотографиями. Доступны системы камер, охватывающие все: от стандартных фотографических изображений до инфракрасных, ультрафиолетовых и даже гиперспектральных изображений. Многие из этих камер также могут записывать видео. Разрешение изображения во всех этих методах визуализации также увеличилось, и значение «высокое» в «высоком разрешении» продолжает расти.

Все эти различные типы изображений позволяют фермерам собирать более подробные данные, чем когда-либо прежде, расширяя их возможности для мониторинга здоровья сельскохозяйственных культур, оценки качества почвы и планирования мест посадки для оптимизации ресурсов и землепользования.Возможность регулярного проведения этих полевых исследований улучшает планирование схем посева семян, ирригации и картирования местоположения как в 2D, так и в 3D. Обладая всеми этими данными, фермеры могут оптимизировать каждый аспект управления земельными и сельскохозяйственными культурами.

Но это не только камеры и возможности визуализации, которые оказывают влияние при помощи дронов в сельскохозяйственной сфере - беспилотники также находят применение при посадке и опрыскивании.

Посадка с воздуха

Дроны-прототипы строятся и испытываются для использования при посеве и посадке, чтобы заменить потребность в ручном труде.Например, несколько компаний и исследователей работают над беспилотными летательными аппаратами, которые могут использовать сжатый воздух для сжигания капсул, содержащих стручки семян с удобрениями и питательными веществами, прямо в землю.

DroneSeed и BioCarbon - две такие компании, обе из которых разрабатывают беспилотники, которые могут нести модуль, который запускает семена деревьев в землю в оптимальных местах. Несмотря на то, что в настоящее время он предназначен для проектов по лесовосстановлению, нетрудно представить, что модули могут быть перенастроены в соответствии с различными сельскохозяйственными семенами.Благодаря IoT и программному обеспечению для автономной работы парк беспилотников может выполнить чрезвычайно точную посадку в идеальные условия для роста каждой культуры, увеличивая изменения для более быстрого роста и более высокого урожая.

Пример дрона для посадки деревьев. (Изображение предоставлено BioCarbon.)

Опрыскивание сельскохозяйственных культур

DJI Agras MG-1 распылитель беспилотный. (Изображение предоставлено DJI.)

В настоящее время доступны и разрабатываются дроны для опрыскивания растений, что дает возможность автоматизировать еще одну трудоемкую задачу.Используя комбинацию GPS, лазерного измерения и ультразвукового позиционирования, беспилотники с разбрызгиванием культур могут легко адаптироваться к высоте и местоположению, приспосабливаясь к таким переменным, как скорость ветра, топография и география. Это позволяет дронам выполнять задачи по опрыскиванию культур более эффективно, с большей точностью и меньшим количеством отходов.

Например, DJI предлагает беспилотник Agras MG-1, разработанный специально для опрыскивания сельскохозяйственных культур, с емкостью бака 2,6 галлона (10 литров) жидких пестицидов, гербицидов или удобрений и дальностью полета от семи до десяти акров в час. ,Микроволновый радар позволяет этому дрону поддерживать правильное расстояние от посевов и обеспечивать равномерное покрытие. Согласно DJI, он может работать автоматически, полуавтоматически или вручную.

Работая в связке с другими роботами, посевы, которые были признаны нуждающимися в особом внимании, могут получить персональное посещение ближайшего дрона при первых признаках проблемы. Возможность обеспечить индивидуальный подход к любой части поля, как только это потребуется, может помочь остановить многие проблемы до их распространения.

Беспилотник Аграс МГ-1 опрыскивает поле. (Изображение предоставлено DJI.)

Мониторинг и анализ в реальном времени

Одной из наиболее полезных задач, которые могут выполнять дроны, является дистанционный мониторинг и анализ полей и сельскохозяйственных культур. Представьте себе преимущества использования небольшого парка беспилотников вместо группы рабочих, которые часами сидят на ногах или в автомобиле, путешествующем по полю вперед и назад, чтобы визуально проверить условия посева.

Именно здесь важна подключенная ферма, так как все эти данные должны быть полезными.Фермеры могут просматривать данные и совершать личные поездки в поля только тогда, когда существует конкретная проблема, требующая их внимания, вместо того, чтобы тратить время и усилия на заботу о здоровых растениях.

Учитывая, что беспилотники для сельскохозяйственного использования все еще находятся на ранней стадии своего развития, есть несколько недостатков. Диапазоны и время полета не столь надежны, как это требуется многим фермам - в настоящее время даже самые длинные беспилотники работают с максимальным временем полета около часа, прежде чем их нужно будет возвращать и перезаряжать.

Капитальные затраты также все еще довольно высоки, до 25 000 долларов США за дрон для чего-то вроде PrecisionHawk Lancaster. Существуют менее дорогие модели, но они могут не поставляться с необходимым оборудованием для визуализации или распыления.

Инновационные, автономные агботы и дроны полезны, но то, что действительно сделает будущую ферму «умной», будет тем, что объединит всю эту технологию: Интернет вещей.

Интернет вещей стал чем-то вроде всеобъемлющего термина для идеи о том, чтобы компьютеры, машины, оборудование и устройства всех типов были связаны друг с другом, обменивались данными и обменивались информацией таким образом, чтобы они могли работать как так называемые «Умная» система.Мы уже видим, что технологии IoT используются во многих отношениях, таких как устройства для умного дома и цифровые помощники, интеллектуальные фабрики и интеллектуальные медицинские устройства.

Умные фермы

будут иметь встроенные датчики на каждом этапе сельскохозяйственного процесса и на каждом оборудовании. Датчики, установленные на полях, будут собирать данные об уровне освещенности, состоянии почвы, орошении, качестве воздуха и погоде. Эти данные будут возвращены фермеру или непосредственно агоботам в поле. Команды роботов будут пересекать поля и работать автономно, чтобы реагировать на потребности сельскохозяйственных культур, и выполнять функции прополки, полива, обрезки и сбора урожая, руководствуясь собственным сбором датчиков, навигацией и данными об урожае.Дроны совершат путешествие по небу, увидят с высоты птичьего полета состояние растений и состояние почвы или создадут карты, которые будут направлять роботов и помогать фермерам-людям планировать дальнейшие шаги фермы. Все это поможет повысить урожайность, повысить доступность и качество продуктов питания.

BI Intelligence поделилась своими прогнозами о том, что количество устройств IoT, установленных в сельском хозяйстве, увеличится с 30 миллионов в 2015 году до 75 миллионов к 2020 году. В соответствии с этой тенденцией ожидается, что количество подключенных ферм составит 4.1 миллион точек данных каждый день в 2050 году по сравнению с 190 000 в 2014 году.

Эта куча данных и другой информации, полученной с помощью сельскохозяйственной технологии, и возможности подключения, позволяющие обмениваться ею, станут основой будущей интеллектуальной фермы. Фермеры смогут «видеть» все аспекты своей работы - какие растения здоровы или нуждаются во внимании, где поле нуждается в воде, что делают комбайны - и принимать обоснованные решения.

И эта дискуссия затронула только верхушку айсберга пословиц с акцентом на вегетативные культуры; Существует равное основание для принятия умных технологий для животноводства, и много дронов и роботов для каждого аспекта сельского хозяйства.Если каждая ферма в стране станет умной, достижение 70-процентного роста производства продуктов питания является несомненной.

Какие сельскохозяйственные технологии вы ожидаете? Комментарий ниже.


Двигатель

- Википедия

Анимация, демонстрирующая четыре стадии цикла четырехтактного бензинового двигателя внутреннего сгорания:
  1. Индукция (Топливо входит в состав)
  2. Компрессия
  3. Зажигание (Топливо сожжено)
  4. Эмиссия (выхлопной газ)

машина, которая преобразует одну форму энергии в механическую энергию

Двигатель , или , двигатель - это машина, предназначенная для преобразования одной формы энергии в механическую. [1] [2] Тепловые двигатели, как и двигатель внутреннего сгорания, сжигают топливо для создания тепла, которое затем используется для работы. Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическое движение, пневматические моторы используют сжатый воздух, а заводные моторы в игрушечных игрушках используют упругую энергию. В биологических системах молекулярные двигатели, такие как миозины в мышцах, используют химическую энергию для создания сил и, в конечном итоге, движения.

Терминология [править]

Слово двигатель происходит от древнеанглийского двигателя , от латинского ingenium - корень слова гениального .Доиндустриальное оружие войны, такое как катапульты, требучеты и тараны, называлось осадных орудий , и знание того, как их создавать, часто считалось военной тайной. Слово джин , как в хлопок джин , является сокращением от двигатель . Большинство механических устройств, изобретенных во время промышленной революции, были описаны как двигатели - паровой двигатель является ярким примером. Однако оригинальные паровые двигатели, такие как Томас Савери, были не механическими, а насосами.Таким образом, пожарная машина в своем первоначальном виде была просто водяным насосом, при этом двигатель доставлялся в огонь лошадьми. [3]

В современном использовании термин «двигатель » обычно описывает устройства, такие как паровые двигатели и двигатели внутреннего сгорания, которые сжигают или иным образом потребляют топливо для выполнения механической работы, прикладывая крутящий момент или линейную силу (обычно в форме тяги). Устройства, преобразующие тепловую энергию в движение, обычно называют просто двигателями . [4] Примеры двигателей, которые создают крутящий момент, включают известные автомобильные бензиновые и дизельные двигатели, а также турбовалы. Примеры двигателей, которые производят тягу, включают турбовентиляторы и ракеты.

Когда был изобретен двигатель внутреннего сгорания, термин «двигатель » первоначально использовался для отличия его от парового двигателя, который в то время широко использовался для питания локомотивов и других транспортных средств, таких как паровые катки. Термин двигателя происходит от латинского глагола moto , который означает приводить в движение или поддерживать движение.Таким образом, мотор - это устройство, которое передает движение.

Двигатель и двигатель являются взаимозаменяемыми на стандартном английском языке. [5] В некоторых технических жаргонах два слова имеют разные значения, в которых двигатель - это устройство, которое сжигает или иным образом потребляет топливо, изменяя свой химический состав, а двигатель - это устройство, приводимое в действие электричеством, воздухом или гидравлическое давление, которое не меняет химический состав своего источника энергии. [6] [7] Однако в ракетостроении используется термин ракетный двигатель, хотя они потребляют топливо.

Тепловой двигатель также может служить первичным двигателем - компонентом, который преобразует поток или изменения давления жидкости в механическую энергию. [8] Автомобиль, приводимый в действие двигателем внутреннего сгорания, может использовать различные двигатели и насосы, но в конечном итоге все такие устройства получают свою мощность от двигателя. Другой способ взглянуть на это состоит в том, что двигатель получает энергию от внешнего источника, а затем преобразует ее в механическую энергию, в то время как двигатель создает энергию от давления (получаемого непосредственно от взрывной силы сгорания или другой химической реакции, или вторично от действие некоторой такой силы на другие вещества, такие как воздух, вода или пар). [9]

История [править]

Античность [править]

Простые машины, такие как дубинка и весло (примеры рычага), являются доисторическими. Более сложные двигатели, использующие энергию человека, животных, воду, ветер и даже энергию пара, уходят в глубь древности. Человеческая сила была сосредоточена на использовании простых двигателей, таких как лебедка-кабестан, лебедка или беговая дорожка, а также на веревках, шкивах и механизмах блокировки и захвата; эта сила передавалась обычно с умноженными силами и уменьшенной скоростью.Они использовались в кранах и на кораблях в Древней Греции, а также в шахтах, водяных насосах и осадных машинах в Древнем Риме. Авторы тех времен, включая Витрувия, Фронтина и Плиния Старшего, рассматривают эти двигатели как обычное дело, поэтому их изобретение может быть более древним. К 1-му веку нашей эры крупный рогатый скот и лошади использовались на мельницах, приводя в движение машины, подобные тем, которые приводились в действие людьми в более ранние времена.

По словам Страбона, водная мельница была построена в Каберии, в королевстве Митридата, в 1 веке до нашей эры.Использование водяных колес в мельницах распространилось по всей Римской империи в течение следующих нескольких веков. Некоторые были довольно сложными, с акведуками, дамбами и шлюзами для поддержания и направления воды, наряду с системами зубчатых колес или зубчатых колес из дерева и металла для регулирования скорости вращения. Более сложные небольшие устройства, такие как механизм Antikythera, использовали сложные цепочки передач и циферблатов, чтобы действовать как календари или предсказывать астрономические события. В стихотворении Авсония в 4 веке нашей эры он упоминает о камнерезной пиле, приводимой в движение водой.Героя Александрии приписывают многим таким ветряным и паровым машинам в 1-м веке нашей эры, включая Aeolipile и торговый автомат, часто эти машины ассоциировались с поклонением, такие как анимированные алтари и автоматизированные двери храма.

Средневековье [править]

Средневековые мусульманские инженеры использовали шестерни в мельницах и водоподъемных машинах и использовали плотины в качестве источника воды, чтобы обеспечить дополнительную мощность для водяных мельниц и водоподъемных машин. [10] В средневековом исламском мире такие достижения позволили механизировать многие производственные задачи, ранее выполнявшиеся с помощью ручного труда.

В 1206 году аль-Джазари использовал систему шатунов для двух своих водоподъемных машин. Элементарное паротурбинное устройство было описано Таки аль-Дином [11] в 1551 году и Джованни Бранкой [12] в 1629 году. [13]

В 13 веке твердотопливный ракетный двигатель был изобретен в Китай. Управляемый порохом, этот простейший двигатель внутреннего сгорания был неспособен обеспечить устойчивую мощность, но был полезен для приведения оружия в действие на высоких скоростях в направлении врагов в бою и для фейерверков.После изобретения это новшество распространилось по всей Европе.

Промышленная революция [править]

Двигатель Boulton & Watt 1788 г.

Паровая машина Watt была первым паровым двигателем, который использовал пар при давлении чуть выше атмосферного для привода поршня, чему способствовал частичный вакуум. Совершенствование конструкции парового двигателя Newcomen 1712 года, парового двигателя Watt, спорадически развивающегося с 1763 по 1775 год, стало большим шагом в развитии парового двигателя. Предлагая резкое повышение эффективности использования топлива, дизайн Джеймса Уотта стал синонимом паровых двигателей, во многом благодаря его деловому партнеру Мэтью Боултону.Это позволило быстро создать эффективные полуавтоматические заводы в ранее невообразимых масштабах в местах, где гидроэнергетика была недоступна. Дальнейшее развитие привело к появлению паровозов и значительному расширению железнодорожного транспорта.

Что касается поршневых двигателей внутреннего сгорания, они были испытаны во Франции в 1807 году де Ривазом и независимо друг от друга братьями Ниепсе. Теоретически они были разработаны Карно в 1824 году. [ требуется цитирование ] В 1853–57 годах Эудженио Барсанти и Феличе Маттеуччи изобрели и запатентовали двигатель, использующий принцип свободного поршня, который, возможно, был первым четырехтактным двигателем. [14]

Изобретение двигателя внутреннего сгорания, которое впоследствии было коммерчески успешным, было сделано в 1860 году Этьеном Ленуаром. [15]

В 1877 году цикл Отто был в состоянии дать намного более высокое отношение мощности к весу, чем паровые двигатели, и работал намного лучше для многих транспортных применений, таких как автомобили и самолеты.

Автомобили [править]

Первый коммерчески успешный автомобиль, созданный Карлом Бенцем, добавил интерес к легким и мощным двигателям.Легкий бензиновый двигатель внутреннего сгорания, работающий по четырехтактному циклу Отто, был наиболее успешным для легких автомобилей, в то время как более эффективный дизельный двигатель используется для грузовых автомобилей и автобусов. Однако в последние годы турбодизельные двигатели становятся все более популярными, особенно за пределами США, даже для довольно небольших автомобилей.

Горизонтально противоположные поршни [править]

В 1896 году Карлу Бенцу был выдан патент на конструкцию первого двигателя с горизонтально расположенными поршнями.Его конструкция создала двигатель, в котором соответствующие поршни движутся в горизонтальных цилиндрах и одновременно достигают верхней мертвой точки, таким образом автоматически балансируя друг друга в отношении их индивидуального импульса. Двигатели этой конструкции часто называют плоскими двигателями из-за их формы и низкого профиля. Они использовались в Volkswagen Beetle, Citroën 2CV, некоторых автомобилях Porsche и Subaru, многих мотоциклах BMW и Honda, а также двигателях воздушных винтов.

Продвижение [править]

Продолжение использования двигателя внутреннего сгорания для автомобилей отчасти связано с совершенствованием систем управления двигателем (бортовые компьютеры, обеспечивающие процессы управления двигателем, и впрыск топлива с электронным управлением).Принудительная подача воздуха за счет турбонаддува и наддува повышает выходную мощность и эффективность двигателя. Подобные изменения были применены к меньшим дизельным двигателям, давая им почти такие же характеристики мощности, что и бензиновые двигатели. Это особенно очевидно в связи с популярностью автомобилей с меньшим двигателем с дизельным двигателем в Европе. Большие дизельные двигатели все еще часто используются в грузовиках и тяжелой технике, хотя они требуют специальной обработки, недоступной на большинстве заводов. Дизельные двигатели производят более низкие выбросы углеводородов и CO
2, но с более высоким уровнем твердых частиц и NO
x , чем бензиновые двигатели. [16] Дизельные двигатели также на 40% более экономичны, чем сопоставимые бензиновые двигатели. [16]

Увеличение мощности [править]

В первой половине 20-го века наблюдалась тенденция увеличения мощности двигателя, особенно в моделях США. [требуется уточнение ] Изменения конструкции включали в себя все известные методы увеличения мощности двигателя, включая увеличение давления в цилиндрах для повышения эффективности, увеличение размеров двигателя и увеличение скорости, с которой двигатель производит работу.Более высокие силы и давления, создаваемые этими изменениями, создавали проблемы с вибрацией и размерами двигателя, что приводило к более жестким, более компактным двигателям с V-образным расположением цилиндров и противостоянием, заменяющим более длинные прямолинейные устройства.

Эффективность сгорания [править]

Принципы проектирования, которым отдают предпочтение в Европе, из-за экономических и других ограничений, таких как более мелкие и крутые дороги, ориентированы на автомобили меньшего размера и соответствуют принципам проектирования, сосредоточенным на повышении эффективности сгорания небольших двигателей.Это позволило получить более экономичные двигатели с более ранними четырехцилиндровыми двигателями мощностью 40 лошадиных сил (30 кВт) и шестицилиндровыми двигателями мощностью до 80 лошадиных сил (60 кВт) по сравнению с американскими двигателями V-8 большого объема с номинальной мощностью в диапазон от 250 до 350 л.с., некоторые даже более 400 л.с. (от 190 до 260 кВт). [требуется уточнение ] [необходимо цитирование ]

Конфигурация двигателя [править]

Раньше при разработке автомобильных двигателей производился гораздо больший ассортимент двигателей, чем обычно используется сегодня.Двигатели варьировались от 1 до 16 цилиндров с соответствующими различиями в общем размере, весе, объеме двигателя и отверстиях цилиндров. В большинстве моделей использовались четыре цилиндра и номинальная мощность от 19 до 120 л.с. (от 14 до 90 кВт). Было построено несколько трехцилиндровых двухтактных моделей, в то время как большинство двигателей имели прямые или рядные цилиндры. Было несколько моделей V-типа и горизонтально противоположных двух- и четырехцилиндровых моделей. Верхние распредвалы часто использовались.Меньшие двигатели обычно имели воздушное охлаждение и располагались в задней части автомобиля; коэффициенты сжатия были относительно низкими. В 1970-х и 1980-х годах возрос интерес к улучшению экономии топлива, что привело к возврату к меньшим размерам V-6 и четырехцилиндровым двигателям с пятью клапанами на цилиндр для повышения эффективности. Bugatti Veyron 16.4 работает с двигателем W16, что означает, что два расположения цилиндров V8 расположены рядом друг с другом, чтобы создать форму W, разделяющую один и тот же коленчатый вал.

Самый большой из когда-либо созданных двигателей внутреннего сгорания - это 14-цилиндровый 2-тактный дизельный двигатель с турбонаддувом Wärtsilä-Sulzer RTA96-C, который был спроектирован для оснащения Emma Mærsk , самого большого контейнеровоза в мире, когда его запускали в 2006.Этот двигатель имеет массу 2300 тонн, а при работе на скорости 102 об / мин (1,7 Гц) вырабатывает более 80 МВт и может использовать до 250 тонн топлива в день.

Двигатель можно отнести к категории в соответствии с двумя критериями: форма энергии, которую он принимает для создания движения, и тип движения, которое он выводит.

Тепловой двигатель [править]

Двигатель внутреннего сгорания [править]

Двигатели внутреннего сгорания - это тепловые двигатели, приводимые в движение теплом процесса сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания [править]
Трехтактный двигатель внутреннего сгорания, работающий на угольном газе

Двигатель внутреннего сгорания представляет собой двигатель, в котором сгорание топлива (обычно ископаемого топлива) происходит с окислителем (обычно воздухом) в камере сгорания.В двигателе внутреннего сгорания расширение газов высокой температуры и высокого давления, которые образуются в результате сгорания, непосредственно прикладывает усилие к компонентам двигателя, таким как поршни или лопатки турбины или сопло, и перемещая его на расстояние , генерирует механическую работу. [17] [18] [19] [20]

Двигатель внешнего сгорания [править]

Двигатель внешнего сгорания (двигатель ЕС) представляет собой тепловой двигатель, в котором внутренняя рабочая жидкость нагревается путем сгорания внешнего источника через стенку двигателя или теплообменник.Затем жидкость, расширяясь и воздействуя на механизм двигателя, производит движение и полезную работу. [21] Затем жидкость охлаждается, сжимается и используется повторно (замкнутый цикл) или (реже) сбрасывается, а холодная жидкость втягивается (воздушный двигатель открытого цикла).

«Сжигание» относится к сжиганию топлива с окислителем, для подачи тепла. Двигатели с аналогичной (или даже идентичной) конфигурацией и работой могут использовать подачу тепла из других источников, таких как ядерные, солнечные, геотермальные или экзотермические реакции, не связанные с горением; но тогда они строго не классифицируются как двигатели внешнего сгорания, а как внешние тепловые двигатели.

Рабочая жидкость может быть газом, как в двигателе Стирлинга, или паром, как в паровом двигателе, или органической жидкостью, такой как н-пентан, в цикле органического Ренкина. Жидкость может быть любого состава; газ является наиболее распространенным, хотя иногда используется даже однофазная жидкость. В случае парового двигателя жидкость меняет фазы между жидкостью и газом.

Воздухопроницаемые двигатели внутреннего сгорания [править]

Воздушно-реактивные двигатели внутреннего сгорания - это двигатели внутреннего сгорания, которые используют кислород в атмосферном воздухе для окисления («сжигания») топлива, а не для переноса окислителя, как в ракете.Теоретически, это должно привести к лучшему удельному импульсу, чем для ракетных двигателей.

Непрерывный поток воздуха проходит через дыхательный двигатель. Этот воздух сжимается, смешивается с топливом, воспламеняется и удаляется в качестве выхлопного газа.

Примеры

Типичные воздушно-реактивные двигатели включают в себя:

реактивный реактивный двигатель
Турбовинтовой двигатель
Воздействие на окружающую среду [редактировать]

Работа двигателей обычно оказывает негативное влияние на качество воздуха и уровень окружающего звука.Все больше внимания уделяется характеристикам автомобильных систем, способствующих загрязнению. Это создало новый интерес к альтернативным источникам энергии и усовершенствованиям двигателя внутреннего сгорания. Хотя появилось несколько электромобилей с ограниченным производством на батарейках, они не оказались конкурентоспособными из-за затрат и эксплуатационных характеристик. [ цитирование необходимо ] В 21-м веке дизельный двигатель становится все более популярным среди автовладельцев.Тем не менее, бензиновый двигатель и дизельный двигатель, с их новыми устройствами контроля выбросов для улучшения характеристик выбросов, еще не подвергались значительным испытаниям. [ цитирование необходимо ] Ряд производителей представили гибридные двигатели, в основном с небольшим бензиновым двигателем в сочетании с электродвигателем и большим аккумуляторным блоком, но они также еще не достигли значительных успехов на рынке. бензиновых и дизельных двигателей.

Качество воздуха [редактировать]

Выхлопные газы двигателя с искровым зажиганием состоят из следующего: азот от 70 до 75% (по объему), водяной пар от 10 до 12%, диоксид углерода от 10 до 13.5%, водород от 0,5 до 2%, кислород от 0,2 до 2%, монооксид углерода: от 0,1 до 6%, несгоревшие углеводороды и продукты частичного окисления (например, альдегиды) от 0,5 до 1%, монооксид азота от 0,01 до 0,4%, закись азота <100 ч / млн. диоксид серы от 15 до 60 частей на миллион, следы других соединений, таких как присадки к топливу и смазочные материалы, а также соединения галогенов и металлов и другие частицы. [22] Окись углерода очень токсична и может вызвать отравление угарным газом, поэтому важно избегать скопления газа в замкнутом пространстве.Каталитические нейтрализаторы могут уменьшить токсичные выбросы, но не полностью устранить их. Кроме того, выбросы парниковых газов, главным образом углекислого газа, в результате широко распространенного использования двигателей в современном промышленно развитом мире способствуют глобальному парниковому эффекту - главной проблеме глобального потепления.

Негорючие тепловые двигатели [править]

Некоторые двигатели преобразуют тепло от не горючих процессов в механическую работу, например, атомная электростанция использует тепло от ядерной реакции для производства пара и приводит в движение паровой двигатель, или газовая турбина в ракетном двигателе может приводиться в действие путем разложения перекиси водорода.Помимо другого источника энергии, двигатель часто проектируется так же, как двигатель внутреннего или внешнего сгорания. Другая группа не горючих двигателей включает термоакустические тепловые двигатели (иногда называемые «двигателями ТА»), которые представляют собой термоакустические устройства, которые используют звуковые волны высокой амплитуды для накачки тепла из одного места в другое или, наоборот, используют разность тепла для создания звуковых волн высокой амплитуды. , В целом, термоакустические двигатели можно разделить на устройства со стоячей и бегущей волной. [23]

Нетепловой двигатель с химическим приводом [править]

Нетепловые двигатели обычно приводятся в действие химической реакцией, но не являются тепловыми двигателями. Примеры включают в себя:

Электродвигатель [править]

Электродвигатель использует электрическую энергию для производства механической энергии, обычно через взаимодействие магнитных полей и проводников с током. Обратный процесс, производящий электрическую энергию из механической энергии, осуществляется с помощью генератора или динамо.Тяговые двигатели, используемые на транспортных средствах, часто выполняют обе задачи. Электродвигатели могут работать как генераторы и наоборот, хотя это не всегда практично. Электродвигатели распространены повсеместно, и их можно найти в таких разнообразных применениях, как промышленные вентиляторы, воздуходувки и насосы, станки, бытовая техника, электроинструменты и дисководы. Они могут получать питание от постоянного тока (например, от портативного устройства с питанием от батареи или транспортного средства) или от переменного тока от центральной электрической распределительной сети.Самые маленькие моторы можно найти в электрических наручных часах. Средние двигатели с высокими стандартизированными размерами и характеристиками обеспечивают удобную механическую мощность для промышленного использования. Самые большие электродвигатели используются для приведения в движение больших судов и для таких целей, как трубопроводные компрессоры, с номинальной мощностью в тысячи киловатт. Электродвигатели могут быть классифицированы по источнику электроэнергии, по их внутренней конструкции и по их применению.

Физический принцип производства механической силы при взаимодействии электрического тока и магнитного поля был известен еще в 1821 году.Электродвигатели с возрастающей эффективностью были построены в течение 19-го века, но коммерческая эксплуатация электродвигателей в больших масштабах требовала эффективных электрических генераторов и электрических распределительных сетей.

Для сокращения потребления электроэнергии двигателями и связанными с ними углеродными следами различные регулирующие органы во многих странах ввели и внедрили законодательство, поощряющее производство и использование более эффективных электродвигателей.Хорошо сконструированный двигатель может преобразовывать более 90% входной энергии в полезную мощность в течение десятилетий. [24] Когда эффективность двигателя повышается даже на несколько процентных пунктов, экономия в киловатт-часах (и, следовательно, в стоимости) огромна. Эффективность электрической энергии типичного промышленного асинхронного двигателя может быть улучшена путем: 1) уменьшения электрических потерь в обмотках статора (например, путем увеличения площади поперечного сечения проводника, улучшения техники обмотки и использования материалов с более высоким электрическим напряжением). проводимости, такие как медь), 2) снижение электрических потерь в катушке ротора или отливки (например,Например, используя материалы с более высокой электропроводностью, такие как медь, 3) уменьшая магнитные потери, используя магнитную сталь более высокого качества, 4) улучшая аэродинамику двигателей, чтобы уменьшить механические потери в обмотке, 5) улучшая подшипники, чтобы уменьшить потери на трение, и 6) минимизация производственных допусков. Для дальнейшего обсуждения этой темы см. Премиум эффективность.)

По соглашению, электрический двигатель относится к железнодорожному электровозу, а не к электрическому двигателю.

Двигатель с физическим питанием [править]

Некоторые двигатели питаются от потенциальной или кинетической энергии, например, некоторые фуникулеры, гравитационные плоскости и конвейеры канатных дорог использовали энергию от движущейся воды или камней, а некоторые часы имеют вес, который падает под действием силы тяжести. Другие формы потенциальной энергии включают сжатые газы (например, пневматические моторы), пружины (заводные моторы) и резинки.

Исторические военные осадные машины включали в себя большие катапульты, требучеты и (в некоторой степени) тараны с питанием от потенциальной энергии.

Пневматический двигатель [править]

Пневматический двигатель - это машина, которая преобразует потенциальную энергию в виде сжатого воздуха в механическую работу. Пневматические двигатели обычно преобразуют сжатый воздух в механическую работу с помощью линейного или вращательного движения. Линейное движение может исходить либо от мембранного, либо от поршневого привода, тогда как вращательное движение обеспечивается либо лопастным пневмодвигателем, либо поршневым пневмодвигателем. Пневматические двигатели нашли широкое распространение в индустрии ручных инструментов, и постоянно предпринимаются попытки расширить их использование в транспортной отрасли.Однако пневматические двигатели должны преодолевать недостатки эффективности, прежде чем их можно будет рассматривать в качестве жизнеспособного варианта в транспортной отрасли.

Гидравлический мотор [править]

Гидравлический двигатель получает мощность от жидкости под давлением. Этот тип двигателя используется для перемещения тяжелых грузов и привода машин. [25]

Производительность [править]

Следующие используются при оценке производительности двигателя.

Скорость [править]

Скорость относится к вращению коленчатого вала в поршневых двигателях и скорости вращения роторов компрессора / турбины и роторов электродвигателя.Измеряется в оборотах в минуту (об / мин).

Тяга [править]

Тяга - это сила, действующая на двигатель самолета или его пропеллер после того, как он ускорил проходящий через него воздух.

Крутящий момент [править]

Крутящий момент - это крутящий момент на валу, который рассчитывается путем умножения силы, вызвавшей момент, на расстояние от вала.

Мощность [править]

Мощность - это показатель того, как быстро выполняется работа.

Эффективность [править]

Эффективность - это показатель того, сколько топлива расходуется на производство электроэнергии.

Уровни звука [править]

Шум транспортного средства в основном из-за двигателя на низких скоростях, а также из-за шин и воздуха, проходящего мимо автомобиля на более высоких скоростях. [26] Электродвигатели тише, чем двигатели внутреннего сгорания. Тяговые двигатели, такие как турбовентиляторы, турбореактивные двигатели и ракеты, издают наибольшее количество шума благодаря тому, как их высокоскоростные выхлопные потоки, создающие тягу, взаимодействуют с окружающим неподвижным воздухом. Технология шумоподавления включает в себя глушители системы впуска и выпуска (глушители) на бензиновых и дизельных двигателях и вкладыши шумоподавления на входах в турбовентилятор. Hogan, C. Michael (сентябрь 1973). «Анализ дорожного шума». Журнал воды, воздуха и загрязнения почвы . 2 (3): 387–92. Bibcode: 1973WASP .... 2..387H. DOI: 10.1007 / BF00159677. ISSN 0049-6979.

Список литературы [править]

Внешние ссылки [редактировать]

Wikimedia Commons имеет СМИ, связанные с Двигатели .
Посмотрите двигатель в Викисловарь, бесплатный словарь.
Посмотрите motor в Викисловарь, бесплатный словарь.
,

Что такое аэрокосмическая инженерия? | Живая наука

Аэрокосмическая инженерия занимается проектированием и сборкой летающих машин. Это одна из новейших инженерных отраслей, начавшаяся в 19 веке с первых экспериментов в полете на двигателях. По мере развития технологий появились две специальности; авиационная инженерия, которая включает в себя конструирование воздушных судов, таких как приводимые в действие легче летательные аппараты, планеры, самолеты и самолеты с фиксированным крылом, автожиры и вертолеты; и космонавтика, которая занимается проектированием и разработкой космических аппаратов.

Другими словами, авиационные инженеры в основном занимаются проектированием самолетов, которые летают в атмосфере Земли, в то время как инженеры-космонавты работают с наукой и техникой космических кораблей, которые летают за пределами атмосферы Земли, согласно Бюро статистики труда США (BLS).

История авиакосмического машиностроения

Ранними новаторами летательных аппаратов с двигателями легче воздуха были Жюль Анри Жиффар, который в 1852 году управлял первым управляемым паровым дирижаблем; Чарльз Ренар и Артур Константин Кребс, который в 1884 году управлял первым мощным дирижаблем, чтобы вернуться к исходной точке; и Фердинанд фон Цеппелин, который построил и управлял первым жестким дирижаблем в 1900 году.

Большая часть ранних работ, связанных с самолетом, была связана с планерами, а в 19 веке были проведены десятки экспериментов с планерами. Сэр Джордж Кейли рассказал о принципах полета тяжелее воздуха, начавшегося в 1804 году, а в 1856 году Жан-Мари Ле Брис управлял первым пилотируемым планером, который поднялся выше своей точки старта. Ле Брис сделал это, запустив лошадь на буксире планера вдоль пляжа.

Отсутствие подходящего двигателя помешало многим ранним усилиям при полете на тяжелом воздухе. Первый успешный силовой полет начисляется Орвиллу и Уилбур Райт.Братья вобрали в себя концепции подъема, веса, сопротивления и тяги от достаточно мощного двигателя, а также трехосный контроль тангажа, крена и рыскания. При этом изобретатели создали первый самолет, способный взлетать и подниматься на собственной мощности, летать на значительное расстояние и совершать контролируемую посадку.

После изобретения самолетов с неподвижным крылом появились первые самолеты с вращающимся крылом, которые включали автожиры и вертолеты. Основан на принципах, впервые продемонстрированных в китайских летающих игрушках, датирующихся до 400 г.C. идея вращающегося самолета вдохновила многих изобретателей на попытку вертикального полета с вращающимися винтами. Было построено несколько маленьких моделей, работающих на пружинах и резинках, но опять же, первому настоящему вертолету пришлось ждать достаточно мощного двигателя.

Проекты вертолетов и автожиров постепенно развивались в течение следующих нескольких десятилетий. Хуану де ла Сиерве приписывают изобретение автожира, типа самолета с фиксированными крыльями, в котором для подъема используется ротор, а для тяги - гребной винт.Его достижения в роторном дизайне привели непосредственно к первому современному вертолету, который обычно приписывают Игорю Сикорскому в 1942 году.

Другая сторона аэрокосмической техники - ракетостроение и космические корабли. Самыми известными пионерами в этой области были Роберт Годдард, который сконструировал и успешно запустил первую ракету на жидком топливе; Вернер фон Браун, который разработал первую баллистическую ракету и стал первым директором Центра полетов Маршалла НАСА; и Константин Циолковский, который считается русским отцом ракетостроения.

Несколько астронавтов были инженерами аэрокосмической отрасли, в том числе Калпана Чавла, первая женщина индийского происхождения в космосе, которая погибла в космическом корабле "Колумбия"; и Нил Армстронг, первый человек на Луне. Сам Армстронг однажды сказал: «Я и всегда буду, белые носки, ботаник-инженер по защите карманников».

К другим известным аэрокосмическим инженерам относятся Бобак Фердовски, «ирокез-парнишка», который является летным директором миссии марсохода НАСА «Марс Curiosity», и Берт Рутан, чья компания Scaled Composites разработала SpaceShipOne, первый негосударственный пилотируемый космический корабль.

Чем занимается авиационно-космический инженер?

Аэрокосмические инженеры проектируют самолеты, космические корабли, спутники и ракеты, согласно BLS. Кроме того, эти инженеры тестируют прототипы, чтобы убедиться, что они функционируют в соответствии с планами. Эти специалисты также разрабатывают компоненты и узлы для этих судов; К таким частям относятся двигатели, планеры, крылья, шасси, системы управления и приборы. Кроме того, инженеры могут выполнить или написать спецификации для разрушающего и неразрушающего контроля прочности, функциональности, надежности и долговечности летательного аппарата и деталей.

Вот некоторые недавние заметные разработки в аэрокосмической технике:

  • Многие аэрокосмические инновации внедряются в автомобильные технологии, такие как термоэлектрические генераторы, которые используют тепло для производства электричества, и водородные топливные элементы, которые принимают газообразный водород и смесь это с кислородом, чтобы произвести полезное электричество, высокую температуру и воду.
  • Команда инженеров разработала алгоритм, который может преобразовывать мозговые волны в команды полета. Команда надеется сделать управляемый разум самолетом реальностью.
  • Исследователи преднамеренно поджигают Международную космическую станцию ​​для изучения "холодного" пламени, которое может привести к созданию более эффективных автомобильных двигателей, способствующих уменьшению загрязнения окружающей среды.

Современные аэрокосмические инженеры все еще работают с основными понятиями аэродинамики, а также должны иметь практические знания в области авиационных силовых установок, таких как поршневые двигатели, турбовинтовые опоры и форсунки, отмечает BLS.

Инженеры-космонавты также должны понимать дополнительные концепции, такие как двигательные установки космических кораблей, которые включают твердотопливные и жидкотопливные ракеты, наряду с ионными двигателями.Для пилотируемых полетов требуются системы жизнеобеспечения, обеспечивающие контроль воздуха, пищи, воды, температуры и обращение с отходами, поэтому инженеры космического полета также должны быть знакомы с этими концепциями.

Аэрокосмическая инженерия требует глубоких навыков и понимания в области физики, математики, аэродинамики и материаловедения. По словам BLS, эти специалисты должны быть знакомы с современными материалами, такими как металлические сплавы, керамика, полимеры и композиты. Эти знания позволяют инженерам прогнозировать производительность и условия отказа проектов еще до их создания.

Все больше и больше авиационные инженеры полагаются на системы автоматизированного проектирования (САПР) для быстрого и простого составления и модификации конструкций и трехмерной визуализации готовых деталей и сборок. Компьютерное моделирование стало необходимым для проведения виртуальных испытаний двигателей, крыльев, поверхностей управления и даже комплектных самолетов и космических аппаратов при любых возможных условиях, с которыми они могут столкнуться.

По словам Роберта Янси, вице-президента Aerospace Solutions в Altair Engineering, Inc.«Моделирование оказывает большее влияние на определение концептуальных проектов. Это требует от инженеров-конструкторов, которые традиционно не обладают навыками моделирования, начинать развивать некоторую компетентность в моделировании». Компьютерное моделирование значительно уменьшило опасности для пилотов-испытателей и стоимость неудачных миссий.

Где работают авиакосмические инженеры?

Аэрокосмические инженеры обычно работают в профессиональных офисных условиях. Согласно BLS, они могут время от времени посещать производственные и испытательные объекты, где проблема или часть оборудования требуют их личного внимания.Аэрокосмические инженеры работают в основном в обрабатывающей промышленности и в федеральном правительстве. Кроме того, для работы на Международной космической станции выбрано несколько избранных аэрокосмических инженеров.

Большинство аэрокосмических инженерных работ требуют как минимум степень бакалавра в области машиностроения. Многие работодатели, особенно те, которые предлагают услуги инженерного консалтинга, также требуют сертификации в качестве профессионального инженера. Повышение квалификации до менеджмента часто требует степени магистра, а инженерам необходимо постоянное образование и обучение, чтобы не отставать от достижений в технологиях, материалах, компьютерном оборудовании и программном обеспечении и государственных нормативных актов.Кроме того, многие авиационные инженеры принадлежат к Американскому институту аэронавтики и астронавтики (AIAA).

Некоторые аэрокосмические инженеры работают над проектами, связанными с национальной обороной, и поэтому, согласно BLS, должны получить разрешение на безопасность.

По данным Salary.com, по состоянию на июль 2014 года диапазон окладов для только что дипломированного инженера-космонавтика со степенью бакалавра составлял от 52 572 до 73 535 долларов. Диапазон для инженера среднего звена со степенью магистра и опытом работы от 5 до 10 лет составляет от 73 823 до 114 990 долл. США, а для старшего инженера со степенью магистра или доктора и опытом работы более 15 лет - от 93 660 до 147 582 долл. США.Многие опытные аэрокосмические инженеры с учеными степенями повышаются до руководящих должностей, где они могут зарабатывать еще больше.

Какое будущее у аэрокосмической техники?

Согласно прогнозам BLS, число занятых в авиакосмической отрасли инженеров возрастет на 7 процентов в период между 2012 и 2022 годами, что ниже среднего показателя по всем профессиям. Тем не менее, «должно быть много возможностей для высококвалифицированных кандидатов, особенно тех, кто был в курсе последних технологических достижений», - сказали в BLS.«Наличие хороших оценок высоко оцениваемого учреждения должно дать соискателю преимущество перед конкурентами».

Дополнительные ресурсы

.

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020