Mlazni motor uradi sam kod kuće. Kako da napravim raketne motore
Naravno, mi pričamo o pulsirajućim motorima ventila, čiji je princip rada jasan sa slike. Ventil na ulazu u komoru za sagorevanje slobodno propušta vazduh u nju. Gorivo se dovodi u komoru, formira se zapaljiva smjesa. Kada svjećica zapali smjesu, višak tlaka u komori za sagorijevanje zatvara ventil. Plinovi koji se šire usmjeravaju se u mlaznicu, stvarajući mlazni potisak. Kretanje produkata sagorevanja stvara tehnički vakuum u komori, zbog čega se ventil otvara i vazduh se usisava u komoru.
Jesu li motori aviona glasni pri slijetanju?
U tu svrhu razvijeni su stajni trap i dizajn aviona. Ovo je subjektivan osjećaj. Na završnom prilazu slijetanja - posljednjih 10 km - zakrilci za sletanje i stajni trap su produženi. Zbog stalnog spuštanja, motori rade malo iznad praznog hoda - tako da su i tihi.
Kada avion sleti na pistu, glavne kočnice brzine smanjuju brzinu, a istovremeno piloti u kokpitu aktiviraju prekidač potiska, koji održava proces kočenja preusmjeravajući dio snage motora naprijed i kočenjem.
Za razliku od turbomlaznog motora, u PUVRD mješavina ne gori kontinuirano, već u impulsnom režimu. Ovo objašnjava karakterističnu niskofrekventnu buku pulsirajućih motora, što ih čini neprimjenjivim civilno vazduhoplovstvo. Sa stanovišta efikasnosti, PuVRD takođe gube od TRD-ova: uprkos impresivnom omjeru potiska i težine (na kraju krajeva, PuVRD imaju minimum dijelova), omjer kompresije u njima dostiže najviše 1,2:1, tako da gorivo sagoreva neefikasno.
Do prije nekoliko godina snaga motora je bila znatno povećana. Preusmjereni zrak i velika brzina izazvali su veliku buku. Trenutno brzina motora ne raste iznad praznog hoda. Kao rezultat toga, buka je značajno smanjena. Međutim, to se brzo promijenilo kada su sami inženjeri naučili zanat i pokrenuli razvoj u svojim smjerovima. Kao rezultat podjele u hladni rat» bilo je raznih događaja koji su se susreli samo s raspadom Sovjetskog Saveza.
Po zapadnim standardima, ovo je poseban motor za koji nema usporedbe. Ovo je kerozinski motor s kisikom koji daje više od 750 tona potiska. U svemiru su to svjetovi. Sa uporedivim gorivom, oni će pružiti 20% manju brzinu, ali u stvari su prazni čvrsti pojačivači oko 1,5 puta teži od prvog stepena na kerozin. Samo vodonični motori imaju najbolji specifični impuls, ali smanjuju potisak uz uporedivu cijenu i nose s ekstremno velikim količinama i ekstremno niskim temperaturama tekućeg vodika.
Ali PUVRD su neprocjenjivi kao hobi: na kraju krajeva, mogu i bez ventila. U principu, dizajn takvog motora je komora za izgaranje s priključenim ulaznim i izlaznim cijevima. Ulazna cijev je mnogo kraća od izlazne. Ventil u takvom motoru nije ništa drugo do prednji hemijske transformacije.
Tako se na Zapadu ovaj nedostatak efikasnosti u prvoj fazi mora nadoknaditi upotrebom skupljih vodoničnih motora u ostatku rakete. Njihovi kerozinski motori bili su mnogo neefikasniji.
Takođe koriste izduvni gas iz pumpi za gorivo kao gorivo u motoru. Da biste to učinili, morali ste mnogo eksperimentirati kako se motor ne bi sam uništio, a trik nije lako savladati. Da biste to učinili, potrebno je spaliti veliku količinu kisika s malom količinom kerozina, što rezultira vrućim plinom bogatim kisikom. Ovo pokreće turbinu koja pokreće pumpe za gorivo. Pumpe isporučuju tekući kisik i kerozin u komoru za sagorijevanje i izduvni plin obogaćen kisikom.
Zapaljiva smjesa u PuVRD-u izgara podzvučnom brzinom. Takvo sagorijevanje naziva se deflagracija (za razliku od nadzvučnog sagorijevanja - detonacija). Kada se smjesa zapali, zapaljivi plinovi izlaze iz obje cijevi. Zbog toga su i ulazna i izlazna cijev usmjerene u istom smjeru i zajedno sudjeluju u stvaranju mlazni potisak. Ali zbog razlike u dužinama, u trenutku kada tlak u ulaznoj cijevi opadne, izduvni plinovi se i dalje kreću duž izlazne cijevi. Oni stvaraju vakuum u komori za sagorijevanje, a zrak se uvlači u nju kroz ulaznu cijev. Dio plinova iz izlazne cijevi također se pod djelovanjem razrjeđivanja šalje u komoru za sagorijevanje. Sabijaju novi dio zapaljive smjese i zapaljuju je.
Izduvni gasovi bogati kerozinom ne mogu se koristiti jer začepljuju tanke prolaze goriva čađom. Međutim, vrući plin s puno kisika pod visokim pritiskom je noćna mora za svaki metal. Izuzetno je korozivan, a donedavno su samo Rusi uspjeli da naprave takve motore. Nije bilo investitora koji bi to htio platiti.
Mlazni motor kondenzuje i sagoreva vazduh. Odakle dolazi visoka vuča?
Zato što je Rusija krajem 1990-ih potpisala ugovor sa Rusijom za isporuku takvih motora. Bilo je to za vreme prodaje Rusije tokom Jeljcinove ere. Barem od krize na Krimu, sada ste u nevolji. Motori na modernom putničkom avionu.
Pulsirajući motor bez ventila je nepretenciozan i stabilan. Za održavanje rada nije potreban sistem paljenja. Zbog razrjeđivanja je sranje atmosferski vazduh bez potrebe za dodatnim pojačanjem. Ako motor gradite na tekućem gorivu (radi jednostavnosti, preferirali smo plin propan), tada ulazna cijev redovito obavlja funkcije karburatora, prskajući mješavinu benzina i zraka u komoru za izgaranje. Jedini trenutak kada je potreban sistem paljenja i prinudno pojačanje je pri pokretanju.
Produženi i otvoreni mlazni motor. Kod mlaznog motora zrak se uvlači izvana i komprimira. Tečno gorivo se ubrizgava unutra i sagoreva u komori za sagorevanje. Proizvod ovog sagorevanja se snažno širi i zatim izbacuje kroz ispušnu mlaznicu.
Zapremina potrebna za vazduh nakon sagorevanja je mnogo veća od zapremine ulaznog vazduha na prednjoj strani. Da bi vazduh izašao iz motora, mora biti mnogo brži od vazduha koji struji. U tradicionalno korištenim zračnim mlaznicama turbine, proizvod izgaranja pokreće turbinu koja se tako rotira.
Kineski dizajn, ruska montaža
Postoji nekoliko uobičajenih dizajna za pulsne mlazne motore. Pored klasične "cijev u obliku slova U", koja je vrlo teška za proizvodnju, često postoji "kineski motor" sa konusnom komorom za sagorijevanje, na koju je mala ulazna cijev zavarena pod uglom, i "ruski motor" “, koji je po dizajnu sličan automobilskom prigušivaču.
Količina spaljene mješavine zraka i goriva i izlazna brzina određuju potisak koji mlazni motor može postići. Sila potiska je stvorena fizičkim principom trzaja u suprotnom smjeru od gasnog mlaza. Moderni motori velikih putničkih aviona koriste takozvani "sekundarni tok zraka" u kojem hladni zrak kruži oko stvarnog motora i također se ubrzava.
Zašto je ovim motorima potrebna turbina? Sa turbinom koju pokreće mješavina izgaranog zraka i goriva i koja je podešena da se brzo okreće, motor pokreće kompresor na ulazu zraka. Ispred kompresora se nalazi i veliko radno kolo, što se vidi kada se motor gleda sprijeda. Ovo radno kolo je poput propelera, usisava velike zračne mase i šalje ih u kompresor. Ventilator takođe pokreće turbina.
Prije eksperimentiranja s vlastitim dizajnom PUVRD-a, preporuča se izraditi motor prema gotovim crtežima: na kraju krajeva, dijelovi i volumeni komore za izgaranje, ulaznih i izlaznih cijevi u potpunosti određuju frekvenciju rezonantnih pulsacija. Ako se proporcije ne poštuju, motor se možda neće pokrenuti. Na internetu su dostupni razni crteži PUVRD-a. Odabrali smo model pod nazivom "Džinovski kineski motor", čije su dimenzije navedene na bočnoj traci.
Opet, gorivo se može dodavati i sagorevati u izduvnim gasovima, što opet povećava dostižni potisak, ali se i potrošnja goriva značajno povećava. Dodatno sagorevanje se nalazi iza turbine. Koje gorivo koriste motori? Moderni mlazni motori koriste kerozin kao gorivo. Ova mješavina ugljikovodika, koja se također naziva gorivom za zračne turbine ili mlazno gorivo, proizvodi se rafiniranjem nafte.
A sada se postavlja pitanje šta je bila ova eksplozija? Eksplozija je nastala zbog gubitka kompresora. Ponekad je protok zraka koji ulazi u motor neravnomjeran ili turbulentan. U tim slučajevima moguće je da se izgube neke od lopatica kompresora, koje su ipak dijelovi poput alarnog profila.
Amaterski PUVRD se izrađuju od lima. U građevinarstvu je prihvatljivo koristiti gotove cijevi, ali se ne preporučuje iz više razloga. Prvo, gotovo je nemoguće odabrati cijevi tačno potrebnog promjera. Utoliko je teže pronaći potrebne konusne presjeke.
Drugo, cijevi obično imaju debele zidove i odgovarajuću težinu. Za motor koji mora imati dobar omjer potiska i težine, to je neprihvatljivo. Konačno, tokom rada, motor je usijan. Ako se u dizajnu koriste cijevi i fitinzi od različitih metala s različitim koeficijentima ekspanzije, motor neće dugo trajati.
Unutar ovog tipa događaja, logično imamo mnogo tipova. U težim slučajevima, kao što su gore pomenuti, sagorevanje može postati nenormalno i eksplozije sagorevaju višak goriva koje je ušlo u komoru za sagorevanje i trebalo bi da se izmeša i izgori u blizini komore za sagorevanje. kiseonik koji zbog gubitka ne dospeva u ovu fazu motora. Dobro poređenje se može napraviti sa trkačkim automobilom kada vidimo bljeskove koji izlaze iz izduvne cevi kada vozač podiže nogu sa papučice gasa.
Šta može uzrokovati gubitak kompresora?
Princip je isti, višak goriva naglo sagorijeva.
Preliminarna strukturna oštećenja lopatica
Habanje oštrice može logično promijeniti protok zraka i stoga dovesti do gubitka oštrice. U pravilu, gubitak jedne oštrice ne uzrokuje lančanu reakciju koja dovodi do potpuni neuspjeh u kompresoru, ali ga posada po pravilu može uočiti u obliku trenutnog gubitka zamaha.Dakle, odabrali smo put koji bira većina ljubitelja PuVRD-a - da napravimo karoseriju od lima. I odmah smo se našli pred dilemom: obratiti se profesionalcima sa specijalnom opremom (CNC strojevi za vodoabrazivno rezanje, valjci cijevi, specijalno zavarivanje) ili, naoružani najjednostavnijim alatima i najobičnijim aparatom za zavarivanje, proći težak put početnika konstruktor motora od početka do kraja. Mi smo preferirali drugu opciju.
Gutanje predmeta kao što je ptica, dio odvojen od drugog aparata, blok leda, grad itd. može oštetiti oštrice, promijeniti njihov oblik i tako uzrokovati gubitak oštećenih oštrica. Obično je šteta veća nego u prvom slučaju, oštećenje predmeta s više oštrica. U ovom slučaju, to se može dogoditi lančana reakcija, odnosno gubitak lanca. Kada više oštrica postanu neefikasne, one koje slijede u nizu kompresije moći će učiniti isto.
Ako je zrak koji ulazi u motor turbulentan ili nedovoljan, to može dovesti do gubitka kompresora. Na primjer, u prvom videu ovog posta. Vrući, turbulentni zrak koji se vraća natrag usisava se natrag u motor, uzrokujući "napon kompresora".
nazad u školu
Prva stvar koju treba učiniti je nacrtati niz budućih detalja. Da biste to učinili, morate zapamtiti školsku geometriju i prilično univerzitetsko crtanje. Izrada razvrtača od cilindričnih cijevi jednostavna je kao i ljuštenje krušaka - to su pravokutnici čija je jedna strana jednaka dužini cijevi, a druga je promjer pomnožen sa "pi". Proračun razvoja krnjeg konusa ili krnjeg cilindra je nešto teži zadatak, za koji smo morali pogledati u udžbenik crtanja.
Konačno, imamo gubitak kada je vazduh koji usisava motor nedovoljan za normalan rad. Ovo je obično uzrokovano nenormalnim stavom aviona. Prekomjeran napadni ugao, vertikalni uspon u kojem ostajete nepomični u zraku kada dođete do vrha uspona, itd.
Na početku doba reaktora, ova frekvencija nije bila neuobičajena. Nagla promjena snage može postati lakša nego sada kada se kompresor uključi kada elektrani treba više zraka. dobar primjer postojao je Concorde, gde su se, dok je poleteo, sve poluge snage pomerale napred, iako je motorima trebalo malo vremena da ubrzaju.
Izbor metala je veoma delikatno pitanje. Što se tiče otpornosti na toplinu, nehrđajući čelik je najbolji za naše potrebe, ali po prvi put je bolje koristiti crni niskougljični čelik: lakše se formira i zavari. Minimalna debljina lima koja može izdržati temperaturu sagorijevanja goriva je 0,6 mm. Što je čelik tanji, to ga je lakše formirati i teže ga je zavariti. Odabrali smo lim debljine 1 mm i, čini se, donijeli pravu odluku.
Kako se otkriva gubitak kompresora?
Po pravilu, povećanje temperature izduvnih gasova se percipira gorivom koje gori tamo gde ga nema. To neće biti slučaj kada je gubitak potpun, situacija u kojoj će glasno i uznemirujuće "bum" pratiti gubitak snage motora.
Ovisno o ozbiljnosti gubitka kompresora, potrebno je trenutno smanjenje snage kako bi se omogućio oporavak motora; podešavanje snage za Idling ili potpuno zaustavite motor kako biste izbjegli više oštećenja. U slučaju nestanka struje zbog gubitka kompresora, općenito će ga biti moguće zapaliti osim ako ne dođe do značajnih oštećenja elektrane.
Čak i ako vaš aparat za zavarivanje može da radi u režimu plazma rezanja, nemojte ga koristiti za rezanje razvrtača: ivice delova koji su obrađeni na ovaj način ne zavaruju se dobro. Ručne škare za metal također nisu najbolji izbor, jer savijaju rubove radnih komada. Idealan alat su električne makaze koje režu milimetarski lim kao sat.
Gubitak kompresora u vojnim vježbama. Oba motora su se zaustavila na 000 stopa nakon što su izgubili kompresor, uzrokovano preniskom brzinom za visinu na kojoj su bili. Podignite oba na niži nivo i vratite se u lov. Jednom kada vam uđe pod kožu, nikada ga nećete dobiti.
Očigledno, prije isporuke motora, proizvođač provodi niz testova kako bi osigurao njihovu kvalitetu. Za ispitivanje se koriste ispitni stolovi u kojima se, ako bilo koji motor ne ispunjava tražene karakteristike ili ima kvar, potpuno demontira u potrazi za kvarovima. Na ispitnim stolovima motor je podvrgnut normalnim radnim uslovima koje mora izdržati.
Za savijanje lima u cijev postoji poseban alat - valjci ili savijač lima. Spada u profesionalnu proizvodnu opremu i stoga je malo vjerovatno da će se naći u vašoj garaži. Stege će pomoći da se savije pristojna cijev.
Proces zavarivanja mm metala aparatom za zavarivanje u punoj veličini zahtijeva određeno iskustvo. Lagano držeći elektrodu na jednom mjestu, lako je zapaliti rupu u radnom komadu. Prilikom zavarivanja, mjehurići zraka mogu ući u šav, koji zatim propušta. Stoga je logično brusiti šav brusilicom na minimalnu debljinu kako mjehurići ne bi ostali unutar šava, već postali vidljivi.
Ispitivanja nivoa mora se provode na standardni uslovi pritisak i temperatura jer se gasnoturbinski motori ponašaju različito u zavisnosti od uslova okruženje. Motori su takođe testirani u teškim uslovima rada kao što su voda, pesak, grad itd. Tehnologija simulacije je dovoljno napredovala za izvođenje testova na velikim visinama, u kojima se mjere parametri u uslovima leta. U ovim testovima, vakuumske komore se koriste za simulaciju pada pritiska zbog visine.
Motor je podvrgnut promjenama temperature, ulaznog tlaka i opterećenja kako bi se kontrolirali svi parametri koji utječu na njegov rad. Materijali koji čine turbomlazni motor su testirani na najviši kvalitet u radnim uslovima. Ovi testovi se rade za materijale na osnovu njihovog budućeg rada. Simulacija se izvodi pod istim mehaničkim i termičkim uslovima budućeg rada materijala.
U sledećoj seriji
Nažalost, u okviru jednog članka nemoguće je opisati sve nijanse rada. Općenito je prihvaćeno da ovi radovi zahtijevaju Stručne kvalifikacije, međutim, uz dužnu pažnju, svi su dostupni amateru. Mi, novinari, bili smo zainteresovani da naučimo nove radne specijalnosti za sebe, i za to smo čitali udžbenike, konsultovali se sa profesionalcima i pravili greške.
Svidjelo nam se kućište koje smo zavarili. Ugodno ga je gledati, ugodno ga je držati u rukama. Stoga vam iskreno savjetujemo da se bavite takvim stvarima. U sljedećem broju časopisa ćemo vam reći kako napraviti sistem paljenja i pokrenuti pulsni mlazni motor bez ventila.
Jeste li znali da ako stavite suhi alkohol u cijev savijenu lukom, ispuhnete je zrakom iz kompresora i dovedete plin iz cilindra, onda će pobjesnjeti, vikati glasnije od borca koji uzlijeće i pocrvenjeti od ljutnje? Ovo je figurativan, ali vrlo blizak istini opis rada pulsnog mlaznog motora bez ventila - pravog mlaznog motora koji svako može napraviti.
Šematski dijagram PUVRD bez ventila ne sadrži niti jedan pokretni dio. Njegov ventil je prednja strana hemijskih transformacija nastalih tokom sagorevanja goriva.
Mehanički ventil pomaže motoru da radi efikasnije.
Da bi rad bio ugodan i siguran, lim prethodno očistimo od prašine i rđe brusilicom. Rubovi listova i dijelova su obično vrlo oštri i puni neravnina, tako da je potrebno raditi s metalom samo u rukavicama.
Prije odlaska u radionicu crtali smo na papiru i izrezali šablone za dijelove u punoj veličini. Ostaje ih samo zaokružiti trajnim markerom kako biste dobili oznaku za rezanje.
Prilikom rada s električnim makazama, glavni neprijatelj su vibracije. Stoga radni komad mora biti sigurno pričvršćen stezaljkom. Ako je potrebno, možete vrlo pažljivo prigušiti vibracije rukom.
Cijevi fiksnog promjera se lako oblikuju oko cijevi. To se uglavnom radi ručno zbog efekta poluge, a rubovi obratka su zaobljeni čekićem. Rubove je bolje oblikovati tako da kada se spoje formiraju ravninu - lakše je položiti zavar.
Zavarivanje tankog lima je delikatan posao, posebno ako koristite ručno elektrolučno zavarivanje kao mi. Možda je zavarivanje s nepotrošnom volframovom elektrodom u okruženju argona pogodnije za ovaj zadatak, ali oprema za to je rijetka i zahtijeva posebne vještine.
Savijanje konusnih dijelova je u potpunosti ručni rad. Ključ uspjeha je uvijanje uskog kraja konusa oko cijevi malog promjera, dajući joj veće opterećenje od širokog kraja.
PUVRD bez ventila je neverovatan dizajn. Nema pokretnih dijelova, kompresora, turbine, ventila. Najjednostavniji PUVRD može čak i bez sistema paljenja. Ovaj motor može raditi na bilo čemu: zamijenite rezervoar za propan kanisterom benzina i on će nastaviti da pulsira i proizvodi potisak.
Nažalost, HPJE-ovi su podbacili u avijaciji, ali su u posljednje vrijeme ozbiljno razmatrani kao izvor topline u proizvodnji biogoriva. I u ovom slučaju motor radi na grafitnoj prašini, odnosno na čvrstom gorivu. Konačno, elementarni princip rada pulsirajućeg motora čini ga relativno ravnodušnim prema preciznosti proizvodnje. Stoga je proizvodnja PuVRD-a postala omiljena zabava za ljude koji nisu ravnodušni prema tehničkim hobijima, uključujući modelere aviona i zavarivače početnike.
Uprkos svoj jednostavnosti, PuVRD je i dalje mlazni motor. Vrlo ga je teško sastaviti u kućnoj radionici, a u ovom procesu ima mnogo nijansi i zamki. Stoga smo odlučili da našu majstorsku klasu napravimo iz više dijelova: u ovom članku ćemo govoriti o principima rada PuVRD-a i reći vam kako napraviti kućište motora. Materijal u narednom broju će biti posvećen sistemu paljenja i proceduri pokretanja. Konačno, u jednom od sljedećih izdanja, definitivno ćemo instalirati naš motor na samohodnu šasiju kako bismo pokazali da je zaista sposoban stvoriti ozbiljnu vuču.
Od ruske ideje do njemačke rakete
Posebno je ugodno sastaviti pulsirajući mlazni motor, znajući da je po prvi put patentiran princip rada PuVRD-a Ruski pronalazač Nikolaj Telešov davne 1864. Autorstvo prvog operativnog motora takođe se pripisuje Rusu - Vladimiru Karavodinu. Čuvena krstareća raketa V-1, koja je bila u službi nemačke vojske tokom Drugog svetskog rata, s pravom se smatra najvišom tačkom u razvoju PuVRD.
Naravno, govorimo o pulsirajućim motorima ventila, čiji je princip rada jasan sa slike. Ventil na ulazu u komoru za sagorevanje slobodno propušta vazduh u nju. Gorivo se dovodi u komoru, formira se zapaljiva smjesa. Kada svjećica zapali smjesu, višak tlaka u komori za sagorijevanje zatvara ventil. Plinovi koji se šire usmjeravaju se u mlaznicu, stvarajući mlazni potisak. Kretanje produkata sagorevanja stvara tehnički vakuum u komori, zbog čega se ventil otvara i vazduh se usisava u komoru.
Jesu li motori aviona glasni pri slijetanju?
U tu svrhu razvijeni su stajni trap i dizajn aviona. Ovo je subjektivan osjećaj. Na završnom prilazu slijetanja - posljednjih 10 km - zakrilci za sletanje i stajni trap su produženi. Zbog stalnog spuštanja, motori rade malo iznad praznog hoda - tako da su i tihi.
Kada avion sleti na pistu, glavne kočnice brzine smanjuju brzinu, a istovremeno piloti u kokpitu aktiviraju prekidač potiska, koji održava proces kočenja preusmjeravajući dio snage motora naprijed i kočenjem.
Za razliku od turbomlaznog motora, u PUVRD mješavina ne gori kontinuirano, već u impulsnom režimu. Ovo objašnjava karakterističnu niskofrekventnu buku pulsirajućih motora, što ih čini neprimjenjivim u civilnom zrakoplovstvu. Sa stanovišta efikasnosti, PuVRD takođe gube od TRD-ova: uprkos impresivnom omjeru potiska i težine (na kraju krajeva, PuVRD imaju minimum dijelova), omjer kompresije u njima dostiže najviše 1,2:1, tako da gorivo sagoreva neefikasno.
Do prije nekoliko godina snaga motora je bila znatno povećana. Preusmjereni zrak i velika brzina izazvali su veliku buku. Trenutno brzina motora ne raste iznad praznog hoda. Kao rezultat toga, buka je značajno smanjena. Međutim, to se brzo promijenilo kada su sami inženjeri naučili zanat i pokrenuli razvoj u svojim smjerovima. Kao rezultat raskola u Hladnom ratu, desili su se različiti događaji koji su se susreli samo s raspadom Sovjetskog Saveza.
Po zapadnim standardima, ovo je poseban motor za koji nema usporedbe. Ovo je kerozinski motor s kisikom koji daje više od 750 tona potiska. U svemiru su to svjetovi. Sa uporedivim gorivom, oni će pružiti 20% manju brzinu, ali u stvari su prazni čvrsti pojačivači oko 1,5 puta teži od prvog stepena na kerozin. Samo vodonični motori imaju najbolji specifični impuls, ali smanjuju potisak uz uporedivu cijenu i nose s ekstremno velikim količinama i ekstremno niskim temperaturama tekućeg vodika.
Ali PUVRD su neprocjenjivi kao hobi: na kraju krajeva, mogu i bez ventila. U principu, dizajn takvog motora je komora za izgaranje s priključenim ulaznim i izlaznim cijevima. Ulazna cijev je mnogo kraća od izlazne. Ventil u takvom motoru nije ništa drugo nego prednja strana hemijskih transformacija.
Tako se na Zapadu ovaj nedostatak efikasnosti u prvoj fazi mora nadoknaditi upotrebom skupljih vodoničnih motora u ostatku rakete. Njihovi kerozinski motori bili su mnogo neefikasniji.
Takođe koriste izduvni gas iz pumpi za gorivo kao gorivo u motoru. Da biste to učinili, morali ste mnogo eksperimentirati kako se motor ne bi sam uništio, a trik nije lako savladati. Da biste to učinili, potrebno je spaliti veliku količinu kisika s malom količinom kerozina, što rezultira vrućim plinom bogatim kisikom. Ovo pokreće turbinu koja pokreće pumpe za gorivo. Pumpe isporučuju tekući kisik i kerozin u komoru za sagorijevanje i izduvni plin obogaćen kisikom.
Zapaljiva smjesa u PuVRD-u izgara podzvučnom brzinom. Takvo sagorijevanje naziva se deflagracija (za razliku od nadzvučnog sagorijevanja - detonacija). Kada se smjesa zapali, zapaljivi plinovi izlaze iz obje cijevi. Zbog toga su i ulazna i izlazna cijev usmjerene u istom smjeru i zajedno sudjeluju u stvaranju mlaznog potiska. Ali zbog razlike u dužinama, u trenutku kada tlak u ulaznoj cijevi opadne, izduvni plinovi se i dalje kreću duž izlazne cijevi. Oni stvaraju vakuum u komori za sagorijevanje, a zrak se uvlači u nju kroz ulaznu cijev. Dio plinova iz izlazne cijevi također se pod djelovanjem razrjeđivanja šalje u komoru za sagorijevanje. Sabijaju novi dio zapaljive smjese i zapaljuju je.
Izduvni gasovi bogati kerozinom ne mogu se koristiti jer začepljuju tanke prolaze goriva čađom. Međutim, vrući plin s puno kisika pod visokim pritiskom je noćna mora za svaki metal. Izuzetno je korozivan, a donedavno su samo Rusi uspjeli da naprave takve motore. Nije bilo investitora koji bi to htio platiti.
Mlazni motor kondenzuje i sagoreva vazduh. Odakle dolazi visoka vuča?
Zato što je Rusija krajem 1990-ih potpisala ugovor sa Rusijom za isporuku takvih motora. Bilo je to za vreme prodaje Rusije tokom Jeljcinove ere. Barem od krize na Krimu, sada ste u nevolji. Motori na modernom putničkom avionu.
Pulsirajući motor bez ventila je nepretenciozan i stabilan. Za održavanje rada nije potreban sistem paljenja. Zbog razrjeđivanja, usisava atmosferski zrak bez potrebe za dodatnim pritiskom. Ako motor gradite na tekućem gorivu (radi jednostavnosti, preferirali smo plin propan), tada ulazna cijev redovito obavlja funkcije karburatora, prskajući mješavinu benzina i zraka u komoru za izgaranje. Jedini trenutak kada je potreban sistem paljenja i prinudno pojačanje je pri pokretanju.
Produženi i otvoreni mlazni motor. Kod mlaznog motora zrak se uvlači izvana i komprimira. Tečno gorivo se ubrizgava unutra i sagoreva u komori za sagorevanje. Proizvod ovog sagorevanja se snažno širi i zatim izbacuje kroz ispušnu mlaznicu.
Zapremina potrebna za vazduh nakon sagorevanja je mnogo veća od zapremine ulaznog vazduha na prednjoj strani. Da bi vazduh izašao iz motora, mora biti mnogo brži od vazduha koji struji. U tradicionalno korištenim zračnim mlaznicama turbine, proizvod izgaranja pokreće turbinu koja se tako rotira.
Kineski dizajn, ruska montaža
Postoji nekoliko uobičajenih dizajna za pulsne mlazne motore. Pored klasične "cijev u obliku slova U", koja je vrlo teška za proizvodnju, često postoji "kineski motor" sa konusnom komorom za sagorijevanje, na koju je mala ulazna cijev zavarena pod uglom, i "ruski motor" “, koji je po dizajnu sličan automobilskom prigušivaču.
Količina spaljene mješavine zraka i goriva i izlazna brzina određuju potisak koji mlazni motor može postići. Sila potiska je stvorena fizičkim principom trzaja u suprotnom smjeru od gasnog mlaza. Moderni motori velikih putničkih aviona koriste takozvani "sekundarni tok zraka" u kojem hladni zrak kruži oko stvarnog motora i također se ubrzava.
Zašto je ovim motorima potrebna turbina? Sa turbinom koju pokreće mješavina izgaranog zraka i goriva i koja je podešena da se brzo okreće, motor pokreće kompresor na ulazu zraka. Ispred kompresora se nalazi i veliko radno kolo, što se vidi kada se motor gleda sprijeda. Ovo radno kolo je poput propelera, usisava velike zračne mase i šalje ih u kompresor. Ventilator takođe pokreće turbina.
Prije eksperimentiranja s vlastitim dizajnom PUVRD-a, preporuča se izraditi motor prema gotovim crtežima: na kraju krajeva, dijelovi i volumeni komore za izgaranje, ulaznih i izlaznih cijevi u potpunosti određuju frekvenciju rezonantnih pulsacija. Ako se proporcije ne poštuju, motor se možda neće pokrenuti. Na internetu su dostupni razni crteži PUVRD-a. Odabrali smo model pod nazivom "Džinovski kineski motor", čije su dimenzije navedene na bočnoj traci.
Opet, gorivo se može dodavati i sagorevati u izduvnim gasovima, što opet povećava dostižni potisak, ali se i potrošnja goriva značajno povećava. Dodatno sagorevanje se nalazi iza turbine. Koje gorivo koriste motori? Moderni mlazni motori koriste kerozin kao gorivo. Ova mješavina ugljikovodika, koja se također naziva gorivom za zračne turbine ili mlazno gorivo, proizvodi se rafiniranjem nafte.
A sada se postavlja pitanje šta je bila ova eksplozija? Eksplozija je nastala zbog gubitka kompresora. Ponekad je protok zraka koji ulazi u motor neravnomjeran ili turbulentan. U tim slučajevima moguće je da se izgube neke od lopatica kompresora, koje su ipak dijelovi poput alarnog profila.
Amaterski PUVRD se izrađuju od lima. U građevinarstvu je prihvatljivo koristiti gotove cijevi, ali se ne preporučuje iz više razloga. Prvo, gotovo je nemoguće odabrati cijevi tačno potrebnog promjera. Utoliko je teže pronaći potrebne konusne presjeke.
Drugo, cijevi u pravilu imaju debele zidove i odgovarajuću težinu. Za motor koji mora imati dobar omjer potiska i težine, to je neprihvatljivo. Konačno, tokom rada, motor je usijan. Ako se u dizajnu koriste cijevi i fitinzi od različitih metala s različitim koeficijentima ekspanzije, motor neće dugo trajati.
Dakle, odabrali smo put koji bira većina ljubitelja PuVRD-a - da napravimo karoseriju od lima. I odmah smo se našli pred dilemom: obratiti se profesionalcima sa specijalnom opremom (CNC strojevi za vodoabrazivno rezanje, valjci cijevi, specijalno zavarivanje) ili, naoružani najjednostavnijim alatima i najobičnijim aparatom za zavarivanje, proći težak put početnika konstruktor motora od početka do kraja. Mi smo preferirali drugu opciju.
Gutanje predmeta kao što je ptica, dio odvojen od drugog aparata, blok leda, grad itd. može oštetiti oštrice, promijeniti njihov oblik i tako uzrokovati gubitak oštećenih oštrica. Obično je šteta veća nego u prvom slučaju, oštećenje predmeta s više oštrica. U tom slučaju može doći do lančane reakcije, odnosno gubitka lanca. Kada više oštrica postanu neefikasne, one koje slijede u nizu kompresije moći će učiniti isto.
Ako je zrak koji ulazi u motor turbulentan ili nedovoljan, to može dovesti do gubitka kompresora. Na primjer, u prvom videu ovog posta. Vrući, turbulentni zrak koji se vraća natrag usisava se natrag u motor, uzrokujući "napon kompresora".
nazad u školu
Prva stvar koju treba učiniti je nacrtati niz budućih detalja. Da biste to učinili, morate zapamtiti školsku geometriju i prilično univerzitetsko crtanje. Izrada razvrtača od cilindričnih cijevi jednostavna je kao i ljuštenje krušaka - to su pravokutnici čija je jedna strana jednaka dužini cijevi, a druga je promjer pomnožen sa "pi". Proračun razvoja krnjeg konusa ili krnjeg cilindra je nešto teži zadatak, za koji smo morali pogledati u udžbenik crtanja.
Konačno, imamo gubitak kada je vazduh koji usisava motor nedovoljan za normalan rad. Ovo je obično uzrokovano nenormalnim stavom aviona. Prekomjeran napadni ugao, vertikalni uspon u kojem ostajete nepomični u zraku kada dođete do vrha uspona, itd.
Na početku doba reaktora, ova frekvencija nije bila neuobičajena. Nagla promjena snage može postati lakša nego sada kada se kompresor uključi kada elektrani treba više zraka. Dobar primjer je bio Concorde, gdje su pri polijetanju sve poluge snage bile gurnute naprijed, iako je motorima trebalo malo vremena da ubrzaju.
Izbor metala je veoma delikatno pitanje. Što se tiče otpornosti na toplinu, nehrđajući čelik je najbolji za naše potrebe, ali po prvi put je bolje koristiti crni niskougljični čelik: lakše se formira i zavari. Minimalna debljina lima koja može izdržati temperaturu sagorijevanja goriva je 0,6 mm. Što je čelik tanji, to ga je lakše formirati i teže ga je zavariti. Odabrali smo lim debljine 1 mm i, čini se, donijeli pravu odluku.
Kako se otkriva gubitak kompresora?
Po pravilu, povećanje temperature izduvnih gasova se percipira gorivom koje gori tamo gde ga nema. To neće biti slučaj kada je gubitak potpun, situacija u kojoj će glasno i uznemirujuće "bum" pratiti gubitak snage motora.
Ovisno o ozbiljnosti gubitka kompresora, potrebno je trenutno smanjenje snage kako bi se omogućio oporavak motora; podešavanje snage u praznom hodu ili potpuno gašenje motora kako bi se izbjegla veća šteta. U slučaju nestanka struje zbog gubitka kompresora, općenito će ga biti moguće zapaliti osim ako ne dođe do značajnih oštećenja elektrane.
Čak i ako vaš aparat za zavarivanje može da radi u režimu plazma rezanja, nemojte ga koristiti za rezanje razvrtača: ivice delova koji su obrađeni na ovaj način ne zavaruju se dobro. Ručne škare za metal također nisu najbolji izbor, jer savijaju rubove radnih komada. Idealan alat su električne makaze koje režu milimetarski lim kao sat.
Gubitak kompresora u vojnim vježbama. Oba motora su se zaustavila na 000 stopa nakon što su izgubili kompresor, uzrokovano preniskom brzinom za visinu na kojoj su bili. Podignite oba na niži nivo i vratite se u lov. Jednom kada vam uđe pod kožu, nikada ga nećete dobiti.
Očigledno, prije isporuke motora, proizvođač provodi niz testova kako bi osigurao njihovu kvalitetu. Za ispitivanje se koriste ispitni stolovi u kojima se, ako bilo koji motor ne ispunjava tražene karakteristike ili ima kvar, potpuno demontira u potrazi za kvarovima. Na ispitnim stolovima motor je podvrgnut normalnim radnim uslovima koje mora izdržati.
Za savijanje lima u cijev postoji poseban alat - valjci ili savijač lima. Spada u profesionalnu proizvodnu opremu i stoga je malo vjerovatno da će se naći u vašoj garaži. Stege će pomoći da se savije pristojna cijev.
Proces zavarivanja mm metala aparatom za zavarivanje u punoj veličini zahtijeva određeno iskustvo. Lagano držeći elektrodu na jednom mjestu, lako je zapaliti rupu u radnom komadu. Prilikom zavarivanja, mjehurići zraka mogu ući u šav, koji zatim propušta. Stoga je logično brusiti šav brusilicom na minimalnu debljinu kako mjehurići ne bi ostali unutar šava, već postali vidljivi.
Ispitivanja nivoa mora izvode se u standardnim uslovima pritiska i temperature jer se gasnoturbinski motori ponašaju različito u zavisnosti od uslova okoline. Motori su takođe testirani u teškim uslovima rada kao što su voda, pesak, grad itd. Tehnologija simulacije je dovoljno napredovala za izvođenje testova na velikim visinama, u kojima se mjere parametri u uslovima leta. U ovim testovima, vakuumske komore se koriste za simulaciju pada pritiska zbog visine.
Motor je podvrgnut promjenama temperature, ulaznog tlaka i opterećenja kako bi se kontrolirali svi parametri koji utječu na njegov rad. Materijali koji čine turbomlazni motor su testirani na najviši kvalitet u radnim uslovima. Ovi testovi se rade za materijale na osnovu njihovog budućeg rada. Simulacija se izvodi pod istim mehaničkim i termičkim uslovima budućeg rada materijala.
U sledećoj seriji
Nažalost, u okviru jednog članka nemoguće je opisati sve nijanse rada. Općenito je prihvaćeno da ovi radovi zahtijevaju stručne kvalifikacije, ali uz dužnu pažnju svi su dostupni amateru. Mi, novinari, bili smo zainteresovani da naučimo nove radne specijalnosti za sebe, i za to smo čitali udžbenike, konsultovali se sa profesionalcima i pravili greške.
Svidjelo nam se kućište koje smo zavarili. Ugodno ga je gledati, ugodno ga je držati u rukama. Stoga vam iskreno savjetujemo da se bavite takvim stvarima. U sljedećem broju časopisa ćemo vam reći kako napraviti sistem paljenja i pokrenuti pulsni mlazni motor bez ventila.
