DIY航模脈沖式噴氣發(fā)動機(jī)

1、 5/5DIY航模脈沖式噴氣發(fā)動機(jī) DIY航模脈沖式噴氣發(fā)動機(jī) 脈沖式噴氣發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，并比普通內(nèi)燃機(jī)發(fā)動機(jī)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(shè)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(fā)動機(jī)。 原理結(jié)構(gòu)介紹 脈動噴氣發(fā)動機(jī)工作時，首先把壓縮空氣打入單向閥門，或使發(fā)動機(jī)在空中運動，這時便有氣流進(jìn)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?xì)鈬姵龊螅捎谌細(xì)饬鞯膽T性作用，雖然燃燒室內(nèi)的壓強(qiáng)同外面大氣的壓強(qiáng)相等，仍會繼續(xù)向外噴，所以在燃燒室內(nèi)造成空氣稀薄的現(xiàn)象，使壓強(qiáng)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

2、油點火燃燒，開始第二個循環(huán)。 這樣周而復(fù)始，發(fā)動機(jī)便可不斷地工作了。這種發(fā)動機(jī)由進(jìn)氣到燃燒、排氣的循環(huán)過程進(jìn)行得很快，一秒鐘大約可達(dá)4050次。 脈動式發(fā)動機(jī)在原地可以起動，構(gòu)造簡單，重量輕，造價便宜。 這些都是它的優(yōu)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(yīng)用受到限制。 第一章如何設(shè)計自己的發(fā)動機(jī) 設(shè)計參數(shù)： 1.油氣比 噴氣發(fā)動機(jī)依靠油氣燃燒產(chǎn)生反作用力，根據(jù)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， 噴氣發(fā)動機(jī)噴氣頻率與機(jī)身長度有關(guān)

3、，同一直徑下，機(jī)身越長頻率越低。 2.機(jī)身直徑與長度比L/D 發(fā)動機(jī)長度與直徑是發(fā)動機(jī)設(shè)計的重要步聚，長度與比直徑一般在10-17。 4.計算公式 發(fā)動機(jī)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(fā)動機(jī)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(zhì)量kg t =時間s秒. 以時間一秒，m=實際進(jìn)入發(fā)動機(jī)的油氣量X換算得出m*v=F*t. m = mass = X % 實際推力：F (Newton) = (X * D2 * 3.1415 *

4、L * v2 )/(L * 8) 由以上公式可以得出尾噴管直徑越大，發(fā)動機(jī)的推力越大，同時進(jìn)入的油氣X越多就能產(chǎn)生更大的推力。 5.尾噴管長度 根據(jù)國外愛好者的實際經(jīng)驗，尾噴長度與對推力的影響較小，而對發(fā)動機(jī)工作的可靠性有較大影響。 發(fā)動機(jī)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(fā)動機(jī)接近最大理論推力。同時空氣吸入性能較好，使發(fā)動機(jī)容易發(fā)動。 短的尾噴會使發(fā)動機(jī)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(fā)動機(jī)不易發(fā)動，工作不穩(wěn)定。 （提示：為了調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)方便起見，實際制作長度要比理論設(shè)計長些，因為長一些可以鋸短。當(dāng)短了要加

5、長可就麻煩些，但不要太長，太長了結(jié)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 6. 位于發(fā)動機(jī)前端的進(jìn)氣孔最小面積不能小于單向閥通風(fēng)孔面積。為了霧化燃料，空氣在縮小部速度加大，因此進(jìn)氣通道被設(shè)計為喇叭狀，也稱為空氣節(jié)流閥。 9.如何設(shè)計自己的發(fā)動機(jī) 一、首先確定發(fā)動機(jī)的推力， 根據(jù)上述公式，以實際油氣進(jìn)入系數(shù)X=0.75計算簡化得到 發(fā)動機(jī)推力與尾噴截面積的關(guān)系，設(shè)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

6、） 根據(jù)外國的設(shè)計為列： 如果要制作產(chǎn)生25磅推力的發(fā)動機(jī)，25/4.2 = 5.95 s平方英寸得到尾噴管直徑約2.75英寸。 閥孔的面積為5.95*0.6552=3.9平方英寸。（這里系數(shù)0.6552設(shè)計者計算是取經(jīng)驗值） 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(jìn)單向閥。 噴管長度可簡化計算L=5.95*3.88+18.66 = 41.8 ，留余量，可取50英寸 如果噴管尾部采用擴(kuò)張部分，長度為0.2*41=8，總長50的情況下，那么實際尾噴

7、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(fā)動機(jī)實驗數(shù)據(jù)（供參考） 各參數(shù)如下 V = 2.9 litre fc = 6.7 gram/sec f = 150 Hz va = 258 m/s F = 85 Newton 第二章噴氣發(fā)動機(jī)制作 1.材料選擇 由于發(fā)動機(jī)在高溫下工作，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(guī)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

8、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(fā)動機(jī)最前部的進(jìn)氣節(jié)流罩，。 3. 如何制作進(jìn)氣單向閥 發(fā)動的關(guān)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(shè)計，如從藍(lán)圖可以看到，在一塊厚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(fā)動機(jī)的關(guān)鍵，必須用彈性強(qiáng)，耐高溫的，厚0.1-0.3mm左右薄鋼片來作，否則將使發(fā)動機(jī)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。

9、4.發(fā)動機(jī)的裝配 噴氣發(fā)動機(jī)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(nèi)彎10度到30度。使閥通氣孔打開。 另外注意發(fā)動機(jī)接點要不透氣。 第三章如何啟動發(fā)動機(jī) 概述 脈沖式發(fā)動機(jī)啟動起比較困難嗎?其實不然。從發(fā)動機(jī)原理可知要發(fā)動機(jī)燃燒發(fā)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(fā)動機(jī)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(yè)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(fā)，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

10、的是水，且易揮發(fā)，爆炸點范圍寬。 空氣 在噴氣發(fā)動機(jī)沒發(fā)動起來前，空氣無法自動吸入燃燒室，這時，需要用一個小風(fēng)箱或打氣筒在發(fā)動機(jī)入口處輸入空氣來幫助發(fā)動機(jī)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(jī)身燃燒室上裝一個火花塞，如果沒有也沒關(guān)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(fā)動機(jī)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(fēng)箱，或打氣筒朝發(fā)動機(jī)入口吹風(fēng)，注意觀察看，要使單向閥 片被吹開，油被吸入并霧化才行。

11、 調(diào)節(jié)油閥針控制好油門大小，尋找最佳吹風(fēng)角度使油能完全霧化。 如果發(fā)動機(jī)還是不能點火，可以拆開機(jī)身，調(diào)節(jié)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(fā)動機(jī)就會發(fā)動起來，撤走風(fēng)箱及點火源也能持續(xù)運行了。 另外也可先用罐裝火機(jī)用氣體，從入口吹入，點火，步驟同上述一樣，只是要調(diào)節(jié)好氣體量。 第四章制作問題解答 一為何發(fā)動機(jī)不工作 由于設(shè)計，加工中選材的問題，許多發(fā)動機(jī)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(diào)好，要選適合的材料來做。另外實際由于閥片的阻力，使空

12、氣實際進(jìn)入量減小約20%以上。 2.空氣過量是由于進(jìn)氣口設(shè)計太大，導(dǎo)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(fā)動極不穩(wěn)定。因為頻率太高，吸入的油 氣來不及完全混合，會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)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(jìn)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(fā)動機(jī)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(fā)動機(jī)的弱點，如果制作材料易鎔的話，高溫下用不了幾分鐘就會完完。因此如何設(shè)計單向閥，使閥片工作壽命加大，