Pulzný prúdový motor je druh pohonnej jednotky, ktorá funguje na princípe miešania vzduchu a pulznej prúdovej sily. Tieto motory sú ľahko rozpoznateľné podľa ich charakteristického silného zvuku. Medzi výhody oproti analógom patrí extrémne zjednodušený dizajn a nízka hmotnosť. Zostávajúce vlastnosti agregátov zvážime nižšie.
História stvorenia
Prvý vývoj pulzného prúdového motora (náporového motora) sa oficiálne datuje do druhej polovice 19. storočia. V 60. rokoch získali dvaja vynálezcovia okrem seba patenty na nový dizajn vrtúľ. Vývoj Teleshov N. A. a Charles de Voilier v tom období nikoho nezaujímal. Na začiatku 20. storočia im však venovali pozornosť nemeckí inžinieri, ktorí hľadali dôstojnú alternatívu k piestovým pohonným jednotkám.
Počas druhej svetovej vojny bolo nemecké letectvo doplnené leteckým projektilom typu FAA, ktorývybavený náporom. Napriek tomu, že špecifikovaný prvok bol v technických parametroch horší ako variácie piestov, bol populárny. Táto skutočnosť je spôsobená jednoduchosťou dizajnu a nízkymi nákladmi. V známej histórii to bol jediný prípad, kedy boli takéto motory použité na vybavenie lietadiel v sériovom meradle.
Pokusy o zlepšenie
Po skončení vojny zostal pulzný prúdový motor ešte nejaký čas vo vojenskom vývoji. Používal sa ako vrtuľa pre rakety vzduch-zem. Nízka účinnosť, nízka rýchlosť štartu a potreba zrýchlenia pri štarte sú dôvody, ktoré sa stali kľúčovými pri ďalšom znižovaní polohy náporového lietadla na nulu.
Tento typ motora nedávno opäť začal zaujímať inžinierov a amatérov. Existuje nový vývoj, iné schémy zlepšovania. Je celkom možné, že aktualizované úpravy sa opäť objavia vo výzbroji vojenského letectva. Jeho praktickou aplikáciou je dnes modelovanie prototypov rakiet a lietadiel pomocou moderných konštrukčných materiálov.
Zariadenie s pulzujúcim prúdovým motorom
Uvažovaná jednotka je dutina otvorená na oboch stranách. Na vstupe je namontovaný prívod vzduchu, za ním je hnacia jednotka s ventilmi. Konštrukcia obsahuje aj niekoľko spaľovacích komôr, trysku na vypúšťanie prúdového prúdu. Vstupný ventil sa vyrába v niekoľkých konfiguráciách, ktoré sa líšia dizajnom a vonkajšímimyseľ. Jednou z možností sú pravouhlé lamelové dosky, ktoré sú namontované na ráme, otvárajú alebo zatvárajú pri poklese tlaku. Druhá, kompaktnejšia verzia - kovové "okvetné lístky" umiestnené v kruhu.
V spaľovacej komore je zapaľovacia sviečka. Tento prvok vytvára sériu výbojov a po dosiahnutí požadovanej koncentrácie paliva sa náplň zapáli. Keďže motor má skromnú veľkosť, oceľové steny agregátu sa intenzívne zahrievajú a sú schopné aktivovať palivovú zmes rovnakým spôsobom ako sviečka.
Princíp činnosti
Pretože pulzujúci prúdový motor pracuje v cykloch, má niekoľko základných cyklov. Medzi nimi:
- Prijímací proces. V tomto štádiu sa vstupný ventil otvára, vypúšťaný vzduch vstupuje do spaľovacej komory. Súčasne cez dýzy vstupuje palivo, v dôsledku čoho sa vytvára druh palivovej náplne.
- Výsledná zmes sa zapáli zapaľovacou sviečkou, po ktorej sa pozorujú plyny pod vysokým tlakom. Pri ich pôsobení je vstupný ventil upchatý.
- Splodiny spaľovania sú ďalej vyfukované cez trysku, čím sa vytvára prúdový ťah. To vytvára vákuum v spaľovacej komore. Postup sa zopakuje - otvorí sa vstupný ventil a prejde ďalšia časť vzduchu.
Palivo je dodávané vstrekovačmi s mechanizmom spätného ventilu. Keď sa tlak v spaľovacej komore zníži, nastúpi ďalšia dávka paliva. Po zvýšení tlaku sa prívod zastaví. Treba poznamenať, že na modeloch lietadiel s nízkym výkonom sú tryskychýbajú a systém funguje podľa tradičnej schémy karburátora.
Dizajnové funkcie
Pulzný prúdový motor, ktorého nákres a schéma je uvedený nižšie, má pred spaľovacou komorou sací ventil. To je jeho hlavný rozdiel od najbližších „bratov“, akými sú náporový a prúdový motor. Táto časť je zodpovedná za zabránenie návratu produktov spaľovania, čo určuje ich smer priamo do trysky. Konkurenčné odrody zvlášť nepotrebujú ventily, pretože vzduch je okamžite privádzaný pod tlakom s predbežným stlačením. Takáto „drobnosť“je vlastne obrovským plusom pri prevádzke predmetnej jednotky, čo sa týka zlepšenia termodynamických charakteristík.
Ďalším rozdielom je cyklický charakter práce. Napríklad v prúdovom motore sa palivo spaľuje nepretržite, čo zaručuje rovnomerný a rovnomerný ťah. V náporovom zariadení cykly poskytujú oscilácie v rámci konštrukcie. Aby bola zaručená maximálna amplitúda, je potrebná synchronizácia vibrácií všetkých častí. Tento bod sa dosiahne výberom optimálnej dĺžky trysky.
Pulzný prúdový motor je schopný pracovať pri nízkych rýchlostiach alebo v nečinnej polohe pri absencii prichádzajúceho prúdu vzduchu. Táto výhoda oproti verzii s priamym prúdom je veľmi diskutabilná, pretože na odpálenie rakety alebo lietadla za týchto podmienok je potrebné počiatočné zrýchlenie.
Odrody
Okrem bežnej verzie pulznej trysky s priamym a vstupným ventilom existujú aj bezventilové a detonačné verzie.
Prvá modifikácia nie je vybavená vstupným ventilom. Je to spôsobené zraniteľnosťou a rýchlym opotrebovaním prídavnej časti. V tomto uskutočnení je životnosť elektrárne dlhšia. Konštrukčne má jednotka tvar písmena U, ktorého konce smerujú po prúde prúdu (dozadu). Kanál, ktorý je zodpovedný za trakciu, je o niečo dlhší. Krátke potrubie vstupuje do prúdu vzduchu do spaľovacej komory. V dôsledku spaľovania a expanzie plynov sa časť z nich vracia späť cez označený vstup. Takéto zariadenie umožňuje zabezpečiť lepšie vetranie pracovnej komory. Nedochádza k žiadnej strate náplne paliva cez sací ventil, čo vytvára mierny "nárast" pri ťahovej námahe.
Nápor detonačného typu je navrhnutý tak, aby spálil nálož paliva prostredníctvom detonácie. To znamená, že pri konštantnom objeme dochádza v spaľovacej komore k prudkému zvýšeniu tlaku zmesi paliva a vzduchu. V tomto prípade sa objem zvyšuje od okamihu, keď sa plyny pohybujú pozdĺž časti dýzy. Toto riešenie umožňuje zvýšiť tepelnú účinnosť. V súčasnosti táto konfigurácia motora nie je v prevádzke a je v štádiu výskumu a vylepšení.
Pros
Princíp činnosti prúdového pulzného motora spolu s jednoduchosťou konštrukcie a nízkou cenou sú hlavnými výhodami daného systému. Títokvalita viedla k tomu, že sa tieto motory objavili na vojenských raketách, lietajúcich cieľoch a iných objektoch, kde nie je dôležitá životnosť, ale rýchle dodanie lietadla do cieľa s čo najjednoduchšou konfiguráciou „motora“. Fanúšikovia leteckého modelárstva oceňujú predmetnú úpravu z rovnakých dôvodov. Kompaktné, lacné a ľahké motory sú skvelé pre modely lietadiel. Ďalším plusom je možnosť vyrobiť si elementárny pulzujúci prúdový motor vlastnými rukami.
Nevýhody
Medzi nedostatkami je aj veľa bodov, konkrétne:
- vysoký stupeň hluku pri prevádzke;
- nadmerná spotreba paliva;
- prítomnosť zvyškov paliva po použití;
- zvýšená zraniteľnosť vstupného ventilu;
- rýchlostný limit.
Napriek všetkým nevýhodám je ramjet vo svojom segmente stále veľmi žiadaný. Takýto motor je nevyhnutný pre jednorazové uvedenie na trh, najmä ak je nepraktické namontovať výkonné a drahé verzie.
Urob si sám detonačný pulzný prúdový motor
Najprv musíte vytvoriť kresbu s rozpracovaním budúcich detailov. Ak si pamätáte základy školskej geometrie a máte minimálne zručnosti v kreslení, môžete sa pustiť do práce. Najjednoduchšou schémou sú valcové rúry. Nakreslia sa obdĺžniky, ktorých jedna strana sa bude rovnať dĺžke a druhá priemeru (vynásobené 3, 14 - číslo "pi"). Kužeľové a valcové výstružníky je možné vykonávať nájdenímpotrebné pokyny v akomkoľvek návode na kreslenie.
Druhou dôležitou otázkou je výber kovu. Alternatívne možno použiť nehrdzavejúcu oceľ alebo nízkouhlíkovú oceľ. Zastavme sa pri druhej možnosti, pretože je ľahšie spracovateľná a tvarovateľná. Minimálna hrúbka plechu je 0,6 mm. V tomto prípade bola veľkosť 1 mm.
Prípravný proces
Skôr než začnete vlastnými rukami stavať pulzujúci prúdový motor, musíte plechové prírezy očistiť od hrdze a prachu. Na to je celkom vhodná štandardná brúska. Pre svoju bezpečnosť noste rukavice, pretože okraje dosiek sú ostré a plné ostrapov.
Pred začatím hlavnej práce si musíte pripraviť výkresy a kartónové šablóny dielov v plnej veľkosti. Na získanie presnej konfigurácie a rozmerov sú obrysy vyznačené trvalou značkou. Dôrazne sa neodporúča rezať výstružníky pomocou zváracieho stroja, bez ohľadu na to, aký moderný môže byť. Faktom je, že takto získané diely sú na okrajoch veľmi zle zvarené. Na tento účel sa odporúča použiť elektrické nožnice na kov, pretože v manuálnej verzii existuje vysoké riziko ohnutia hrán obrobkov. Musíte rezať opatrne a bezpečne upevniť spracovanú šablónu pomocou svorky alebo inej vhodnej metódy.
Hlavná fáza
Pri domácej výrobe pulzného prúdového motora nezabudnite, že rúry s pevným priemerom sa dajú ľahko tvarovať, keďpomocou väčšieho analógu. Operáciu je celkom možné vykonať rukami vďaka princípu páky, po ktorom sa okraje obrobku spracujú paličkou a ohýbajú sa do požadovaného stavu. Je žiaduce, aby konce pri spojení tvorili rovinu, čo zlepší umiestnenie zvaru. Je ťažšie ohýbať plechy do potrubia, budete potrebovať ohýbačku alebo valčeky. Tento profesionálny nástroj nie je pre každého. Alternatívne môžu byť použité tisy.
Dôležitým a starostlivým momentom je zváranie tenkého plechu. Tu budú potrebné špeciálne zručnosti, najmä ak sa v procese používa ručné oblúkové zváranie. Pre začiatočníkov je lepšie nepokúšať sa experimentovať (najmenšie preexponovanie elektródy v jednom bode vedie k vypáleniu diery). Okrem toho sa do oblasti švu môžu dostať bubliny, čo následne zaručuje netesnosť. Najlepšie je obrúsiť šev na minimálnu hrúbku, čo vám umožní okamžite vidieť „manželstvo“voľným okom. Kužeľové segmenty sa ohýbajú ručne, čím sa úzky koniec obrobku ohýba okolo rúrky s malým priemerom, čo vynakladá väčšie úsilie ako pri širokej časti.
Odporúčania
Keďže viete, ako si sami vyrobiť pulzný prúdový motor, môžete ho použiť na modeloch lietadiel alebo na zrýchlenie skateboardu. Skúsení používatelia odporúčajú, aby na dosiahnutie optimálneho zloženia palivovej zmesi najskôr priviedli plyn do motora a úplne ním naplnili spaľovaciu komoru. Potom sa aktivuje zapaľovacia iskra. Vzduch je dodávaný ako posledný, po dosiahnutíoptimálna koncentrácia všetkých komponentov – spúšťa sa.
