Пулсиращ реактивен двигател: принцип, конструкция и приложение

Реактивният пулсиращ двигател е вид задвижващ агрегат, базиран на принципа на смесване на въздуха и пулсацията на струята. Тези двигатели са лесно разпознаваеми по характерния си висок звук. Предимствата пред подобни устройства включват изключително опростена конструкция и ниско тегло. Останалите функции на машината са обяснени по-долу.

Историята на тяхното създаване

Първите разработки на импулсен реактивен двигател (PVRD) официално се отнасят към втората половина на XIX век. През 60-те години на миналия век двамата изобретатели получават патенти за нова конструкция на задвижваща система. Развитие на Teleshov N. А. и Шарл дьо Воайе не представляваше особен интерес по това време. Но в началото на ХХ век е имало насочиха вниманието си към Немски инженери търсят достойна алтернатива на буталните двигателни системи.

По време на Втората световна война германските военновъздушни сили са подсилени с реактивен самолет тип FAU, който е оборудван с реактивен двигател. Въпреки че технически отстъпва на буталните варианти, той е популярен избор. Този факт се дължи на простотата на конструкцията и ниската цена. В познатата ни история това е единственият случай, в който такива двигатели са използвани за масово оборудване на самолети.

Опити за подобрение

След края на войната реактивният двигател продължава да се разработва във военната индустрия за известно време. Използван е като двигател за ракети "въздух-земя". Ниската ефективност, ниската скорост на изстрелване и необходимостта от ускоряване при изстрелване са причините за по-нататъшното намаляване на реактивните двигатели до нула.

Инженерите и любителите напоследък отново се интересуват от този тип двигатели. Появяват се нови дизайни и други схеми за усъвършенстване. Напълно възможно е модернизираните версии да се завърнат във военните самолети. Практическото му приложение днес е моделирането на прототипи на ракети и самолети с помощта на съвременни строителни материали.

Конструкция на реактивен импулсен двигател

Разглежданият модул представлява кухина, отворена от двете страни. На входа е монтиран въздухозаборник, следван от задвижващо устройство с клапани. Включени са няколко горивни камери, както и дюза за реактивна струя. Входящият клапан се предлага в няколко конфигурации, различаващи се по конструкция и външен вид. Правоъгълни жалузи, които са прикрепени към рамката и се отварят или затварят под въздействието на диференциалното налягане. Втората, по-компактна версия е с метални "лопатки", разположени в кръг.

Горивната камера има свещ за запалване. Този елемент генерира поредица от разряди и след достигане на правилната концентрация на гориво зарядът се запалва. Тъй като двигателят е със скромни размери, стоманените стени на агрегата се нагряват интензивно и могат да активират горивната смес като свещ.

Принцип на работа

Тъй като реактивният пулсиращ двигател работи на цикли, той има няколко основни хода. Сред тях са:

1. Процес на впръскване. На този етап входящият клапан се отваря и изхвърляният въздух навлиза в горивната камера. Горивото преминава едновременно през инжекторите, създавайки своеобразен горивен заряд.
2. Сместа се запалва от запалителната свещ, при което се образуват газове с високо налягане. Те водят до запушване на входния клапан.
3. След това продуктите от горенето се издухват през дюза, което създава реактивно задвижване. Това създава вакуум в горивната камера. Процедурата се повтаря - входният клапан се отваря и вкарва нова порция въздух.

Горивото се впръсква през дюзите с механизъм на възвратен клапан. С намаляването на налягането в горивната камера се освобождава следващата доза гориво. При повишаване на налягането захранването се прекъсва. Струва си да се отбележи, че моделите на самолети с ниска мощност нямат инжектори и системата работи по традиционната карбураторна схема.

Характеристики на дизайна

Пулсиращият реактивен двигател, чийто чертеж и схема на действие са показани по-долу, има входен клапан пред горивната камера. Това е основната разлика между тях и най-близките им "братя" като прав и реактивен двигател. Посочената част е отговорна за предотвратяване на връщането на продуктите на горене, което определя посоката им направо към дюзата. Конкурентните разновидности нямат нужда от клапани, тъй като въздухът е под налягане и е предварително сгъстен наведнъж. Тази "подробност" всъщност е огромен плюс в работата на въпросния агрегат, тъй като подобрява термодинамичните му характеристики.

Цикличността е друга особеност. Например във FRE горивото гори непрекъснато, което осигурява равномерна и равномерна тяга. В рамджета циклите осигуряват осцилации в структурата. За да се гарантира максимална амплитуда, е необходимо да се синхронизират вибрациите на всички части. Това се постига чрез избор на оптимална дължина на дюзата.

Реактивен пулсиращ двигател може да работи при ниски скорости или когато е в неактивно положение при липса на насрещен въздушен поток. Това предимство пред варианта с реактивен двигател е безпредметно, тъй като при тези условия за изстрелването на ракетата или самолета е необходимо първоначално ускорение.

Разнообразие

В допълнение към конвенционалната версия на пулсиращия въздушно-струен двигател с прав и входящ клапан, съществуват и варианти без клапан и с детонация.

Първият вариант няма входен клапан. Това се дължи на уязвимостта и високата степен на износване на допълнителната част. В тази версия експлоатационен живот захранващият блок е по-голям. По проект устройството е оформено като буквата U, като краищата му са насочени надолу по течението на реактивната струя (назад). въздуховодът, който е причина за течението, е малко по-дълъг. Къс димоотводен тръбопровод осигурява приток на въздух в горивната камера. В резултат на изгарянето и разширяване на газта част от него се връща обратно през входа. Това разположение позволява по-добра вентилация на горивната камера. Не се губи зареждане с гориво през всмукателния клапан, което води до малко увеличение на тягата.

Детонационният тип рамджет е ориентиран към изгаряне на горивния заряд чрез детонация. Това означава, че при постоянен обем налягането на горивовъздушната смес в горивната камера рязко се увеличава. В този случай обемът се увеличава от момента, в който газовете преминават през дюзата. Това решение повишава топлинната ефективност на горивната камера. Понастоящем тази конфигурация на двигателя не е в експлоатация, тъй като е в процес на научноизследователска и развойна дейност.

Предимства

Принципът на работа на импулсния двигател, както и простотата и ниската цена са основните предимства на въпросната система. Тези качества са довели до появата на тези двигатели във военни ракети, летящи цели и други обекти, при които не е важна издръжливостта, а бързото доставяне на самолета до целта с най-опростена настройка на "двигателя". Феновете на моделирането на самолети оценяват тази модификация по същите причини. Компактни, евтини и леки двигатели, напълно подходящи за модели на самолети. Друг плюс е, че е възможно да се направи елементарен импулсен въздушно-реактивен двигател със собствените си ръце.

Недостатъци

Сред недостатъците има и доста точки, а именно:

• високо ниво на шум при работа;
• Прекомерен разход на гориво
• наличие на остатъчно гориво след употреба;
• Повишена уязвимост на входния клапан;
• ограничение на скоростта.

Въпреки всички свои недостатъци, рамджетът продължава да се радва на голямо търсене в своя сегмент. Такъв двигател е незаменим за единични стартове, особено ако не е практично да се монтират мощни и скъпи версии.

Импулсен реактивен двигател за детонация със собствените си ръце

За начало трябва да създадете чертеж с размах на бъдещите части. Ако знаете основите на училищната геометрия и имате минимални умения за рисуване, можете да започнете. Най-простата схема е с цилиндрични тръби. Рисуват се правоъгълници, от едната страна на която ще бъде равна на дължината, а другата - на диаметъра (умножен по 3,14 - числото "пи"). Конусни и цилиндрични разширители могат да бъдат изработени, като се намерят необходимите указания във всяко ръководство за чертане.

Вторият важен въпрос е изборът на метал. Като алтернатива можете да използвате неръждаема стомана или мека черна стомана. Ще изберем втория вариант, тъй като той е по-лесен за обработка и оформяне. Минималната дебелина на листа е 0,6 мм. В този случай размерът е 1 mm.

Подготвителен процес

Преди да се заемете с конструирането на пулсиращата струя със собствените си ръце, Листовите детайли трябва да се почистят от ръжда и прах. Стандартна мелница ще се справи добре. Носете ръкавици за ваша безопасност, тъй като ръбовете на листовете са остри и покрити с грапавини.

Преди да започнете, подгответе чертежи в реален размер и картонени шаблони. За да се получи точната конфигурация и размери, контурите се очертават с перманентен маркер. Силно се препоръчва изрязването на райбери с помощта на заваръчен апарат, колкото и модерен да е той. Факт е, че частите, произведени по този начин, се заваряват много трудно по ръбовете. За предпочитане е за тази цел да се използват електрически ножици, тъй като при ръчния вариант съществува голям риск от огъване на ръбовете на детайлите. Режете внимателно, като закрепвате обработвания детайл със скоба или друг подходящ метод.

Основен етап

Когато изграждате реактивен пулсатор у дома, не забравяйте, че тръби с фиксиран диаметър могат лесно да бъдат оформени с по-голям аналог. Напълно възможно е операцията да се извърши на ръка, като се използва принципът на лоста, след което ръбовете на заготовката се обработват с чук, като се огъват до необходимата форма. Желателно е челните краища да образуват равнина, което ще подобри разположението на заваръчния шев. Листовете се огъват по-трудно в тръба и е необходим огъвач на листове или валяци. Този професионален инструмент не е достъпен за всички. Алтернативно може да се използва и стягач.

Важен и труден момент - заваряване на тънък лист метал. Тук се изискват специални умения, особено ако в процеса се използва ръчно електродъгово заваряване. По-добре е начинаещите да не се опитват да експериментират (най-малкото преекспониране на електрода в една точка води до изгаряне на дупка). зоната на шева може да се напълни с мехурчета, които по-късно да причинят теч. Най-доброто от всички Шлайфайте шева до минимална дебелина, така че "дефектът" да се вижда веднага с просто око. Конусовидните сегменти се огъват на ръка, като тесният край на детайла се притиска около тръбата с малък диаметър, като се прилага по-голяма сила, отколкото в широкия край.

Съвети

Ако знаете как да си направите сами реактивен двигател, можете да го използвате за модели на самолети или за ускоряване на скейтборд. Опитните потребители препоръчват, че за да се получи оптимална горивна смес, първо е необходимо горивната камера да се напълни изцяло с газ. След това активирайте искрата на запалването. въздухът се подава последен и след като всички компоненти са оптимално концентрирани, се стартира.