Ο κινητήρας παλμικού εκτόξευσης είναι ένα είδος μονάδας ισχύος που λειτουργεί με βάση την αρχή της ανάμειξης του αέρα και της δύναμης παλμικού εκτόξευσης. Αυτοί οι κινητήρες είναι εύκολα αναγνωρίσιμοι από τον χαρακτηριστικό δυνατό ήχο τους. Μεταξύ των πλεονεκτημάτων έναντι των αναλόγων είναι ο εξαιρετικά απλοποιημένος σχεδιασμός και το χαμηλό βάρος. Θα εξετάσουμε τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά των συγκεντρωτικών στοιχείων παρακάτω.
Ιστορία της Δημιουργίας
Οι πρώτες εξελίξεις του παλμικού αεριωθούμενου κινητήρα (ramjet) χρονολογούνται επίσημα στο δεύτερο μισό του 19ου αιώνα. Στη δεκαετία του '60, δύο εφευρέτες, εκτός ο ένας από τον άλλο, έλαβαν διπλώματα ευρεσιτεχνίας για ένα νέο σχέδιο ελίκων. Οι εξελίξεις του Teleshov N. A. και του Charles de Voilier για εκείνη την περίοδο δεν ενδιέφεραν κανέναν. Αλλά στις αρχές του 20ου αιώνα, οι Γερμανοί μηχανικοί έδωσαν προσοχή σε αυτούς, οι οποίοι αναζητούσαν μια αξιόλογη εναλλακτική λύση για τις μονάδες ισχύος με έμβολο.
Κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, η γερμανική αεροπορία αναπληρώθηκε με ένα βλήμα αεροσκάφους τύπου FAA, το οποίοεξοπλισμένο με ramjet. Παρά το γεγονός ότι το καθορισμένο στοιχείο ήταν κατώτερο σε τεχνικές παραμέτρους από τις παραλλαγές του εμβόλου, ήταν δημοφιλές. Το γεγονός αυτό οφείλεται στην απλότητα του σχεδιασμού και στο χαμηλό κόστος. Στη γνωστή ιστορία, αυτή ήταν η μόνη περίπτωση που χρησιμοποιήθηκαν τέτοιοι κινητήρες για τον εξοπλισμό αεροσκαφών σε σειριακή κλίμακα.
Προσπάθειες βελτίωσης
Μετά το τέλος του πολέμου, ο παλμικός κινητήρας τζετ παρέμεινε σε στρατιωτική ανάπτυξη για κάποιο χρονικό διάστημα. Χρησιμοποιήθηκε ως προπέλα για πυραύλους αέρος-εδάφους. Η χαμηλή απόδοση, η χαμηλή ταχύτητα εκτόξευσης και η ανάγκη για επιτάχυνση κατά την εκτόξευση είναι οι λόγοι που έχουν γίνει βασικοί για την περαιτέρω μείωση της θέσης του ramjet στο μηδέν.
Αυτός ο τύπος κινητήρα άρχισε πρόσφατα να ενδιαφέρει ξανά μηχανικούς και ερασιτέχνες. Υπάρχουν νέες εξελίξεις, άλλα σχέδια βελτίωσης. Είναι πολύ πιθανό οι ενημερωμένες τροποποιήσεις να εμφανιστούν ξανά στον εξοπλισμό της στρατιωτικής αεροπορίας. Η πρακτική του εφαρμογή σήμερα είναι η μοντελοποίηση πρωτοτύπων πυραύλων και αεροσκαφών με χρήση σύγχρονων δομικών υλικών.
Συσκευή παλμικού κινητήρα τζετ
Η εξεταζόμενη μονάδα είναι μια κοιλότητα ανοιχτή και στις δύο πλευρές. Μια εισαγωγή αέρα είναι τοποθετημένη στην είσοδο, πίσω της είναι μια μονάδα έλξης με βαλβίδες. Ο σχεδιασμός περιλαμβάνει επίσης αρκετούς θαλάμους καύσης, ένα ακροφύσιο για την απελευθέρωση ενός ρεύματος πίδακα. Η βαλβίδα εισαγωγής κατασκευάζεται σε διάφορες διαμορφώσεις, διαφορετικής σχεδίασης και εξωτερικήςμυαλό. Μία από τις επιλογές είναι ορθογώνιες πλάκες τύπου περσίδας που τοποθετούνται σε πλαίσιο, ανοίγουν ή κλείνουν υπό πτώσεις πίεσης. Η δεύτερη, πιο συμπαγής έκδοση - μεταλλικά "πέταλα" τοποθετημένα σε κύκλο.
Υπάρχει μπουζί στον θάλαμο καύσης. Αυτό το στοιχείο παράγει μια σειρά από εκκενώσεις και αφού φτάσει στην επιθυμητή συγκέντρωση καυσίμου, το φορτίο αναφλέγεται. Δεδομένου ότι ο κινητήρας έχει μέτριο μέγεθος, τα ατσάλινα τοιχώματα της μονάδας θερμαίνονται εντατικά και μπορούν να ενεργοποιήσουν το μείγμα καυσίμου με τον ίδιο τρόπο όπως ένα κερί.
Αρχή λειτουργίας
Επειδή ένας παλλόμενος κινητήρας τζετ λειτουργεί σε κύκλους, έχει πολλούς βασικούς κύκλους. Μεταξύ αυτών:
- Διαδικασία πρόσληψης. Σε αυτό το στάδιο, η βαλβίδα εισαγωγής ανοίγει, ο εκκενωμένος αέρας εισέρχεται στον θάλαμο καύσης. Ταυτόχρονα μέσα από τα μπεκ μπαίνει καύσιμο με αποτέλεσμα να δημιουργείται ένα είδος φόρτισης καυσίμου.
- Το μείγμα που προκύπτει αναφλέγεται από ένα μπουζί, μετά από το οποίο παρατηρούνται αέρια υψηλής πίεσης. Κάτω από τη δράση τους, η βαλβίδα εισαγωγής είναι βουλωμένη.
- Περαιτέρω, τα προϊόντα της καύσης διοχετεύονται μέσω του ακροφυσίου, δημιουργώντας ώθηση πίδακα. Αυτό δημιουργεί ένα κενό στο θάλαμο καύσης. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται - η βαλβίδα εισαγωγής ανοίγει, περνώντας το επόμενο τμήμα αέρα.
Το καύσιμο παρέχεται από μπεκ με μηχανισμό βαλβίδας αντεπιστροφής. Όταν η πίεση στο θάλαμο καύσης μειωθεί, εισέρχεται η επόμενη δόση καυσίμου. Μετά την αύξηση της πίεσης, η παροχή σταματά. Πρέπει να σημειωθεί ότι στα μοντέλα αεροσκαφών χαμηλής ισχύος, τα ακροφύσιααπουσιάζουν και το σύστημα λειτουργεί σύμφωνα με το παραδοσιακό σχήμα του καρμπυρατέρ.
Σχεδιαστικά χαρακτηριστικά
Ο κινητήρας παλμικού τζετ, το σχέδιο και το διάγραμμα του οποίου φαίνονται παρακάτω, έχει μια βαλβίδα εισαγωγής μπροστά από τον θάλαμο καύσης. Αυτή είναι η κύρια διαφορά του από τα πιο κοντινά «αδέρφια» όπως το ramjet και το τζετ μοτέρ. Αυτό το τμήμα είναι υπεύθυνο για την πρόληψη της επιστροφής των προϊόντων καύσης, γεγονός που καθορίζει την κατεύθυνσή τους απευθείας στο ακροφύσιο. Οι ανταγωνιστικές ποικιλίες δεν χρειάζονται ιδιαίτερα βαλβίδες, αφού ο αέρας τροφοδοτείται αμέσως υπό πίεση με προσυμπίεση. Ένα τέτοιο «μικρό» είναι στην πραγματικότητα ένα τεράστιο πλεονέκτημα στη λειτουργία της εν λόγω μονάδας, όσον αφορά τη βελτίωση των θερμοδυναμικών χαρακτηριστικών.
Μια άλλη διαφορά είναι η κυκλική φύση της εργασίας. Για παράδειγμα, σε έναν κινητήρα turbojet, το καύσιμο καίγεται συνεχώς, γεγονός που εγγυάται ομοιόμορφη και ομοιόμορφη ώθηση. Σε ένα ramjet, οι κύκλοι παρέχουν ταλαντώσεις μέσα στη δομή. Για να διασφαλιστεί το μέγιστο πλάτος, απαιτείται συγχρονισμός δόνησης όλων των εξαρτημάτων. Αυτό το σημείο επιτυγχάνεται επιλέγοντας το βέλτιστο μήκος ακροφυσίου.
Ο κινητήρας παλμικού τζετ μπορεί να λειτουργεί σε χαμηλές ταχύτητες ή σε ανενεργή θέση απουσία εισερχόμενης ροής αέρα. Αυτό το πλεονέκτημα σε σχέση με την έκδοση άμεσης ροής είναι πολύ συζητήσιμο, καθώς απαιτείται αρχική επιτάχυνση για την εκτόξευση ενός πυραύλου ή αεροσκάφους υπό αυτές τις συνθήκες.
Ποικιλίες
Εκτός από την κανονική έκδοση του παλμικού εκτόξευσης με ευθεία και βαλβίδα εισόδου, υπάρχουν επίσης εκδόσεις χωρίς βαλβίδες και εκρήξεις.
Η πρώτη τροποποίηση δεν είναι εξοπλισμένη με βαλβίδα εισαγωγής. Αυτό οφείλεται στην ευπάθεια και τη γρήγορη φθορά του πρόσθετου εξαρτήματος. Σε αυτή την υλοποίηση, η διάρκεια ζωής του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής είναι μεγαλύτερη. Από σχεδίαση, η μονάδα είναι ένα σχήμα με τη μορφή του γράμματος U, τα άκρα του οποίου κατευθύνονται κατάντη της ώθησης του πίδακα (προς τα πίσω). Το κανάλι που είναι υπεύθυνο για την πρόσφυση είναι λίγο μεγαλύτερο. Ένας κοντός σωλήνας εισέρχεται στη ροή αέρα στον θάλαμο καύσης. Ως αποτέλεσμα της καύσης και της διαστολής των αερίων, μερικά από αυτά επιστρέφουν πίσω μέσω της υποδεικνυόμενης εισόδου. Μια τέτοια συσκευή καθιστά δυνατή την παροχή βελτιωμένου αερισμού του θαλάμου εργασίας. Δεν υπάρχει απώλεια φόρτισης καυσίμου μέσω της βαλβίδας εισαγωγής, η οποία δημιουργεί ένα μικρό "κέρδος" στην ελκτική προσπάθεια.
Το ramjet τύπου έκρηξης έχει σχεδιαστεί για να καίει ένα φορτίο καυσίμου μέσω της έκρηξης. Δηλαδή, σε σταθερό όγκο, εμφανίζεται μια απότομη αύξηση της πίεσης του μείγματος καυσίμου-αέρα στον θάλαμο καύσης. Σε αυτή την περίπτωση, ο όγκος αυξάνεται ξεκινώντας από τη στιγμή που τα αέρια κινούνται κατά μήκος του τμήματος του ακροφυσίου. Αυτή η λύση επιτρέπει την αύξηση της θερμικής απόδοσης. Επί του παρόντος, αυτή η διαμόρφωση κινητήρα δεν είναι σε λειτουργία, καθώς βρίσκεται στο στάδιο έρευνας και βελτιώσεων.
Πλεονεκτήματα
Η αρχή λειτουργίας ενός παλλόμενου κινητήρα τζετ, μαζί με την απλότητα του σχεδιασμού και το χαμηλό κόστος, είναι τα κύρια πλεονεκτήματα του εν λόγω συστήματος. Αυτά ταΗ ποιότητα οδήγησε στην εμφάνιση αυτών των κινητήρων σε στρατιωτικούς πυραύλους, ιπτάμενους στόχους και άλλα αντικείμενα όπου δεν είναι σημαντική η ανθεκτικότητα, αλλά η γρήγορη παράδοση του αεροσκάφους στον στόχο με την πιο απλοποιημένη διαμόρφωση του «κινητήρα». Οι λάτρεις της μοντελοποίησης αεροσκαφών εκτιμούν την εν λόγω τροποποίηση για τους ίδιους λόγους. Οι συμπαγείς, φθηνοί και ελαφροί κινητήρες είναι ιδανικοί για μοντέλα αεροσκαφών. Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι η δυνατότητα να φτιάξετε έναν στοιχειώδη παλλόμενο κινητήρα τζετ με τα χέρια σας.
Μειονεκτήματα
Μεταξύ των ελλείψεων υπάρχουν επίσης πολλά σημεία, συγκεκριμένα:
- υψηλός βαθμός θορύβου κατά τη λειτουργία;
- υπερβολική κατανάλωση καυσίμου;
- παρουσία υπολειμμάτων καυσίμου μετά τη χρήση;
- αυξημένη ευπάθεια της βαλβίδας εισαγωγής;
- όριο ταχύτητας.
Παρά όλα τα μειονεκτήματα, το ramjet στην κατηγορία του παραμένει σε υψηλή ζήτηση. Ένας τέτοιος κινητήρας είναι απαραίτητος για μία φορά εκκίνηση, ειδικά εάν δεν είναι πρακτικό να τοποθετήσετε ισχυρές και ακριβές εκδόσεις.
Μηχανή παλμικής έκρηξης DIY
Πρώτα πρέπει να δημιουργήσετε ένα σχέδιο με ανάπτυξη μελλοντικών λεπτομερειών. Αν θυμάστε τα βασικά της σχολικής γεωμετρίας και έχετε ελάχιστες δεξιότητες σχεδίασης, μπορείτε να πιάσετε τη δουλειά. Το απλούστερο σχήμα είναι οι κυλινδρικοί σωλήνες. Σχεδιάζονται ορθογώνια, η μία πλευρά των οποίων θα είναι ίση με το μήκος και η δεύτερη - με τη διάμετρο (πολλαπλασιάζεται επί 3, 14 - ο αριθμός "pi"). Κωνικές και κυλινδρικές ράβδοι μπορούν να πραγματοποιηθούν με εύρεσηαπαραίτητη καθοδήγηση σε οποιοδήποτε εγχειρίδιο σχεδίασης.
Το δεύτερο σημαντικό θέμα είναι η επιλογή του μετάλλου. Εναλλακτικά, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ανοξείδωτος χάλυβας ή χάλυβας χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα. Ας σταθούμε στη δεύτερη επιλογή, αφού είναι πιο εύκολη η επεξεργασία και η διαμόρφωση. Το ελάχιστο πάχος φύλλου είναι 0,6 mm. Σε αυτήν την περίπτωση, το μέγεθος ήταν 1 mm.
Προπαρασκευαστική διαδικασία
Προτού ξεκινήσετε να κατασκευάζετε έναν παλλόμενο κινητήρα τζετ με τα χέρια σας, πρέπει να καθαρίσετε τα κενά λαμαρίνας από τη σκουριά και τη σκόνη. Για αυτό, ένας τυπικός μύλος είναι αρκετά κατάλληλος. Για την ασφάλειά σας, φοράτε γάντια καθώς οι άκρες των σεντονιών είναι αιχμηρές και γεμάτες γρέζια.
Πριν ξεκινήσετε την κύρια εργασία, πρέπει να προετοιμάσετε σχέδια και πρότυπα από χαρτόνι εξαρτημάτων σε πλήρες μέγεθος. Για να αποκτήσετε ακριβή διαμόρφωση και διαστάσεις, τα περιγράμματα σκιαγραφούνται με μόνιμο μαρκαδόρο. Δεν συνιστάται ιδιαίτερα η κοπή των κοπτικών με μηχανή συγκόλλησης, όσο μοντέρνα κι αν είναι. Το γεγονός είναι ότι τα μέρη που λαμβάνονται με αυτόν τον τρόπο είναι πολύ κακά συγκολλημένα στις άκρες. Συνιστάται η χρήση ηλεκτρικών ψαλιδιών μετάλλων για το σκοπό αυτό, καθώς στη χειροκίνητη έκδοση υπάρχει μεγάλος κίνδυνος κάμψης των άκρων των τεμαχίων. Πρέπει να κόψετε προσεκτικά, στερεώνοντας με ασφάλεια το επεξεργασμένο πρότυπο με σφιγκτήρα ή άλλη κατάλληλη μέθοδο.
Κύρια Σκηνή
Όταν φτιάχνετε έναν παλμικό κινητήρα στο σπίτι, να θυμάστε ότι οι σωλήνες σταθερής διαμέτρου είναι εύκολο να σχηματιστούν ότανβοήθεια ενός μεγαλύτερου αναλόγου. Είναι πολύ πιθανό να πραγματοποιήσετε τη λειτουργία με τα χέρια σας λόγω της αρχής του μοχλού, μετά την οποία οι άκρες του τεμαχίου εργασίας επεξεργάζονται με σφυρί, λυγίζοντας τους στην επιθυμητή κατάσταση. Είναι επιθυμητό τα άκρα να σχηματίζουν ένα επίπεδο όταν ενώνονται, γεγονός που θα βελτιώσει την τοποθέτηση της συγκόλλησης. Είναι πιο δύσκολο να λυγίσετε φύλλα σε έναν σωλήνα, θα χρειαστείτε ένα λυγιστή ή κυλίνδρους. Αυτό το επαγγελματικό εργαλείο δεν είναι για όλους. Τα Yews μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εναλλακτική λύση.
Μια σημαντική και επίπονη στιγμή είναι η συγκόλληση ενός λεπτού φύλλου μετάλλου. Εδώ θα απαιτηθούν ειδικές δεξιότητες, ειδικά εάν χρησιμοποιείται χειροκίνητη συγκόλληση τόξου στη διαδικασία. Είναι καλύτερο για τους αρχάριους να μην προσπαθήσουν να πειραματιστούν (η παραμικρή υπερέκθεση του ηλεκτροδίου σε ένα σημείο οδηγεί στο κάψιμο μιας τρύπας). Επιπλέον, οι φυσαλίδες μπορούν να εισχωρήσουν στην περιοχή της ραφής, η οποία στη συνέχεια εγγυάται διαρροή. Είναι καλύτερο να τρίψετε τη ραφή σε ένα ελάχιστο πάχος, το οποίο θα σας επιτρέψει να δείτε αμέσως το "πάντρεμα" με γυμνό μάτι. Τα κωνικά τμήματα κάμπτονται με το χέρι, τσακίζοντας το στενό άκρο του τεμαχίου εργασίας γύρω από τον σωλήνα μικρής διαμέτρου, καταβάλλοντας μεγαλύτερη προσπάθεια από το φαρδύ τμήμα.
Συστάσεις
Γνωρίζοντας πώς να φτιάξετε μόνοι σας έναν κινητήρα παλμικού τζετ, μπορείτε να τον χρησιμοποιήσετε σε μοντέλα αεροσκαφών ή για να επιταχύνετε ένα skateboard. Οι έμπειροι χρήστες συνιστούν, για να αποκτήσετε τη βέλτιστη σύνθεση του μείγματος καυσίμου, να τροφοδοτήσετε πρώτα αέριο στον κινητήρα, γεμίζοντας πλήρως τον θάλαμο καύσης με αυτό. Τότε ενεργοποιείται ο σπινθήρας ανάφλεξης. Ο αέρας παρέχεται τελευταίος, αφού φτάσειβέλτιστη συγκέντρωση όλων των εξαρτημάτων - η εκκίνηση βρίσκεται σε εξέλιξη.
