Proudový pulzující motor: provozní princip, zařízení a aplikace

Proudový pulzující motor je druh pohonných jednotek pracujících na principu míchání vzduchové a reaktivní pulzující síly. Uvedené motory lze snadno rozpoznat podle charakteristického silného zvuku. Mezi výhody oproti analogům patří extrémně zjednodušená konstrukce a malá hmotnost. Zvažte další vlastnosti agregátů.

Historie stvoření

První vývoj pulzujícího proudového motoru (ramjet) je oficiálně datován do druhé poloviny 19. století. V 60. letech získali dva vynálezci, odděleně od sebe, patenty na nový design pohonu. Vývoj Teleshova N. A. a Charles de Voilier na toto období měl jen málo zájem. Ale na začátku 20. století na nich všimnout si němečtí inženýři, kteří hledali slušnou alternativu k pístovým pohonným jednotkám.

Během druhé světové války bylo německé letectvo doplněno o letadlo typu FAA, které bylo vybaveno RAMJETEM. Navzdory skutečnosti, že uvedený prvek byl v technických parametrech nižší než pístové variace, byl populární. Tato skutečnost je způsobena jednoduchostí designu a levností. Ve známé historii to byl jediný případ, kdy byly podobné motory použity k vybavení letadel v sériovém měřítku.

Pokusy o zlepšení

Po skončení války zůstal proudový pulzující motor nějakou dobu ve vývoji vojenského směru. Byl použit jako pohon pro rakety vzduch-země. Nízká účinnost, slabá počáteční rychlost a potřeba přetaktování při spuštění-důvody, které se staly klíčovými při dalším snižování pozic RAMJETU na nulu.

Uvedený typ motoru se v poslední době začal znovu zajímat o inženýry a amatéry. Objevuje se nový vývoj, další schémata vylepšení. Je možné, že aktualizované úpravy se znovu objeví ve vybavení vojenského letectví. Praktickou aplikací je dnes simulace prototypů raket a letadel pomocí moderních konstrukčních materiálů.

Zařízení proudového pulzujícího motoru

Dotyčná jednotka je dutina otevřená na obou stranách. Na vstupu je namontován přívod vzduchu, na zadní straně je trakční blok s ventily. Součástí konstrukce je také několik spalovacích komor, tryska pro uvolnění proudového proudu. Vstupní ventil je vyroben v několika konfiguracích odlišných v uspořádání a vzhledu. Jednou z možností jsou obdélníkové desky typu žaluzie, které jsou připevněny k rámu, otevřené nebo uzavřené pod tlakovými rozdíly. Druhou, kompaktnější verzí jsou kovové "okvětní lístky" umístěné v kruhu.

Ve spalovacím prostoru je k dispozici zapalovací svíčka. Tento prvek produkuje řadu výbojů a po dosažení požadované koncentrace paliva se náboj vznítí. Protože motor má skromné rozměry, ocelové stěny jednotky se intenzivně zahřívají, jsou schopny aktivovat palivovou směs analogicky se svíčkou.

Princip práce

Protože proudový pulzující motor běží cyklicky, má několik základních pruhů. Mezi nimi:

1. Proces sání. V tomto okamžiku se otevře vstupní ventil, do spalovací komory vstupuje vybitý vzduch. Synchronně, přes trysky, vstupuje palivo, v důsledku čehož se vytváří zvláštní palivový náboj.
2. Výsledná směs je zapálena jiskrou zapalovací svíčky, po které je pozorována tvorba vysokotlakých plynů. Pod jejich působením je sací ventil ucpaný.
3. Dále jsou produkty spalování vyfukovány tryskou a vytvářejí reaktivní tah. V tomto případě se ve spalovacím prostoru získá výboj. Postup se opakuje – vstupní ventil se otevře a propustí další část vzduchu.

Palivo je dodáváno pomocí vstřikovačů zpětného ventilu. Při snižování tlaku v spalovací komoře je podána další dávka paliva Gorenje. Po zvýšení tlaku se přívod zastaví. Stojí za zmínku, že u leteckých modelů s nízkým výkonem nejsou žádné trysky a systém pracuje podle tradičního karburátorového schématu.

Konstrukční prvky

Pulzující proudový motor, jehož výkres a provozní schéma jsou uvedeny níže, má před spalovací komorou sací ventil. To je jeho hlavní rozdíl od nejbližších "bratří" typu přímého a proudového motoru. Uvedená část je zodpovědná za zabránění návratu spalin, což určuje jejich směr přímo do trysky. Konkurenční odrůdy nepotřebují ventily, protože vzduch je okamžitě přiváděn pod tlakem před kompresí. Taková "maličkost" je ve skutečnosti obrovským plusem v práci dotyčné jednotky, pokud jde o zlepšení termodynamických charakteristik.

Dalším rozdílem je cyklická práce. Například v turbodmychadle se palivo spaluje nepřetržitě, což zaručuje rovnoměrný a rovnoměrný tah. The ramjet cykly zajišťují oscilace uvnitř konstrukce. Aby byla zaručena maximální amplituda, je nutná synchronizace vibrací všech částí. Tohoto bodu je dosaženo výběrem optimální délky trysky.

Proudový pulzující motor je schopen fungovat při nízkých rychlostech nebo v neaktivní poloze při absenci proti proudu vzduchu. Tato výhoda oproti přímé verzi je velmi kontroverzní, protože k odpálení rakety nebo letadla za uvedených podmínek je nutné počáteční zrychlení.

Druhy

Kromě obvyklé verze pulzujícího vzduchového proudového motoru s přímým a vstupním ventilem existují i odrůdy bez ventilu a detonace.

První modifikace není vybavena vstupním ventilem. To je způsobeno zranitelností a rychlým opotřebením další části. V této variantě životnost pohonné jednotky více. Konstrukčně je jednotka ve formě písmene U, jehož konce jsou směrovány proudem proudového tahu (dozadu). Kanál, který je zodpovědný za tah, je o něco delší. Krátké potrubí přivádí proud vzduchu do spalovacího prostoru. V důsledku spalování a expanze plynů část z nich se vrací zpět přes zadaný vstup. Takové zařízení umožňuje lepší ventilaci pracovní komory. V tomto případě nedochází ke ztrátě palivového náboje vstupním ventilem, což vytváří malé" zvýšení " tažné síly.

Detonační ramjet je zaměřen na spalování náboje paliva detonací. To znamená, že při konstantním objemu dochází ve spalovacím prostoru k prudkému zvýšení tlaku směsi paliva a vzduchu. V tomto případě se objem zvyšuje od okamžiku pohybu plynů podél trysky. Toto řešení umožňuje zvýšit tepelný koeficient účinnosti. V současné době není taková konfigurace motorů provozována během fáze výzkumu a zdokonalování.

Plus

Princip činnosti proudového pulzujícího motoru spolu s jednoduchostí konstrukce a nízkými náklady jsou hlavními výhodami dotyčného systému. Tyto vlastnosti vedly ke vzniku těchto motorů na vojenských raketách, létajících cílech a dalších objektech, kde není důležitá trvanlivost, ale rychlé dodání letounu k cíli s co nejjednodušší konfigurací "motoru". Milovníci modelování letadel oceňují dotyčnou modifikaci ze stejných důvodů. Kompaktní, levné a lehké motory jsou skvělé pro letecké modely. Dalším plusem je možnost výroby elementárního pulzujícího vzduchového proudového motoru vlastníma rukama.

Minus

Mezi nedostatky je také mnoho bodů, a to:

• vysoký stupeň hlučnosti v provozním stavu;
• nadměrná spotřeba paliva;
• přítomnost zbytků paliva po použití;
• zvýšená zranitelnost vstupního ventilu;
• omezení rychlostního režimu.

Navzdory všem nevýhodám zůstává ramjet ve svém segmentu velmi žádaný. Takový motor je nezbytný pro jednorázové starty, zejména pokud není vhodné namontovat výkonné a drahé verze.

Detonační pulzující proudový motor s vlastními rukama

Nejprve musíte vytvořit výkres se skenováním budoucích částí. Pokud si pamatujete základy školní geometrie a máte minimální dovednosti v kreslení, můžete začít pracovat. Nejjednodušší schéma-válcové trubky. Jsou nakresleny obdélníky, jedna strana, která bude se rovnat délce a druhá-průměr (vynásobený 3,14-číslo"Pi"). Kuželové a válcové výstružníky lze provést nalezením nezbytných doporučení v jakékoli příručce pro kreslení.

Druhou důležitou otázkou je výběr kovu. Alternativně můžete použít nerezovou ocel nebo nízkouhlíkovou černou ocel. Zaměříme se na druhou možnost, protože je snazší zpracovat a tvarovat. Tloušťka plechu je minimálně 0,6 mm. V uvedeném případě byla Velikost 1 mm.

Přípravný proces

Než začnete stavět pulzující proud motor vlastníma rukama, je nutné vyčistit plechové polotovary od rzi a prachu. K tomu je docela vhodná standardní bruska. Bojte se o bezpečnost – noste rukavice, protože okraje listů jsou ostré a plné otřepů.

Před zahájením hlavních prací musíte připravit výkresy a kartonové šablony dílů v životní velikosti. Pro přesnou konfiguraci a rozměry jsou obrysy zakroužkovány permanentní značkou. Důrazně se nedoporučuje řezat výstružníky pomocí svařovacího stroje, jakkoli je moderní. Faktem je, že takto získané díly jsou na okrajích velmi špatně svařeny. Pro tento účel je vhodné použít elektrické nůžky na kov, protože v ruční verzi existuje velké riziko ohýbání okrajů obrobků. Je nutné řezat opatrně, bezpečně upevnit zpracovanou šablonu svorkou nebo jiným vhodným způsobem.

Hlavní fáze

Při výrobě proudového pulzujícího motoru doma nezapomeňte, že trubky s pevným průměrem lze snadno vytvořit pomocí většího analogu. Je docela možné provést operaci rukama kvůli principu páky, po kterém jsou okraje obrobku ošetřeny paličkou a ohýbají je do požadovaného stavu. Je žádoucí, aby konce při spojování tvořily rovinu, což zlepší umístění svaru. Je obtížnější ohýbat listy v trubce, budete potřebovat ohýbačku listů nebo válečky. Tento profesionální nástroj není zdaleka každý. Alternativně je povoleno použití tisů.

Důležitým a pečlivým bodem je svařování tenkého plechu z kovu. Zde budou vyžadovány speciální dovednosti, zejména pokud se v procesu používá ruční obloukové svařování. Je lepší, aby se začátečníci nepokusili experimentovat (nejmenší přeexponování elektrody v jednom bodě vede k vypálení díry). Kromě toho se do oblasti švu mohou dostat bubliny, což následně zaručuje únik. Nejlépe proveďte broušení švu na minimální tloušťku, což vám umožní okamžitě vidět "manželství" pouhým okem. Kuželové segmenty se ohýbají ručně, krimpují úzký konec obrobku kolem trubky s malým průměrem a vyvíjejí větší sílu než široká část.

Doporučení

Když víte, jak si vyrobit proudový pulzující motor sami, můžete jej použít na leteckých modelech nebo k urychlení bruslařské desky. Zkušení uživatelé doporučují, aby získali optimální složení palivové směsi, nejprve přiváděli plyn do motoru a zcela jej naplnili spalovací komorou. Poté aktivujte zapalovací jiskru. V neposlední řadě je přiváděn vzduch, po dosažení optimální koncentrace všech složek se spustí.