Импулсният реактивен двигател е вид захранващ агрегат, който работи на принципа на смесване на въздух и импулсна сила. Тези двигатели са лесно разпознаваеми по характерния си силен звук. Сред предимствата пред аналозите са изключително опростен дизайн и ниско тегло. Ще разгледаме останалите характеристики на агрегатите по-долу.
История на създаването
Първите разработки на импулсния реактивен двигател (ramjet) са официално датирани от втората половина на 19-ти век. През 60-те години двама изобретатели, отделно един от друг, получават патенти за нов дизайн на витла. Развитието на Телешов Н. А. и Шарл дьо Воалие за този период не представляваше голям интерес за никого. Но в началото на 20-ти век немските инженери обърнаха внимание на тях, които търсеха достойна алтернатива на буталните силови агрегати.
По време на Втората световна война германската авиация е попълнена със самолетен снаряд от типа на FAA, койтооборудван с ramjet. Въпреки факта, че посоченият елемент беше по-нисък по технически параметри на вариациите на буталата, той беше популярен. Този факт се дължи на простотата на дизайна и ниската цена. В известната история това е единственият случай, когато такива двигатели са били използвани за оборудване на самолети в сериен мащаб.
Опити за подобряване
След края на войната импулсният реактивен двигател остава във военно развитие за известно време. Използван е като пропелер за ракети въздух-земя. Ниската ефективност, ниската скорост на изстрелване и необходимостта от ускорение при изстрелване са причините, които се превърнаха в ключови за по-нататъшното намаляване на позицията на ПВРД до нула.
Този тип двигатели напоследък отново започнаха да интересуват инженери и аматьори. Има нови разработки, други схеми за подобрение. Напълно възможно е актуализираните модификации отново да се появят в оборудването на военната авиация. Неговото практическо приложение днес е моделирането на прототипи на ракети и самолети с помощта на съвременни конструктивни материали.
Устройство с пулсиращ реактивен двигател
Разглежданата единица е кухина, отворена от двете страни. На входа е монтиран въздухозаборник, зад него е тягов агрегат с клапани. Конструкцията включва и няколко горивни камери, дюза за освобождаване на струйна струя. Входният клапан се произвежда в няколко конфигурации, различни по дизайн и външен видум. Една от опциите са правоъгълни ламелни плочи, които се монтират върху рамка, отварят се или затварят при спад на налягането. Втората, по-компактна версия - метални "венчелистчета", поставени в кръг.
В горивната камера има запалителна свещ. Този елемент произвежда серия от разряди и след достигане на желаната концентрация на гориво, зарядът се запалва. Тъй като двигателят има скромен размер, стоманените стени на модула се нагряват интензивно и могат да активират горивната смес по същия начин като свещ.
Принцип на работа
Тъй като пулсиращият реактивен двигател работи на цикли, той има няколко основни цикъла. Сред тях:
- Процес на прием. На този етап входящият клапан се отваря, изпусканият въздух навлиза в горивната камера. Едновременно с това през дюзите влиза гориво, в резултат на което се създава своеобразен горивен заряд.
- Получената смес се запалва от запалителна свещ, след което се наблюдават газове с високо налягане. Под тяхното действие входящият клапан е запушен.
- Освен това продуктите от горенето се издухват през дюзата, създавайки реактивна тяга. Това създава вакуум в горивната камера. Процедурата се повтаря - входящият клапан се отваря, пропускайки следващата порция въздух.
Горивото се доставя от инжектори с механизъм за възвратен клапан. Когато налягането в горивната камера намалее, постъпва следващата доза гориво. След повишаване на налягането подаването спира. Трябва да се отбележи, че на моделите на самолети с ниска мощност, дюзителипсват и системата работи по традиционната схема на карбуратора.
Дизайн характеристики
Импулсният реактивен двигател, чийто чертеж и диаграма са показани по-долу, има всмукателен клапан пред горивната камера. Това е основната му разлика от най-близките "братя" като ramjet и реактивен двигател. Тази част е отговорна за предотвратяването на връщането на продуктите от горенето, което определя посоката им директно в дюзата. Конкурентните сортове не се нуждаят особено от клапани, тъй като въздухът се подава незабавно под налягане с предварително компресиране. Такава „дреболия“всъщност е огромен плюс в работата на въпросния блок, що се отнася до подобряването на термодинамичните характеристики.
Друга разлика е цикличният характер на работата. Например, в турбореактивен двигател горивото се изгаря непрекъснато, което гарантира равномерна и равномерна тяга. В ramjet циклите осигуряват трептения в структурата. За да се гарантира максимална амплитуда, е необходима синхронизация на вибрациите на всички части. Тази точка се постига чрез избор на оптимална дължина на дюзата.
Импулсният реактивен двигател е в състояние да работи при ниски скорости или в неактивно положение при отсъствие на настъпващ въздушен поток. Това предимство пред версията с директен поток е много спорно, тъй като е необходимо първоначално ускорение за изстрелване на ракета или самолет при тези условия.
Разновидности
В допълнение към обикновената версия на импулсната струя с прав и входящ клапан, има и безклапанни и детонационни версии.
Първата модификация не е оборудвана с входящ клапан. Това се дължи на уязвимостта и бързото износване на допълнителната част. В това изпълнение експлоатационният живот на електроцентралата е по-дълъг. По конструкция агрегатът е с форма под формата на буквата U, чиито краища са насочени надолу по течението на реактивната тяга (назад). Каналът, който отговаря за сцеплението, е малко по-дълъг. Къса тръба влиза във въздушния поток в горивната камера. В резултат на изгарянето и разширяването на газовете част от тях се връщат обратно през посочения вход. Такова устройство позволява да се осигури подобрена вентилация на работната камера. Няма загуба на зареждане на гориво през входящия клапан, което създава леко "увеличение" на теглителното усилие.
Детонационният тип ramjet е проектиран да изгаря заряд от гориво чрез детонация. Тоест при постоянен обем в горивната камера се наблюдава рязко повишаване на налягането на сместа гориво-въздух. В този случай обемът се увеличава от момента, в който газовете се движат по дюзата. Това решение позволява да се повиши топлинната ефективност. В момента тази конфигурация на двигателя не е в експлоатация, тъй като е на етап проучване и подобрения.
Професионалисти
Принципът на работа на реактивен пулсиращ двигател, заедно с простотата на дизайна и ниската цена, са основните предимства на въпросната система. Тезикачеството доведе до появата на тези двигатели на военни ракети, летящи цели и други обекти, където не е важна издръжливостта, а бързата доставка на самолета до целта с най-опростената конфигурация на „двигателя“. Феновете на авиомоделизма оценяват въпросната модификация по същите причини. Компактните, евтини и леки двигатели са чудесни за модели на самолети. Друг плюс е възможността да направите елементарен пулсиращ реактивен двигател със собствените си ръце.
Против
Сред недостатъците има и много точки, а именно:
- висока степен на шум при работа;
- прекомерен разход на гориво;
- наличие на остатъци от гориво след употреба;
- повишена уязвимост на входящия клапан;
- ограничение на скоростта.
Въпреки всички недостатъци, ramjet в своя сегмент остава в голямо търсене. Такъв мотор е незаменим за еднократни изстрелвания, особено ако е непрактично да се монтират мощни и скъпи версии.
Направи си сам детонационен импулсен реактивен двигател
Първо трябва да създадете чертеж с развитие на бъдещи детайли. Ако си спомняте основите на училищната геометрия и имате минимални умения за рисуване, можете да започнете работа. Най-простата схема са цилиндрични тръби. Начертават се правоъгълници, едната страна на които ще бъде равна на дължината, а втората - на диаметъра (умножена по 3, 14 - числото "пи"). Конични и цилиндрични райбери могат да бъдат изпълнени чрез намираненеобходими насоки във всяко ръководство за рисуване.
Вторият важен въпрос е изборът на метал. Като алтернатива може да се използва неръждаема стомана или стомана с ниско съдържание на сажди. Нека се спрем на втория вариант, тъй като е по-лесен за обработка и оформяне. Минималната дебелина на листа е 0,6 мм. В този случай размерът е 1 мм.
Подготвителен процес
Преди да започнете да изграждате пулсиращ реактивен двигател със собствените си ръце, трябва да почистите заготовките от ламарина от ръжда и прах. За това е доста подходяща стандартна мелница. За вашата безопасност носете ръкавици, тъй като ръбовете на чаршафите са остри и пълни с неравности.
Преди да започнете основната работа, трябва да подготвите чертежи и картонени шаблони на части в пълен размер. За да се получи точна конфигурация и размери, контурите се очертават с перманентен маркер. Крайно не се препоръчва да режете райберите със заваръчна машина, колкото и модерна да е тя. Факт е, че получените по този начин части са много лошо заварени по краищата. За тази цел е препоръчително да използвате електрически ножици за метал, тъй като в ръчната версия има висок риск от огъване на ръбовете на детайлите. Трябва да изрежете внимателно, като фиксирате здраво обработения шаблон със скоба или друг подходящ метод.
Основна сцена
Когато правите импулсен реактивен двигател у дома, не забравяйте, че тръбите с фиксиран диаметър се образуват лесно, когатопомощ на по-голям аналог. Напълно възможно е да извършите операцията с ръцете си поради принципа на лоста, след което ръбовете на детайла се обработват с чук, огъвайки ги до желаното състояние. Желателно е краищата да образуват равнина при съединяване, което ще подобри разположението на заваръчния шев. По-трудно е да огъвате листове в тръба, ще ви трябва огъвач или ролки. Този професионален инструмент не е за всеки. Тисът може да се използва като алтернатива.
Важен и старателен момент е заваряването на тънък лист метал. Тук ще са необходими специални умения, особено ако в процеса се използва ръчно дъгово заваряване. За начинаещите е по-добре да не се опитват да експериментират (най-малкото преекспониране на електрода в един момент води до изгаряне на дупка). Освен това мехурчетата могат да попаднат в зоната на шева, което впоследствие гарантира теч. Най-добре е да смилате шева до минимална дебелина, което ще ви позволи веднага да видите "брака" с просто око. Заострените сегменти се огъват на ръка, притискайки тесния край на детайла около тръбата с малък диаметър, полагайки повече усилия от широката част.
Препоръки
Знаейки как сами да направите импулсен реактивен двигател, можете да го използвате на модели на самолети или за ускоряване на скейтборд. Опитните потребители препоръчват, за да се получи оптимален състав на горивната смес, първо да се подаде газ към двигателя, като се напълни напълно горивната камера с него. След това запалителната искра се активира. Въздухът се подава последен, след достиганеоптимална концентрация на всички компоненти - стартирането е в ход.
