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文檔簡介
1、DIY航模脈沖式噴氣發動機脈沖式噴氣發動機結構簡單,加工方便,并比普通內燃機發動機高的燃燒效,因此適用于各種航空,海模,車輛模中。你也可以自己設計做成噴氣助動車輛。本手冊將從原理開始,教你如何打造出自己的噴氣發動機。 原理結構介紹 脈動噴氣發動機工作時,首先把壓縮空氣打入單向閥門,或使發動機在空中運動,這時便有氣流進入燃燒室,然后油咀噴油,火花塞點火燃燒。這時長尾噴管在燃氣噴出后,由于燃氣流的慣性作用,雖然燃燒室內的壓強同外面大氣的壓強相等,仍會繼續向外噴,所以在燃燒室內造成空氣稀薄的現象,使壓強顯著降低到小于大氣壓,于是空氣再次打開單向活門流入燃燒室,噴油點火燃燒,開始第
2、二個循環。這樣周而復始,發動機便可不斷地工作了。這種發動機由進氣到燃燒、排氣的循環過程進行得很快,一秒鐘大約可達4050次。脈動式發動機在原地可以起動,構造簡單,重量輕,造價便宜。這些都是它的優點。但它只適于低速飛行(速度極限約為每小時640800公里),飛行高度也有限,單向閥門的工作壽命短,加上振動劇烈,燃油消耗率大等缺點,使得它的應用受到限制。 第一章如何設計自己的發動機設計參數: 1. 油氣比噴氣發動機依靠油氣燃燒產生反作用力,根據油品的爆炸極限,燃油與空氣重量比,一般在15-20%。即一升空氣約需一克的油。 2.噴氣頻率
3、,噴氣發動機噴氣頻率與機身長度有關,同一直徑下,機身越長頻率越低。 2. 機身直徑與長度比 L/D發動機長度與直徑是發動機設計的重要步聚,長度與比直徑一般在10-17。 4.計算公式 發動機的推力是由許多因素決定的,如下公式可說明:m*va=F*t V = 發動機體積 (dm3.)f = 噴氣頻率. (Hz)va = 噴氣速度. (m/s)F = 推力 (N, Newton)fc = 油耗 (gram/second)m = 空氣質量 kgt =時間s秒. 以時間一秒,m=實際進入發動機的油氣量X換
4、算得出m*v=F*t. m = mass = X % 實際推力:F (Newton) = (X * D2 * 3.1415 * L * v2 )/(L * 8) 由以上公式可以得出尾噴管直徑越大,發動機的推力越大,同時進入的油氣X越多就能產生更大的推力。 5.尾噴管長度 根據國外愛好者的實際經驗,尾噴長度與對推力的影響較小,而對發動機工作的可靠性有較大影響。 發動機的尾噴管較長,閥片的工作頻率f 較低,但每次吸入油氣較多,使每次做功增大。長的噴管可以使發動機接近最大理論推力。同時空氣吸入性能較好,使發動機容易發動。 短的尾
5、噴會使發動機噴氣頻率f 加大,同時間吸入的油氣較少,因此,推力并沒增加。并會使發動機不易發動,工作不穩定。 (提示:為了調節發動機方便起見,實際制作長度要比理論設計長些,因為長一些可以鋸短。當短了要加長可就麻煩些,但不要太長,太長了結果會一樣不工作)計算公式是: Y = 0.152 * X + 470 (mm) ,公制單位 (或Y = 3.88* X + 18,66 (inc)英制單位 參考數據: 發動機名Y=總長X=尾噴管截面積Brauner490907Alpha485531B-12600531Aerojet6101075PAM810907S
6、ov faa67011956.噴氣速度 由于高溫高壓下噴氣發動機噴氣速度計算是一個復雜的過程,對于愛好者來說可用一個簡化公式計算 va=2*L*f p90的計算為例:噴氣速度為:150*2*0.86= 258 m/s. 7.單向閥通風孔面積 單向閥通風孔面積是發動設計最關鍵部,因為它關系到進入發動機的油與空氣比. 計算公式 Y = 0.4922*X 37 (平方mm) 在這里(X=尾噴管截面積,Y=單向閥通風孔面積,如果是大的發動機可不減37) . 另在設計中要考慮到
7、閥片安裝后會使通風孔面積減小10-20%,因此要留一定的余量。 計算結果大約是尾噴管截面積的50-60%,一般設計可取55% (提示,稍大的通風面積可以讓發動機更易點火)。 外國發動機設計參考: 發動機名閥通風面積Y尾噴截面積XBrauner452907Alpha381531B-12221531Aerojet6031075PAM506907Sov faa6611195也可以已手冊加工圖自己驗算一下,一般誤差5%之間 8.進氣口面積 位于發動機前端的進氣孔最小面積不能小于單向閥通風孔面積。為了霧化燃料,空氣在縮小部速度加大,因此進氣
8、通道被設計為喇叭狀,也稱為空氣節流閥。 9.如何設計自己的發動機 一、首先確定發動機的推力,根據上述公式,以實際油氣進入系數X=0.75計算簡化得到 發動機推力與尾噴截面積的關系,設計公式為 F(磅)=4.2磅*平方英寸(噴管面積)或者是:F(牛頓)=2.65牛*平方厘米(一千克力=9.8牛頓) 根據外國的設計為列: 如果要制作產生25磅推力的發動機,25/4.2 = 5.95 s平方英寸得到尾噴管直徑約2.75英寸。 由于閥加工形狀的限制,那么單向閥的截面積可用3.9/0.55 = 7.1 sqr inc,以閥上開十個孔計
9、算每個孔的面積為0.39 sqr inc,燃燒室截面積與單向閥的面積大致相同,能裝進單向閥。,留余量,可取50英寸如果噴管尾部采用擴張部分,長度為0.2*41=8,總長50的情況下,那么實際尾噴管長為50-8=42英寸. 最小空氣入口面積為閥孔面積,即3.9平方英寸 國外P-90發動機實驗數據(供參考) 各參數如下V = 2.9 litrefc = 6.7 gram/secf = 150 Hzva = 258 m/sF = 85 Newton 第二章噴氣發動機制作 1.材料選擇由于發動機在高溫下工
10、作,所以不能用鋁,等低熔點金屬。 一般對于愛好者來說,可使用碳鋼,鋁合金。不銹鋼管是最佳的材料,你可以在五金店找到,各種規格都有,還可以用的材料是摩托車或汽車的排氣管,是由碳鋼組成,外表鍍鋁,不易生銹,但由于管比較厚顯得稍重一些。價錢也不貴,40元一個左右,在摩托修理部能找到,用過的舊的更便宜10元一個都有得賣。你也可以按圖加工錐形部分。鋁合金只可以用來做發動機最前部的進氣節流罩,。 3. 如何制作進氣單向閥 發動的關鍵在于單向閥的加工,閥的加工需要有車床作整體加工才行,如果沒車床也可以采用另一種設計,如從藍圖可以看到,在一塊厚
11、310mm圓鐵板上自己鉆出需要的孔了可用來代替,然后裝上閥片。 梅花型的閥片是發動機的關鍵,必須用彈性強,耐高溫的,厚0.1-0.3mm左右薄鋼片來作,否則將使發動機無法工作下去。閥片的加工可以剪出需要的形狀,也可用電解法,像做印刷電路板那樣,先在板上涂油漆,干后畫出所要的樣式,用鋼針沿線條刻掉油漆,放入食鹽水中,用6-12v的直流電電解。 4. 發動機的裝配噴氣發動機的安裝較簡單,按圖加工好部件,裝上就可。在裝單向閥片時,要注意將梅花閥片內彎10度到30度。使閥通氣孔打開。另外注意發動機接點要不透氣。第三章如何啟動發動機
12、160;概述脈沖式發動機啟動起比較困難嗎?其實不然。從發動機原理可知要發動機燃燒發動需要滿足以下條件:1. 燃油2. 空氣3. 點火源燃料 脈沖式發動機可以使用多種日常燃料,家用的液化氣,汽油,柴油,煤油,甲醇(工業酒精)等,一般選擇為汽油做為燃料,對普通的愛好者來說可用任何牌號車用汽油即可。如果氣溫較低而可能會使燃料難以揮發,也可以向油中加入不超過25%的乙醚組分,使點火更容易。最好的燃料是甲醇,因為燃燒生成的是水,且易揮發,爆炸點范圍寬。 空氣在噴氣發動機沒發動起
13、來前,空氣無法自動吸入燃燒室,這時,需要用一個小風箱或打氣筒在發動機入口處輸入空氣來幫助發動機輸入油氣混合物,注意,空氣需要有一定的壓力與流速,才能使燃料充分霧化成油氣。 點火方法最好的辦法是在機身燃燒室上裝一個火花塞,如果沒有也沒關系,可以鐵絲頭纏棉球浸汽油點著后伸尾噴管同樣也可點火。多種點火方式如圖所示 點火步驟:1. 接好油管,注意油箱液面與發動機噴油出口之間的高度不能大于20mm.2. 打開電火花塞或點燃料小火把從尾噴管口伸入。3. 手壓風箱,或打
14、氣筒朝發動機入口吹風,注意觀察看,要使單向閥片被吹開,油被吸入并霧化才行。 調節油閥針控制好油門大小,尋找最佳吹風角度使油能完全霧化。如果發動機還是不能點火,可以拆開機身,調節閥片的角度,與固定螺絲的松緊度。然后再試,直到找到最佳工作點,噴氣發動機就會發動起來,撤走風箱及點火源也能持續運行了。另外也可先用罐裝火機用氣體,從入口吹入,點火,步驟同上述一樣,只是要調節好氣體量。 第四章制作問題解答一為何發動機不工作由于設計,加工中選材的問題,許多發動機不能正常工作,其實可以從燃燒條件來看主要原因是如下幾點:1. 空氣不足與過量 由于
15、閥片制作中材料不一樣,閥片太硬了,會使外面空氣無法吸入,因此要事先將閥片的間隙調好,要選適合的材料來做。另外實際由于閥片的阻力,使空氣實際進入量減小約20%以上。2. 空氣過量是由于進氣口設計太大,導致燃燒室火星被吹走,吸入的油氣混合物無法被點然。3. 噴管太短,太短的噴管使發動極不穩定。因為頻率太高,吸入的油氣來不及完全混合,會導致發動機熄火。4. 油霧化不好,過重的油不易氣化,因此不建議用比汽油重的油如柴油做燃料,最好是甲醇,因為易氣化,爆炸濃度范圍寬。5. 進油液位低,由于油箱液位底,油無法被吸入,這時要抬高油箱位置。二為何發動機閥片工作壽命較短由于閥片工作在高溫下,加上在工作中振動頻率大,因此閥片工作壽命成了發動機的弱點,如果制
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