Silnik impulsowy jest rodzajem jednostki napędowej, która działa na zasadzie mieszania siły strumienia powietrza i strumienia pulsacyjnego. Silniki te można łatwo rozpoznać po charakterystycznym, mocnym brzmieniu. Wśród przewag nad analogami są niezwykle uproszczona konstrukcja i niska waga. Poniżej rozważymy pozostałe cechy agregatów.
Historia stworzenia
Pierwsze opracowania silnika strumieniowego (silnika strumieniowego) oficjalnie datuje się na drugą połowę XIX wieku. W latach 60. oprócz siebie dwóch wynalazców otrzymało patenty na nowy projekt śmigieł. Rozwój Teleshova NA i Charlesa de Voiliera w tym okresie nikogo nie interesował. Jednak na początku XX wieku zwrócili na nich uwagę niemieccy inżynierowie, którzy szukali godnej alternatywy dla tłokowych jednostek napędowych.
Podczas II wojny światowej niemieckie lotnictwo zostało uzupełnione pociskiem lotniczym typu FAA, którywyposażony w strumień strumieniowy. Pomimo tego, że wymieniony element ustępował parametrami technicznymi odmianom tłoka, cieszył się popularnością. Fakt ten wynika z prostoty konstrukcji i niskiego kosztu. W znanej historii był to jedyny przypadek, kiedy takie silniki były wykorzystywane do wyposażenia samolotów w skali seryjnej.
Próby poprawy
Po zakończeniu wojny pulsacyjny silnik odrzutowy pozostawał przez pewien czas w rozwoju wojskowym. Był używany jako śmigło do pocisków powietrze-ziemia. Niska wydajność, niska prędkość startu i potrzeba przyspieszenia podczas startu to powody, które stały się kluczowe w dalszej redukcji pozycji silnika strumieniowego do zera.
Ten typ silnika zaczął ostatnio ponownie interesować inżynierów i amatorów. Pojawiają się nowe rozwiązania, inne schematy ulepszeń. Całkiem możliwe, że zaktualizowane modyfikacje ponownie pojawią się na wyposażeniu lotnictwa wojskowego. Obecnie jego praktycznym zastosowaniem jest modelowanie prototypów rakiet i samolotów przy użyciu nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych.
Pulsujący silnik odrzutowy
Rozważana jednostka to wnęka otwarta po obu stronach. Na wlocie zamontowany jest wlot powietrza, za nim zespół trakcyjny z zaworami. Konstrukcja obejmuje również kilka komór spalania, dyszę do uwalniania strumienia strumieniowego. Zawór wlotowy produkowany jest w kilku konfiguracjach, różniących się konstrukcją i wyglądemumysł. Jedną z opcji są prostokątne płyty typu żaluzj, które montowane są na ramie, otwierają się lub zamykają pod wpływem spadków ciśnienia. Druga, bardziej kompaktowa wersja - metalowe "płatki" umieszczone w kole.
W komorze spalania znajduje się świeca zapłonowa. Pierwiastek ten wytwarza serię wyładowań, a po osiągnięciu pożądanego stężenia paliwa ładunek ulega zapłonowi. Ponieważ silnik ma niewielkie rozmiary, stalowe ścianki jednostki intensywnie się nagrzewają i są w stanie aktywować mieszankę paliwową w taki sam sposób, jak świeca.
Zasada działania
Ponieważ pulsujący silnik odrzutowy działa w cyklach, ma kilka podstawowych cykli. Wśród nich:
- Proces przyjmowania. Na tym etapie otwiera się zawór wlotowy, wypuszczane powietrze dostaje się do komory spalania. Równocześnie przez dysze wchodzi paliwo, w wyniku czego powstaje swoisty ładunek paliwa.
- Powstała mieszanina jest zapalana przez świecę zapłonową, po czym obserwuje się gazy pod wysokim ciśnieniem. Pod ich działaniem zawór wlotowy jest zatkany.
- Ponadto produkty spalania są wydmuchiwane przez dyszę, tworząc ciąg strumienia. Powoduje to powstanie próżni w komorze spalania. Procedura jest powtarzana – zawór wlotowy otwiera się, przepuszczając kolejną porcję powietrza.
Paliwo jest dostarczane przez wtryskiwacze z mechanizmem zaworu zwrotnego. Gdy ciśnienie w komorze spalania spada, wchodzi kolejna dawka paliwa. Po zwiększeniu ciśnienia dopływ ustaje. Należy zauważyć, że w modelach samolotów o małej mocy dyszesą nieobecne, a system działa zgodnie z tradycyjnym schematem gaźnika.
Cechy projektowe
Pulsowy silnik strumieniowy, którego rysunek i schemat pokazano poniżej, ma zawór wlotowy przed komorą spalania. Jest to jego główna różnica w stosunku do najbliższych „braci”, takich jak silnik strumieniowy i silnik odrzutowy. Ta część odpowiada za zapobieganie cofaniu się produktów spalania, co określa ich kierunek bezpośrednio do dyszy. Konkurencyjne odmiany nie potrzebują specjalnie zaworów, ponieważ powietrze jest natychmiast dostarczane pod ciśnieniem ze wstępnym sprężeniem. Taka „drobiazg” to w rzeczywistości ogromny plus w działaniu omawianego urządzenia, jeśli chodzi o poprawę charakterystyk termodynamicznych.
Kolejną różnicą jest cykliczność pracy. Na przykład w silniku turboodrzutowym paliwo jest spalane w sposób ciągły, co gwarantuje równomierny i równomierny ciąg. W strumieniu strumieniowym cykle zapewniają oscylacje w strukturze. Aby zagwarantować maksymalną amplitudę, wymagana jest synchronizacja wibracji wszystkich części. Punkt ten osiąga się wybierając optymalną długość dyszy.
Pulsowy silnik strumieniowy może pracować przy niskich prędkościach lub w pozycji nieaktywnej w przypadku braku nadchodzącego przepływu powietrza. Ta przewaga nad wersją o przepływie bezpośrednim jest wysoce dyskusyjna, ponieważ początkowe przyspieszenie jest wymagane do wystrzelenia rakiety lub samolotu w takich warunkach.
Odmiany
Oprócz standardowej wersji Pulsejet z zaworem prostym i wlotowym, istnieją również wersje bezzaworowe i detonacyjne.
Pierwsza modyfikacja nie jest wyposażona w zawór wlotowy. Wynika to z wrażliwości i szybkiego zużycia dodatkowej części. W tym przykładzie wykonania żywotność elektrowni jest dłuższa. Z założenia jednostka ma kształt litery U, której końce są skierowane w dół od ciągu strumienia (do tyłu). Kanał odpowiedzialny za przyczepność jest nieco dłuższy. Krótka rurka wchodzi do strumienia powietrza do komory spalania. W wyniku spalania i rozprężania gazów część z nich powraca z powrotem przez wskazany wlot. Takie urządzenie pozwala zapewnić lepszą wentylację komory roboczej. Nie dochodzi do utraty ładunku paliwa przez zawór wlotowy, co powoduje niewielki „wzrost” siły pociągowej.
Strumień strumieniowy typu detonacyjnego jest przeznaczony do spalania ładunku paliwa poprzez detonację. Oznacza to, że przy stałej objętości w komorze spalania następuje gwałtowny wzrost ciśnienia mieszanki paliwowo-powietrznej. W tym przypadku objętość wzrasta od momentu, gdy gazy poruszają się wzdłuż części dyszowej. Takie rozwiązanie pozwala zwiększyć sprawność cieplną. Obecnie ta konfiguracja silnika nie jest eksploatowana, będąc na etapie badań i ulepszeń.
Zalety
Zasada działania silnika pulsacyjnego odrzutowego wraz z prostotą konstrukcji i niskim kosztem to główne zalety omawianego systemu. Tejakość doprowadziła do pojawienia się tych silników na pociskach wojskowych, celach latających i innych obiektach, w których ważna jest nie trwałość, ale szybkie dostarczenie samolotu do celu z najbardziej uproszczoną konfiguracją „silnika”. Z tych samych powodów miłośnicy modelowania samolotów doceniają omawianą modyfikację. Kompaktowe, tanie i lekkie silniki świetnie nadają się do modeli samolotów. Kolejnym plusem jest możliwość wykonania własnoręcznie podstawowego pulsującego silnika odrzutowego.
Wady
Wśród niedociągnięć jest również wiele punktów, a mianowicie:
- wysoki poziom hałasu podczas pracy;
- nadmierne zużycie paliwa;
- obecność pozostałości paliwa po użyciu;
- zwiększona podatność zaworu wlotowego;
- ograniczenie prędkości.
Pomimo wszystkich wad, silnik strumieniowy w swoim segmencie nadal cieszy się dużym zainteresowaniem. Taki silnik jest niezbędny do jednorazowych startów, zwłaszcza jeśli niepraktyczne jest zamontowanie mocnych i drogich wersji.
Silnik detonacyjny z detonacją impulsową
Najpierw musisz stworzyć rysunek z rozwinięciem przyszłych szczegółów. Jeśli pamiętasz podstawy geometrii szkolnej i masz minimalne umiejętności rysowania, możesz zabrać się do pracy. Najprostszym schematem są rury cylindryczne. Rysowane są prostokąty, których jedna strona będzie równa długości, a druga - średnicy (pomnożona przez 3, 14 - liczba „pi”). Rozwiertaki stożkowe i cylindryczne można wykonać, znajdującniezbędne wskazówki w każdym podręczniku rysunkowym.
Drugą ważną kwestią jest wybór metalu. Alternatywnie można zastosować stal nierdzewną lub stal niskowęglową. Zastanówmy się nad drugą opcją, ponieważ łatwiej ją przetwarzać i formować. Minimalna grubość blachy to 0,6 mm. W tym przypadku rozmiar wynosił 1 mm.
Proces przygotowawczy
Zanim zaczniesz budować pulsujący silnik odrzutowy własnymi rękami, musisz oczyścić wykroje z blachy z rdzy i kurzu. W tym celu odpowiedni jest standardowy młynek. Dla własnego bezpieczeństwa noś rękawice, ponieważ krawędzie prześcieradeł są ostre i pełne zadziorów.
Przed rozpoczęciem głównej pracy należy przygotować rysunki i kartonowe szablony części w pełnym rozmiarze. Aby uzyskać dokładną konfigurację i wymiary, kontury są obrysowywane trwałym markerem. Zdecydowanie nie zaleca się cięcia rozwiertaków za pomocą spawarki, bez względu na to, jak nowoczesna może być. Faktem jest, że uzyskane w ten sposób części są bardzo słabo spawane na krawędziach. Wskazane jest użycie do tego celu elektrycznych nożyc do metalu, ponieważ w wersji ręcznej istnieje duże ryzyko wygięcia krawędzi przedmiotów obrabianych. Musisz ostrożnie wyciąć, pewnie mocując obrobiony szablon za pomocą zacisku lub innej odpowiedniej metody.
Scena główna
Produkując w domu silnik impulsowy, należy pamiętać, że rury o stałej średnicy można łatwo formować, gdypomoc większego analogu. Jest całkiem możliwe wykonanie operacji rękami dzięki zasadzie dźwigni, po czym krawędzie przedmiotu obrabia się młotkiem, wyginając je do pożądanego stanu. Pożądane jest, aby końce po połączeniu tworzyły płaszczyznę, co poprawi położenie spoiny. Trudniej jest zgiąć arkusze w rurę, będziesz potrzebować giętarki lub rolek. To profesjonalne narzędzie nie jest dla każdego. Alternatywą może być cis.
Ważnym i żmudnym momentem jest spawanie cienkiej blachy. Wymagane będą tutaj specjalne umiejętności, zwłaszcza jeśli w procesie stosuje się ręczne spawanie łukowe. Dla początkujących lepiej nie próbować eksperymentować (najmniejsze prześwietlenie elektrody w jednym punkcie prowadzi do wypalenia dziury). Ponadto bąbelki mogą dostać się do obszaru szwu, co następnie gwarantuje przeciek. Najlepiej zeszlifować szew do minimalnej grubości, co pozwoli od razu zobaczyć „małżeństwo” gołym okiem. Zbieżne segmenty są wyginane ręcznie, zaciskając wąski koniec przedmiotu obrabianego wokół rury o małej średnicy, co wymaga większego wysiłku niż szeroka część.
Rekomendacje
Wiedza, jak samodzielnie wykonać silnik impulsowy, możesz go używać w modelach samolotów lub przyspieszyć deskorolkę. Doświadczeni użytkownicy zalecają, aby w celu uzyskania optymalnego składu mieszanki paliwowej najpierw zasilić silnik gazem, wypełniając nim całkowicie komorę spalania. Następnie aktywowana jest iskra zapłonowa. Powietrze jest dostarczane jako ostatnie, po osiągnięciuoptymalna koncentracja wszystkich składników - trwa uruchomienie.
