Impulzný elektrický prúdový motor. Pulzujúce prúdové motory modelov lietadiel

Stiahnite si knihu zip 3Mb

Stručne sa môžete zoznámiť s obsahom knihy:

PRINCÍP FUNGOVANIA MODELU LIETADLA PURPJET

PuVRD má tieto hlavné prvky: vstupný úsek a - b (obr. 1) (ďalej budeme nazývať vstupný diel hlava /), ukončený ventilovou mriežkou pozostávajúcou z kotúča 6 a ventilov 7; spaľovacia komora 2, sekcia c - d; prúdová dýza 3, úsek d - d\ výfukové potrubie 4, úsek d - f.
Vstupný kanál hlavice / má sekciu zmätok a - b a difúzor b - c. Na začiatku časti difúzora je inštalovaná palivová trubica 8 s nastavovacou ihlou 5.

Vzduch prechádzajúci cez zmätkovú časť zvyšuje svoju rýchlosť, v dôsledku čoho tlak v tejto oblasti podľa Bernoulliho zákona klesá. Vplyvom zníženého tlaku sa z trubice 8 začne nasávať palivo, ktoré je následne nasávané prúdom vzduchu, rozbité na menšie častice a odparené. Vzniknutá karburovaná zmes, prechádzajúca cez difúznu časť hlavy, sa v dôsledku zníženia rýchlosti pohybu mierne stlačí a v konečnej premiešanej forme sa cez vstupné otvory mriežky ventilu dostáva do spaľovacej komory.
Zmes paliva a vzduchu, ktorá naplnila objem spaľovacej komory, sa najskôr zapáli pomocou elektrickej zapaľovacej sviečky alebo v extrémnych prípadoch pomocou otvoreného zdroja plameňa privádzaného na okraj výfukového potrubia. t.j. do časti c - e. Keď motor dosiahne prevádzkový režim, opäť zmes paliva a vzduchu vstupujúca do spaľovacej komory nie je zapálená vonkajší zdroj, ale z horúcich plynov. Elektrická zapaľovacia sviečka alebo iný zdroj plameňa je teda potrebný len pri štartovaní motora.

Plyny vznikajúce pri spaľovaní zmesi paliva a vzduchu prudko zvyšujú tlak v spaľovacej komore a doskové ventily ventilovej mriežky sa zatvárajú a plyny sa rútia do otvorenej časti spaľovacej komory smerom k výfukovému potrubiu. V určitom bode tlak a teplota plynov dosiahnu svoju maximálnu hodnotu. Počas tohto obdobia je maximálna aj rýchlosť prúdenia plynu z trysky a ťah vyvíjaný motorom.
Pod vplyvom vysoký krvný tlak v spaľovacej komore sa horúce plyny pohybujú vo forme plynového „piestu“, ktorý pri prechode cez dýzu získava maximálnu kinetickú energiu. Keď väčšina plynov opúšťa spaľovaciu komoru, tlak v nej
začne padať. Plynový „piest“, pohybujúci sa zotrvačnosťou, vytvára za sebou vákuum. Tento podtlak začína od mriežky ventilu a ako sa väčšina plynov pohybuje smerom k výstupu, šíri sa po celej dĺžke pracovného potrubia motora, t.j. do úseku e - e V dôsledku toho sa pod vplyvom viac vysoký krvný tlak V difúzorovej časti hlavy sa otvoria doskové ventily a spaľovacia komora sa naplní ďalšou časťou zmesi paliva a vzduchu.
Na druhej strane vákuum, ktoré sa rozšírilo na okraj výfukového potrubia, vedie k tomu, že rýchlosť niektorých plynov sa pohybuje pozdĺž výfukové potrubie smerom k výstupu klesne na nulu a potom dostane opačnú hodnotu - plyny zmiešané s nasatým vzduchom sa začnú pohybovať smerom k spaľovacej komore. Do tejto doby je spaľovacia komora naplnená ďalšou časťou zmesi paliva a vzduchu a plyny pohybujúce sa v opačnom smere (tlaková vlna) ju trochu stlačia a zapália.

V pracovnom potrubí motora počas jeho prevádzky teda stĺpec plynu osciluje: počas obdobia vysokého tlaku v spaľovacej komore sa plyny pohybujú smerom k výstupu, počas obdobia nízkeho tlaku - smerom k spaľovacej komore. A čím intenzívnejšie sú vibrácie plynového stĺpca v pracovnom potrubí, čím hlbšie je vákuum v spaľovacej komore, tým viac zmes paliva a vzduchu, čo zase povedie k zvýšeniu tlaku a následne k zvýšeniu ťahu vyvinutého motorom za cyklus.
Po zapálení ďalšej časti zmesi horného vzduchu a vzduchu sa cyklus opakuje. Na obr. 2 schematicky znázorňuje postupnosť chodu motora v jednom cykle:
— naplnenie spaľovacej komory čerstvou zmesou s otvorenými ventilmi počas štartovacej periódy a;
- moment vznietenia zmesi b (plyny vznikajúce pri spaľovaní expandujú, tlak v spaľovacej komore sa zvyšuje, ventily sa zatvárajú a plyny prúdia cez dýzu do výfukového potrubia);
— produkty spaľovania vo svojom objeme vo forme plynového „piestu“ sa pohybujú smerom k výstupu a vytvárajú za nimi vákuum, ventily sa otvoria a spaľovacia komora sa naplní čerstvou zmesou;
— čerstvá zmes g naďalej prúdi do spaľovacej komory (väčšina plynov – plynový „piest“ – opustila výfukové potrubie a vákuum sa rozšírilo na okraj výfukového potrubia, cez ktoré časť začnú sa nasávať zvyškové plyny a čistý vzduch z atmosféry);
— naplnenie spaľovacej komory čerstvou zmesou d končí (ventily sa zatvoria a stĺpec zvyškových plynov a vzduchu sa pohybuje zo strany výfukového potrubia smerom k mriežke ventilu, čím stláča zmes);

— v spaľovacej komore sa zmes zapáli a horí (plyny prúdia cez dýzu do výfukového potrubia a cyklus sa opakuje).
Vzhľadom na to, že tlak v spaľovacej komore sa mení z maximálnej hodnoty, viac než atmosférickej, na minimálnu, menšiu než atmosférickú, rýchlosť prúdenia plynu z motora tiež nie je počas cyklu konštantná. V momente najvyššieho tlaku v spaľovacej komore je najvyššia aj výstupná rýchlosť z dýzy. Potom, keď väčšina plynov opustí motor, rýchlosť výfuku klesne na nulu a potom sa nasmeruje na mriežku ventilu. V závislosti od zmeny rýchlosti výfuku a hmotnosti plynov počas cyklu sa mení aj ťah motora.

Na obr. Obrázok 3 ukazuje povahu zmeny tlaku p a prietoku plynu Ce za cyklus v PuVRD s dlhým výfukovým potrubím. Z obrázku je zrejmé, že prietok plynu sa s určitým časovým posunom mení v súlade so zmenou tlaku a dosahuje svoje maximum približne pri maximálnej hodnote tlaku. Počas obdobia, keď je tlak v pracovnom potrubí nižší ako atmosférický, sú rýchlosť a ťah výfukových plynov záporné (sekcia w), pretože plyny sa pohybujú výfukovým potrubím smerom do spaľovacej komory.

V dôsledku skutočnosti, že plyny pohybujúce sa výfukovým potrubím vytvárajú vákuum v spaľovacej komore, môže PuVRD pracovať na mieste bez vysokorýchlostného tlaku.

ZÁKLADNÁ TEÓRIA MODELU LIETADEL PURPJET

Ťah motora

Vyvinutý ťah prúdový motor(vrátane pulzujúcej), je určená druhým a tretím zákonom mechaniky.
Ťah počas jedného cyklu pohonu sa mení od maximálnej (kladnej) hodnoty po minimálnu (zápornú) hodnotu. Táto zmena ťahu za cyklus je spôsobená princípom činnosti motora, t.j. skutočnosťou, že parametre plynu – tlak, prietok a teplota – nie sú počas cyklu konštantné. Preto, keď prejdeme k definícii ťažnej sily, zavedieme pojem priemernej rýchlosti prúdenia plynu z motora. Označme túto rýchlosť ako Svsr (pozri obr. 3).
Definujme ťah motora ako reaktívnu silu zodpovedajúcu očakávanej priemernej rýchlosti výfuku. Podľa druhého zákona mechaniky sa zmena hybnosti akéhokoľvek prúdu plynu, vrátane motora, rovná impulzu sily, t.j. v tomto prípadeťažná sila:
P* = tg - C, avg - taU, (1)
kde tg je hmotnosť produktov spaľovania paliva;
mt je hmotnosť vzduchu vstupujúceho do motora; С,ср - priemerná rýchlosť spaľovacích produktov;
V – rýchlosť letu modelu; P - ťažná sila; I je čas pôsobenia sily Vzorec (1) môže byť napísaný v inej forme, delením jeho pravej a ľavej časti na I:
t.. gpp
, (2)
kde tg. sek a MB. sek - predstavujú hmotnosti produktov spaľovania a vzduchu prúdiaceho motorom za sekundu, a preto ich možno vyjadriť pomocou zodpovedajúceho druhého hmotnostného prietoku Cg. sek
II Ov. sek, T.S.
_ ^ g. sek _ "r. sek
. sek - ~~a " v- sek - ~~~a
Nahradenie sekúnd do vzorca (2) masové výdavky, vyjadrené ako náklady na druhú hmotnosť, získame:
g-ssk v-ssk
*-*
g> -. p.s
Vybratím - zo zátvoriek dostaneme výraz
. sek g
. sek
Je známe, že pre úplné spálenie 1 kg uhľovodíkového paliva (napríklad benzínu) vyžaduje približne 15 kg vzduchu. Ak teraz predpokladáme, že sme spálili 1 kg benzínu a na jeho spálenie bolo potrebných 15 kg vzduchu, potom hmotnosť splodín horenia 6G bude rovná: SG = 0T + (gv = 1 kg paliva 4- 15 kg vzduchu = 16 kg produktov spaľovania, pričom pomer je ~ v hmotnostných jednotkách
IN
bude vyzerať takto:
вг (?т + (?в ] + 15
—^.” R
Pomer^-1 bude mať rovnakú hodnotu
v-sek
n g sek
Ak vezmeme pomer m^ - rovný jednote, získame jednoduchší a pomerne presný vzorec na určenie ťažnej sily:
I = ^ (C,er - V). (5)
Keď motor beží na mieste, keď V = O, dostaneme
P = ^ C "priem.- (6)
Vzorce (5 a 6) môžu byť napísané v podrobnejšej forme:
, (T)
kde St. c je hmotnosť vzduchu prúdiaceho cez motor
v jednom cykle;
n je počet cyklov za sekundu.
Analýzou vzorcov (7 a 8) môžeme dospieť k záveru, že ťah pomocného lietadla závisí od:
- na množstve vzduchu prechádzajúceho motorom za cyklus;
- na priemernej rýchlosti prúdenia plynu z motora;
— z počtu cyklov za sekundu.
Čím väčší je počet cyklov motora za sekundu a čím viac zmesi paliva a vzduchu ním prechádza, tým väčší je ťah motora.
Základné relatívne (špecifické) parametre
PuVRD
Letový výkon pulzujúca motory dýchajúce vzduch pre modely lietadiel Najpohodlnejšie je porovnávať pomocou relatívnych parametrov.
Hlavné relatívne parametre motora sú: merný ťah, merná spotreba paliva, merná hmotnosť a merný čelný ťah.
Špecifický ťah Rud je pomer ťahu P [kg] vyvinutého motorom k hmotnosti za sekundu prietoku vzduchu motorom.

Nahrádzanie v tento vzorec hodnotu ťažnej sily P zo vzorca (5), získame
1
Keď motor beží na mieste, t. j. pri V = 0, výraz pre špecifický ťah bude mať veľmi jednoduchú formu:
p *sr
* ud - - .
UD^
Teda vedieť priemerná rýchlosť výron plynu z motora, vieme jednoducho určiť konkrétny ťah motora.
Špecifická spotreba palivo C?sp sa rovná pomeru hodinovej spotreby paliva k ťahu vyvinutému motorom
bt G *g H G g 1 aUD — ~p~ " |_«/ac-^ [hodina -g] *
kde 6 úderov je špecifická spotreba paliva;
^ « g kg g ] 6T - hodinová spotreba paliva - » - | .
Poznanie druhej spotreby paliva čl. sek. hodinovú spotrebu určíte pomocou vzorca
6t = 3600. Sg. sek.
Dôležitá je špecifická spotreba paliva výkonnostné charakteristiky motora, čo ukazuje jeho účinnosť. Čím menšie je 6UL, tým väčší je rozsah a trvanie letu modelu, pričom všetky ostatné veci sú rovnaké.
Špecifická hmotnosť motora - "dp" sa rovná pomeru suchej hmotnosti motora k maximálnemu ťahu vyvinutému motorom na mieste:
„
Tdv
_^G«1GO
- r "["g] [g]"
kde 7dp je špecifická hmotnosť motora;
6DP - suchá hmotnosť motora.
Pre danú hodnotu ťahu určuje merná hmotnosť motora hmotnosť pohonnej sústavy, ktorá, ako je známe, vo veľkej miere ovplyvňuje letové parametre lietajúceho modelu a v prvom rade jeho rýchlosť, výšku a nosnosť. Čím nižšia je merná hmotnosť motora pre daný ťah, čím je jeho konštrukcia dokonalejšia, tým väčšiu váhu dokáže tento motor zdvihnúť do vzduchu.
Špecifický čelný ťah Y.™- je pomer ťahu vyvinutého motorom k ploche jeho najväčšieho prierezu
kde Rlob je špecifický čelný ťah;
/""loo - najväčšia plocha prierezu motora.
Špecifické hry predného ťahu dôležitá úloha pri posudzovaní aerodynamických vlastností motora, najmä pri vysokorýchlostných lietajúcich modeloch. Čím väčší je radar, tým menší podiel ťahu vyvinutého motorom za letu sa vynakladá na prekonávanie vlastného odporu.
Prúdový motor, ktorý má malú prednú plochu, je vhodný na inštaláciu na lietajúce modely.
Relatívne (špecifické) parametre motora sa menia so zmenami rýchlosti letu a nadmorskej výšky, keďže ťah vyvíjaný motorom a celková spotreba paliva si nezachovávajú svoju hodnotu. Preto sa relatívne parametre zvyčajne vzťahujú na stacionárnu prevádzku motora pri maximálnom ťahu na zem.
Kolísanie ťahu pomocného pohonu v závislosti od rýchlosti
let
Ťah pomocnej jednotky v závislosti od rýchlosti letu sa môže meniť rôznymi spôsobmi a závisí od spôsobu regulácie dodávky paliva do spaľovacej komory. Zmena rýchlostnej charakteristiky motora závisí aj od zákona, ktorým sa dodáva palivo.
Na známych konštrukciách lietajúcich modelov lietadiel s tryskami spravidla nič zvláštne automatické zariadenia dodávať palivo do spaľovacej komory v závislosti od rýchlosti a výšky letu a regulovať motory na zemi na maximálny ťah alebo najstabilnejší a superponovaný prevádzkový režim.
Na veľkom lietadla pri PuBRD je vždy nainštalovaný automatický prívod paliva, ktorý v závislosti od rýchlosti a nadmorskej výšky letu udržuje stálu kvalitu zmesi paliva a vzduchu vstupujúcej do spaľovacej komory, a tým udržiava stabilný a najefektívnejší prevádzkový režim motora. Nižšie zvážime rýchlostné charakteristiky motor v prípadoch, keď je nainštalovaný automatický podávač paliva a keď nie je nainštalovaný.
Na úplné spálenie paliva je potrebné presne definované množstvo vzduchu. Pre uhľovodíkové palivá, napríklad benzínu a petroleja, pomer hmotnosti vzduchu potrebného na úplné spálenie paliva k hmotnosti tohto paliva je približne 15. Tento pomer sa zvyčajne označuje písmenom /,. Preto, keď poznáte hmotnosť paliva, môžete okamžite určiť množstvo teoreticky potrebného vzduchu:
6B = /^g. (13)
Vedľajšie výdavky sú v presne rovnakom vzťahu:
^ i. sek ==<^^г. сек- (103.)
Ale nie vždy motor dostane toľko vzduchu, koľko je potrebné na úplné spálenie paliva: môže ho byť viac alebo menej. Pomer množstva vzduchu vstupujúceho do spaľovacej komory motora k množstvu vzduchu, ktoré je teoreticky potrebné na úplné spálenie paliva, sa nazýva súčiniteľ prebytočného vzduchu a.
(14) * = ^- (Ha)

V prípade, keď sa do spaľovacej komory dostane viac vzduchu, ako je teoreticky potrebné na spálenie 1 kg paliva, ale bude ich viac a zmes sa nazýva chudá. Ak do spaľovacej komory vstupuje menej vzduchu, ako je teoreticky potrebné, potom a bude menšie ako jednota a zmes sa nazýva bohatá.
Na obr. Na obrázku 4 je znázornený charakter zmeny ťahu pomocného pohonu v závislosti od množstva paliva vstrekovaného do spaľovacej komory. To znamená, že motor beží po zemi alebo rýchlosť fúkania je konštantná.
Graf ukazuje, že ťah so zvýšením množstva paliva vstupujúceho do spaľovacej komory sa najprv zvýši na určitú hranicu a potom, keď dosiahne maximum, rýchlo klesne.
Tento charakter krivky je spôsobený skutočnosťou, že pri veľmi chudobnej zmesi (ľavá vetva), keď je asi spaľovacia komora
málo paliva, prevádzková intenzita motora je slabá a ťah motora nízky. So zvyšujúcim sa prietokom paliva do spaľovacej komory motor začína pracovať stabilnejšie a intenzívnejšie a ťah sa začína zvyšovať. Pri určitom množstve paliva vstrekovaného do spaľovacej komory, teda pri určitej kvalite zmesi, dosiahne ťah najväčšiu hodnotu.
Pri ďalšom obohacovaní zmesi sa proces spaľovania naruší a ťah motora opäť klesne. Prevádzka motora na pravej strane charakteristiky (vpravo od bodu LV) je sprevádzaná abnormálnym spaľovaním zmesi, v dôsledku čoho je možné spontánne ukončenie prevádzky. PuVRD má teda určitý rozsah stabilnej prevádzky z hľadiska kvality zmesi a tento rozsah je ~ 0,75-1,05. Preto je v praxi PuVRD jednorežimový motor a jeho režim je zvolený mierne naľavo od maximálneho ťahu (bod Рр) tak, aby bola zaručená spoľahlivá a stabilná prevádzka so zvyšujúcou sa aj klesajúcou spotrebou paliva.
Ak bola krivka / (pozri obr. 4) nasnímaná pri rýchlosti rovnej nule na zemi, potom pri určitom konštantnom prúdení vzduchu alebo pri určitej konštantnej rýchlosti letu, aj pri zemi, krivka zmeny ťahu v závislosti od množstva paliva vstup do spaľovacej komory sa bude pohybovať doprava a nahor, pretože so zvýšením prietoku vzduchu sa zvyšuje aj spotreba paliva, a preto sa zvýši maximálny ťah - krivka //.
Na obr. Na obrázku 5 je znázornená zmena ťahu prúdového motora s automatickým prívodom paliva v závislosti od rýchlosti letu. Tento charakter zmeny ťahu je spôsobený tým, že so zvyšovaním rýchlosti letu sa vplyvom vysokootáčkového tlaku zvyšuje hmotnosť prúdu vzduchu cez motor, pričom automatický prívod paliva začína zvyšovať množstvo vstrekovaného paliva do do spaľovacej komory alebo do difúznej časti hlavy, a tým udržuje stálu kvalitu paliva -vzduchová zmes a normál-
Ryža. 5. Zmena ťahu prúdového motora s automatickou dodávkou paliva v závislosti od rýchlosti letu
teraz proces spaľovania.
Výsledkom je, že so zvýšením rýchlosti letu, ťahu trysky
s automatickým prívodom paliva sa začne zvyšovať a dosiahne
jeho maximum pri určitej rýchlosti
let.
Pri ďalšom zvyšovaní rýchlosti letu začína klesať ťah motora v dôsledku zmeny fázy otvárania a zatvárania sacích ventilov vplyvom vysokorýchlostného tlaku a silného nasávania plynov z výfukového potrubia, v dôsledku ktorých spätný prúd smerom do spaľovacej komory je oslabený. Cykly slabnú na intenzite a pri rýchlosti letu 700-750 km/h môže motor prejsť na nepretržité spaľovanie zmesi bez výraznej cyklickosti. Z rovnakého dôvodu dochádza k poklesu maximálneho ťahu na krivke /// (pozri obr. 4). Následne pri zvyšovaní rýchlosti letu je potrebné regulovať prívod paliva do spaľovacej komory tak, aby bola zachovaná stála kvalita zmesi. Za tohto stavu sa ťah vrtule v určitom rozsahu letových rýchlostí mení bezvýznamne.

Pri porovnaní ťahových charakteristík leteckého modelu PuRJP a piestového motora s pevnou vrtuľou (pozri obr. 5) môžeme povedať, že ťah PuRJP zostáva prakticky konštantný v značnom rozsahu otáčok; ťah piestového motora s pevnou vrtuľou začína okamžite klesať so zvyšujúcou sa rýchlosťou letu. Priesečníky kriviek disponibilného ťahu pomocného pohonu a piestového motora s krivkou požadovaného ťahu pre zodpovedajúce modely s rovnakými aerodynamickými vlastnosťami určujú maximálne rýchlosti letu, ktoré môžu tieto modely vyvinúť pri horizontálnom lete. Model s PURD môže dosiahnuť výrazne vyššie rýchlosti ako model s piestovým motorom. To určuje výhodu PuVRD.
V skutočnosti na modeloch s PURD, ktorých letová hmotnosť je prísne obmedzená športovými normami, spravidla nie je nainštalovaný automatický prívod paliva, pretože v súčasnosti neexistujú žiadne automatické podávače paliva, ktoré sú jednoduchého dizajnu a spoľahlivé v prevádzke. a čo je najdôležitejšie, malé rozmery a hmotnosť. Preto sa používajú najjednoduchšie palivové systémy, v ktorých sa palivo dostáva do difúznej časti hlavy v dôsledku podtlaku v nej vzniknutého pri prechode vzduchu, alebo je privádzané pod tlakom odoberaným zo spaľovacej komory a smeruje do palivovej nádrže, príp. pomocou čerpacieho zariadenia. Žiadny z používaných palivových systémov neudržiava stálu kvalitu zmesi paliva a vzduchu pri zmene rýchlosti letu a výšky. V kapitole 7 je pri zvažovaní palivových systémov uvedený vplyv každého z nich na charakter zmeny ťahu náporového motora v závislosti od rýchlosti letu; Sú tam uvedené aj príslušné odporúčania.

Stanovenie hlavných parametrov pomocného pohonu

Porovnaj pulzné prúdové motory pri modeloch lietadiel sú motory prepojené a výhody jedného pred druhým je najvhodnejšie identifikovať podľa konkrétnych parametrov, na určenie ktorých potrebujete poznať základné údaje motora: ťah P, spotrebu paliva Cr a spotrebu vzduchu C0. Spravidla sa hlavné parametre proporčného lietadla určujú experimentálne pomocou jednoduchého zariadenia.
Pozrime sa teraz na metódy a zariadenia, pomocou ktorých možno tieto parametre určiť.
Definícia trakcie. Na obr. Obrázok 6 zobrazuje schematický diagram skúšobnej stolice na určenie ťahu malého PURE.
Na krabici vyrobenej z 8 m preglejky sú pripevnené dva kovové stojany zakončené v hornej časti polkruhmi. Spodná časť montážnej svorky motora je zavesená na týchto polkrúžkoch: jeden z nich je umiestnený na prechode spaľovacej komory do trysky a druhý je na výfukovom potrubí. Spodné časti

vzpery sú pevne prinitované k oceľovým nápravám; ostré konce osí zapadajú do zodpovedajúcich kužeľových vybraní v upínacích skrutkách. Upínacie skrutky sú zaskrutkované do pevných oceľových držiakov namontovaných na vrchu krabice. Keď sa teda stojany otáčajú okolo svojich osí, motor udržuje vodorovnú polohu. K stĺpiku A je pripevnený jeden koniec vinutej pružiny, ktorej druhý koniec je spojený s pántom na skrinke. Zadný stĺpik má ukazovateľ, ktorý sa pohybuje po stupnici.
Váhu je možné kalibrovať pomocou dynamometra, zavesením na lanovú slučku priviazanú k palivovej trubici v difúzore. Dynamometer by mal byť umiestnený pozdĺž osi motora.
Pri štartovaní motora drží predný stĺpik na svojom mieste špeciálna zarážka a až keď je potrebné merať trakciu, zarážka sa odstráni.
1
!
H
~P/77 .../77
Ryža. 7. Schéma elektrického zapojenia pre štartovanie
PuVRD:
B - tlačidlový spínač; Tr - zostupný transformátor;
K\ a L "a - svorky; C - jadro; II", - primárne vinutie; №g - sekundárne vinutie; C\ - kondenzátor; P - istič; Atď -
jar; P - iskrisko (elektrická sviečka); t - hmotnosť
Vo vnútri boxu sa nachádza vzduchojem s objemom približne 4 litre, štartovacia cievka a transformátor slúžiaci na štartovanie motora. Elektrický prúd je privádzaný zo siete do transformátora, ktorý znižuje napätie na 24 0 a z transformátora do štartovacej cievky. Vysokonapäťový vodič zo štartovacej cievky je pripojený cez hornú spodnú časť skrinky k elektrickej zapaľovacej sviečke motora. Schéma elektrického obvodu zapaľovania je znázornená na obr. 7. Pri použití dobíjacích batérií s napätím 12-24 V je transformátor vypnutý a batérie sú pripojené na svorky ^1 a K%.
Jednoduchšia schéma stroja na meranie ťahu tlačnej jednotky je na obr. 8. Stroj sa skladá zo základne (doska s dvoma železnými alebo duralovými rohmi), vozíka s montážnymi svorkami na motor, dynamometra a palivovej nádrže. Stojan s palivovou nádržou je posunutý od osi motora tak, aby nezasahoval do pohybu motora počas prevádzky. Kolieska vozíka majú vodiace drážky s hĺbkou 3 - 3,5 mm a šírkou o 1 mm väčšou ako je šírka uhlového rebra.

Po naštartovaní motora a nastavení jeho prevádzkového režimu sa uzamykacia slučka odstráni z háku vozíka a pomocou dynamometra sa zmeria ťah.
Ryža. 8. Schéma stroja na určenie ťahu tlačnej jednotky:
1 - motor; 2 — palivová nádrž; 3 - stojan; 4 - vozík; 5 — dynamometer; b - uzamykacia slučka; 7-doska; 6"-rohy
Stanovenie spotreby paliva. Na obr. Obrázok 9 znázorňuje schému palivovej nádrže, pomocou ktorej môžete jednoducho určiť spotrebu paliva. K tejto nádrži je pripevnená sklenená trubica, ktorá má dve značky, medzi ktorými
-2
Ryža. 9 Schéma nádrže na určenie spotreby paliva:
/ - palivová nádrž; 2 — plniace hrdlo; 3 - sklenená trubica s kontrolnými značkami a a b; 4 — gumené rúrky; 5** palivové potrubie
Objem nádrže je presne meraný. Pred stanovením spotreby paliva motora je potrebné, aby hladina paliva v nádrži bola mierne nad hornou značkou. Pred naštartovaním motora musí byť palivová nádrž namontovaná na statíve v striktne vertikálnej polohe. Hneď ako hladina paliva v nádrži dosiahne hornú značku, musíte zapnúť stopky a potom, keď sa hladina paliva priblíži k spodnej značke, ich vypnúť. Keď poznáte objem nádrže medzi značkami V, špecifickú hmotnosť paliva 7t a dobu prevádzky motora ^, môžete ľahko určiť spotrebu paliva druhej hmotnosti:
*T. sek
(15)
Ryža. 10. Inštalačná schéma na určenie prietoku vzduchu
motor:
/ — model lietadla PuVRD; 2 — výstupné potrubie; 3 - prijímač; 4 - prívodné potrubie; 5 — trubica na meranie celkového tlaku; 6 — trubica na meranie statického tlaku; 7 - mikromanometer; 8 - guma
rúrky
Na presnejšie určenie spotreby paliva sa odporúča vyrobiť palivovú nádrž s priemerom nie väčším ako 50 mm a vzdialenosť medzi značkami je najmenej 30 - 40 mm.
Stanovenie prietoku vzduchu. Na obr. Obrázok 10 znázorňuje inštalačný diagram na určenie prietoku vzduchu. Pozostáva z prijímača (nádrže) s objemom minimálne 0,4 l3, prívodného potrubia, výstupného potrubia a liehového mikromanometra. Prijímač v tejto inštalácii je potrebný na tlmenie kolísania prúdenia vzduchu spôsobeného frekvenciou nasávania zmesi do spaľovacej komory a na vytvorenie rovnomerného prúdenia vzduchu vo valcovom prívodnom potrubí. Vo vstupnom potrubí, ktorého priemer je 20-25 mm a dĺžka nie je menšia ako 15 a nie je väčšia ako 20 priemerov, sú približne na dne inštalované rúrky s priemerom 1,5-2,0 mm: jedna s otvorenou časťou je nasmerovaný striktne proti prúdu a je určený na meranie celkového tlaku, druhý je prispájkovaný zarovnaný s vnútornou stenou prívodného potrubia na meranie statického tlaku. Výstupné konce trubíc sú pripojené k trubiciam mikromanometra. ktorý pri prechode vzduchu cez sacie potrubie ukáže rýchlostný tlak.
Kvôli malým poklesom tlaku vo vstupnom potrubí nie je liehový mikromanometer inštalovaný vertikálne, ale pod uhlom 30 alebo 45°.
Je žiaduce, aby výstupné potrubie privádzajúce vzduch do testovaného motora malo gumenú koncovku pre utesnené spojenie hlavy motora s okrajom výstupného potrubia.
Na meranie prietoku vzduchu sa motor naštartuje, uvedie do stabilného prevádzkového režimu a postupne sa vstupná časť hlavice privedie k výstupnej rúre prijímača a pevne sa k nej pritlačí. Po zmeraní poklesu tlaku N[m] pomocou mikromanometra sa motor vyberie z výstupného potrubia prijímača a zastaví sa. Potom pomocou vzorca:
".-"/"[=].
kde UP je rýchlosť vzduchu v sacom potrubí ^]1<р = 0,97 ч- 0, 98 — коэффициент микроманометра;
DR - nameraný dynamický tlak ||;
S L! -Ja
\kg-s?)
рв — hustota vzduchu [^4];
Určme rýchlosť prúdenia vzduchu Va vo vstupnom potrubí. Dynamický tlak AR nájdeme z nasledujúceho výrazu:
7с/15sha, (17)
|/sgt
kde Chs je špecifická hmotnosť alkoholu -, ;
Ja a "^
N - pokles tlaku podľa mikromanometra [m]\
a je uhol sklonu mikromanometra. Keď poznáme rýchlosť prúdenia vzduchu Va [m/sec] v prívodnom potrubí a jeho prierezovú plochu Ra [m2], určíme druhý váhový prúd vzduchu..Г, = 0,465 ^ , , (19)
kde P je údaj barometra, [mm рг. čl.]; T – absolútna teplota, °K.
Т = 273° + I °С, kde I °С je teplota vonkajšieho vzduchu.

Takto sme určili všetky hlavné parametre motora – ťah, druhú spotrebu paliva, druhú spotrebu vzduchu – a poznáme jeho suchú hmotnosť a čelnú plochu; Teraz môžeme ľahko nájsť hlavné špecifické parametre: Ruya, Court, ^ud. Láska
Navyše pri znalosti základných parametrov motora je možné určiť priemernú rýchlosť prúdenia plynu z výfukového potrubia a kvalitu zmesi vstupujúcej do spaľovacej komory.
Takže napríklad, keď motor pracuje na zemi, vzorec na určenie ťahu má tvar:
r__ v. sek r. ..
~~~G~ SR"
Určením C, cf z tohto vzorca dostaneme:
P Ses — ^------^, [m/s].
^v. sek
Kvalitu zmesi a zistíme zo vzorca 14:

Všetky veličiny vo výraze a sú známe.
Stanovenie tlaku v spaľovacej komore a frekvencie cyklu. V procese experimentovania s cieľom identifikovať najlepšie konštrukcie motora sa často určuje maximálny tlak a maximálne vákuum v spaľovacej komore, ako aj frekvencia cyklov.

Frekvencia cyklu sa zisťuje buď pomocou rezonančného frekvenčného merača, alebo pomocou slučkového osciloskopu s piezoquartzovým snímačom, ktorý je inštalovaný na stene spaľovacej komory alebo umiestnený na okraji výfukového potrubia.
Oscilogramy nasnímané pri meraní frekvencie dvoch rôznych motorov sú znázornené na obr. 11. V tomto prípade bol piezoquartzový snímač pripojený k okraju výfukového potrubia. Rovnomerné krivky rovnakej výšky / predstavujú odpočítavanie času. Vzdialenosť medzi susednými vrcholmi zodpovedá 1/30 sekundy. Stredné krivky 2 znázorňujú kolísanie prúdu plynu. Osciloskop zaznamenával nielen hlavné cykly - záblesky v spaľovacom priestore (to sú krivky s najväčšou amplitúdou), ale aj ďalšie menej aktívne kmity, ktoré prebiehajú pri spaľovaní zmesi a jej vyhadzovaní z motora.

Maximálny tlak a maximálne vákuum v spaľovacej komore možno s približnou presnosťou určiť pomocou ortuťových piezometrov a dvoch jednoduchých snímačov (obr. 12), pričom snímače majú rovnakú konštrukciu. Jediný rozdiel je ich inštalácia na spaľovacej komore; jeden snímač je inštalovaný na uvoľnenie plynu zo spaľovacej komory, druhý na jeho vpustenie do nej. Prvý senzor je pripojený k piezometru, ktorý meria maximálny tlak, druhý k piezometru, ktorý meria vákuum.
Ryža. 12. Schéma zariadenia na určovanie
maximálny a minimálny tlak v
spaľovacia komora motora:
/. 2 - snímače a snímače v spaľovacej komore; 3. 4 — ortuťové piezometre 5 — puzdro snímača tlaku; b1 – ventil (oceľový plech s hrúbkou 0,05 – 0,00 mm)
Podľa tlaku a podtlaku v spaľovacej komore a frekvencie cyklov možno posúdiť intenzitu cyklov, zaťaženie stien spaľovacej komory a celého potrubia, ako aj doskových ventilov roštu. V súčasnosti v najlepších modeloch PuVRD dosahuje maximálny tlak v spaľovacej komore 1,45-1,65 kg/cm2, minimálny tlak (vákuum) je do 0,8-0,70 kg]"cm2 a frekvencia je do 250 a viac cyklov za sekundu.
Experimentálni leteckí modelári, ktorí poznajú základné parametre motora a vedia ich určiť, budú môcť motory porovnávať, a čo je najdôležitejšie, pracovať na lepších príkladoch PURD.

NÁVRHY PRVKOV MODELOV LIETADIEL PURJETS

Na základe zamýšľaného účelu modelu sa vyberie (alebo navrhne) zodpovedajúci motor.
Pre modely voľného lietania, v ktorých môže letová hmotnosť dosiahnuť 5 kg, sú motory vyrobené s výraznou rezervou bezpečnosti a s relatívne nízkou frekvenciou cyklu, čo pomáha predĺžiť životnosť ventilov a tiež inštalujú plameň. aretačné siete za ventilmi, ktoré síce znižujú maximálny možný ťah, ale chránia ventily pred vystavením vysokým teplotám a tým ďalej zvyšujú ich životnosť.
Iné požiadavky platia pre motory inštalované na vysokorýchlostných lankových modeloch, ktorých letová hmotnosť by nemala presiahnuť 1 kg. Očakáva sa od nich maximálny možný ťah, minimálna hmotnosť a garantovaná doba nepretržitej prevádzky po dobu 3-5 minút, t.j. počas doby potrebnej na prípravu na let a absolvovanie skúšobnej kilometrovej základne.
Hmotnosť motora pre lankové modely by nemala presiahnuť 400 g, pretože inštalácia motorov s väčšou hmotnosťou sťažuje výrobu modelu s požadovanou pevnosťou a aerodynamickou kvalitou, ako aj s potrebnou zásobou paliva. Motory kordových modelov majú spravidla efektívne vonkajšie obrysy, dobrú aerodynamickú kvalitu vnútornej prietokovej časti a veľkú prietokovú plochu ventilových mriežok.
Konštrukcia proporcií, ťah, ktorý vyvinú a potrebný čas prevádzky sú teda dané najmä typom modelov, na ktorých sú inštalované. Všeobecné požiadavky na tlačné motory sú nasledovné: jednoduchosť a nízka hmotnosť konštrukcie, prevádzková spoľahlivosť a jednoduchosť použitia, maximálny možný ťah pre dané rozmery, najdlhšia doba nepretržitej prevádzky.

Teraz sa pozrime na návrhy jednotlivých prvkov motorov s pulzujúcim vzduchom.
Vstupné zariadenia (hlavy)
Vstupné zariadenie PuVRD je navrhnuté tak, aby zabezpečilo správny prívod vzduchu do ventilovej mriežky, premieňanie vysokorýchlostného tlaku na statický tlak (vysokorýchlostná kompresia) a prípravu zmesi paliva a vzduchu vstupujúcej do spaľovacej komory motora. V závislosti od spôsobu privádzania paliva do vstupného kanála hlavy - buď v dôsledku vákua alebo pod tlakom - bude mať jeho prietoková dráha rôznu
Ryža. 13. Tvar prietokovej časti hláv s posuvom
palivo: a - v dôsledku riedenia; b - pod tlakom
profilu. V prvom prípade má vnútorný kanál časť zmätku a difúzora a spolu s prívodným potrubím paliva a nastavovacou ihlou predstavuje jednoduchý karburátor (obr. 13, a). V druhom prípade má hlavica len difúzorovú časť a palivové potrubie s kontrolnou skrutkou (obr. 13.6).
Prívod paliva do difúznej časti hlavy je konštrukčne jednoduchý a plne zabezpečuje kvalitnú prípravu zmesi paliva a vzduchu vstupujúcej do spaľovacej komory. To je dosiahnuté v dôsledku skutočnosti, že prietok vo vstupnom kanáli nie je stály, ale kolíše v súlade s činnosťou ventilov. Keď sú ventily zatvorené, rýchlosť prúdenia vzduchu je 0 a keď sú ventily úplne otvorené, rýchlosť prúdenia vzduchu je maximálna. Kolísanie rýchlosti podporuje miešanie paliva a vzduchu. Ďalej je zmes paliva a vzduchu vstupujúca do spaľovacej komory zapálená zvyškovými plynmi, zvyšuje sa tlak v pracovnom potrubí a ventily sa zatvárajú pod vplyvom vlastných elastických síl a pod vplyvom zvýšeného tlaku v spaľovacej komore.
Tu sú možné dva prípady. Prvým je, keď sa v momente zatvorenia ventilov plyny nedostanú do vstupného kanála a zmes paliva so vzduchom je ovplyvnená iba ventilmi, ktoré zastavia jej pohyb a dokonca sa zdá, že ju vyhodia smerom k vstupu do hlava. Druhou je, keď v momente zatvorenia ventilov je zmes paliva a vzduchu ovplyvnená nielen ventilmi, ale aj zmesou, ktorá už vstúpila do spaľovacej komory, ale ešte sa nezapálila, a prechádza cez ventilov z dôvodu ich nedostatočnej tuhosti alebo nadmerného vychýlenia. V tomto prípade bude zmes vrhnutá smerom k vchodu do hlavy oveľa väčším množstvom.
Hádzanie zmesi z taniera ventilu smerom k vstupu je možné ľahko pozorovať u hlavíc s krátkym vnútorným kanálom (dĺžka kanála sa približne rovná priemeru hlavy). Pred vstupným otvorom v hlave bude pri bežiacom motore vždy „vankúš palivo-vzduch“ približne tak, ako je znázornené na obr. 13.6. Tento jav možno tolerovať, ak má „vankúš“ malú veľkosť a motor na zemi pracuje stabilne, pretože vo vzduchu so zvyšujúcou sa rýchlosťou letu stúpa rýchlostný tlak a „vankúš“ zmizne.

Ak sa do vstupnej časti hlavy zo spaľovacej komory dostanú namiesto zmesi paliva a vzduchu horúce plyny, zmes v časti difúzora sa môže vznietiť a motor sa zastaví. Preto je potrebné zastaviť pokusy o naštartovanie a odstránenie závady na ventilovej mriežke, ako bude uvedené v ďalšej časti. Pre stabilnú a efektívnu prevádzku motora by sa dĺžka vstupného kanála hlavy mala rovnať 1,0 - 1,5 vonkajším priemerom ventilov a pomer dĺžok častí zmätku a difúzora by mal byť približne 1: 3.
Profil vnútorného kanála a vonkajší obrys hlavy musia byť hladké, aby nedochádzalo k oddeleniu prúdu od komínov, keď motor pracuje na mieste aj za letu. Na obr. 13 je znázornená hlava, ktorej profil úplne vyhovuje pohybom prúdenia. Má pružný tvar a nedochádza k oddeleniu toku od stien. Pozrime sa na niekoľko typických dizajnov hlavy PuVRD.
Na obr. 14 znázorňuje hlavu, ktorá má celkom dobrú aerodynamickú kvalitu. Vytváranie zmätku*
Hlavná a difúzna časť, ako aj predná hrana kapotáže, ako je zrejmé z obrázku, sa hladko spájajú.
Technológia výroby jednotlivých prvkov tejto hlavice je popísaná v kapitole 5. Medzi výhody konštrukcie hlavice patrí jej nízka hmotnosť, možnosť rýchlej výmeny mriežky ventilu a umiestnenie dýzy v strede vstupného kanála, čo podporuje symetrické prúdenie vzduchu.
Kvalita zmesi sa reguluje výberom priemeru otvoru dýzy. Môžete použiť trysku s otvorom väčším ako je nominálny a pri nastavovaní zmenšiť jej prietokovú plochu vložením jednotlivých žiliek s priemerom 0,15-0,25 mm z elektrického vodiča. Vonkajšie konce žíl sú ohnuté na vonkajšiu stranu dýzy (obr. 15), potom sa na ňu nasadí vinylchloridová alebo gumová hadička. Prívod paliva je možné nastaviť pomocou malého domáceho skrutkového ventilu.
Hlava jedného z domácich motorov RAM-2, sériovo vyrábaných, je znázornená na obr. 16. Telo tejto hlavy má vnútorný kanál, bod na pripevnenie trysky, mriežku ventilu, závit na pripevnenie k spaľovacej komore a sedlo pre kapotáž.

Tryska je vybavená ihlovou jamkou na reguláciu kvality zmesi.
Medzi nevýhody patrí zlá aerodynamika prietokovej časti, ktorá znižuje ťah motora - ostrý prechod prúdenia z axiálneho smeru do vstupných kanálov ventilového poľa a prítomnosť samotných kanálov (sekcia b - d), ktoré zvyšujú odpor. a zhoršiť kvalitné homogénne premiešanie paliva so vzduchom.
Konštrukcia hlavy znázornená na obr. 17, špeciálne upevnenie so spaľovacou komorou motora. Na rozdiel od závitových spojovacích prvkov sa tu používa žľabová svorka, vyrobená na špeciálnom tŕni krimpovaním. Na prednej hrane spaľovacej komory je vyrobený špeciálny profilovaný golier. Mriežka ventilu, vložená do spaľovacej komory, sa opiera o výstupok tohto ramena. Potom sa vloží puzdro vstupného zariadenia, ktoré má tiež profilovaný nákružok, a tri komponenty - puzdro hlavy, mriežka ventilu a spaľovacia komora - sa pevne dotiahnu pomocou svorky 7 so skrutkou 8. Upevnenie je vo všeobecnosti ľahký a spoľahlivý v prevádzke.
Priestor medzi sacím plášťom a kapotážou sa často používa ako nádoba na palivovú nádrž. V týchto prípadoch sa dĺžka vstupného kanála spravidla zväčšuje, aby sa zmestila potrebná zásoba paliva. Na obr. 18 a 19 znázorňujú takéto hlavy. Prvý z nich sa dobre spája so spaľovacou komorou; palivo v ňom je spoľahlivo izolované od horúcich častí; je pripevnená k telu difúzora skrutkami 4. Druhá hlava, znázornená na obr. 19, sa vyznačuje originalitou pripevnenia k spaľovacej komore. Ako je zrejmé z obrázku, hlava 4 - profilovaná nádrž, spájkovaná z cínu alebo fólie, má špeciálne prstencové vybranie na upevnenie svojej polohy na ramene mriežky ventilu. Samotná mriežka ventilu 5 je naskrutkovaná do spaľovacej komory.

Hlavová nádrž je spojená s mriežkou ventilu a spaľovacou komorou pomocou pružín 3, ktoré uťahujú uši 2. Spojenie nie je tuhé, ale v tomto prípade to nie je potrebné, pretože hlava nie je hnacím orgánom; nevyžaduje sa ani špeciálne tesnenie
Ryža. 16. Hlava motora RAM-2:
/ - vnútorný kanál; 2 — kapotáž; 3-dýza; 4 — adaptér; 5 - ihlová skrutka; b - vstupný kanál ventilovej mriežky; 7 - montáž pre
prípojky palivového potrubia
medzi holokom a mriežkou ventilu. Preto je tento držiak v kombinácii s dizajnom mriežky ventilu a spaľovacej komory úplne opodstatnený. Autorom návrhu tejto hlavy je V. Danilenko (Leningrad).
Hlava znázornená na obr. 20, určený pre motory s ťahom do 3 kg a viac. Jeho konštrukčným znakom je spôsob pripevnenia k spaľovacej komore, prítomnosť chladiacich rebier a systém prívodu paliva. Na rozdiel od predchádzajúcich spôsobov je táto hlava pripevnená k spaľovacej komore pomocou uťahovacích skrutiek. Spaľovacia komora je vybavená šiestimi výstupkami 7 s vnútorným závitom M3, do ktorých sú zaskrutkované spojovacie skrutky 5, pričom špeciálne výstelky 4 uchopí silový krúžok difúzora a pritlačia ho k spaľovacej komore. Upevnenie, aj keď je výrobne náročné na prácu, je vhodné použiť pri veľkých rozmeroch motora (v tomto prípade je priemer spaľovacej komory 100 mm).
8
1
Ryža. 19. Hlava pripevnená k spaľovacej komore s
pružiny:
/ - spaľovacia komora; 2 — uši; 5 - pružina; 4— hlava; 5 — mriežka ventilu; b — príruba ventilovej mriežky; 7 — plniace hrdlo; th-drenážna trubica
Počas prevádzky má motor vysoký tepelný režim a na ochranu kapotáže z balzy alebo peny a palivového systému pred vystavením vysokým teplotám sú na vonkajšej časti difúzora umiestnené štyri chladiace rebrá.
Prívod paliva je realizovaný dvoma tryskami - hlavnou 11 s nenastaviteľným otvorom a pomocnou 12 s ihlou 13 na jemné nastavenie.

Dizajn ventilových mriežok

Jedinými pohyblivými časťami motora sú ventily, ktoré obchádzajú zmes paliva a vzduchu jedným smerom - do spaľovacej komory. Výber hrúbky a tvaru ventilov, kvalita spracovania a ich nastavenie určuje ťah motora, ako aj stabilitu a dĺžku jeho nepretržitej prevádzky. Už sme povedali, že motory inštalované na lankových modeloch vyžadujú maximálny ťah s nízkou hmotnosťou a motory inštalované na modeloch s voľným letom vyžadujú najdlhšie trvanie nepretržitej prevádzky. Preto sú aj mriežky ventilov inštalované na týchto motoroch konštrukčne odlišné.
Stručne zvážime fungovanie ventilovej mriežky. K tomu si zoberme takzvanú mriežku kotúčových ventilov (obr. 21), ktorá je najrozšírenejšia najmä na motoroch pre lankové modely. Z akejkoľvek ventilovej mriežky, vrátane kotúčovej, sa dosiahne maximálna možná prietoková plocha a dobrý aerodynamický tvar. Obrázok ukazuje, že väčšina plochy disku je využitá pre vstupné okná oddelené prepojkami, na ktorých okrajoch dosadajú ventily. Prax ukázala, že minimálne prijateľné prekrytie vstupných otvorov je znázornené na obr. 22; zníženie kontaktnej plochy ventilov vedie k zničeniu okrajov disku - k ich odsadeniu a zaobleniu ventilmi. Kotúče sú spravidla vyrobené z duralových tried D-16T alebo V-95 s hrúbkou 2,5-3,5 mm alebo z ocele s hrúbkou 1,0-1,5 mm. Vstupné hrany sú zaoblené a leštené. Osobitná pozornosť sa venuje presnosti a čistote opracovania kontaktnej roviny ventilu. Požadovaná tesnosť dosadnutia ventilov k rovine kotúča sa dosiahne až po krátkom zábehu na motore, kedy si každý ventil „vyvinie“ vlastné sedlo.
V okamihu horenia zmesi a zvýšenia tlaku v spaľovacej komore sú ventily uzavreté. Pevne priliehajú k disku a neumožňujú vstup plynov do hlavového difúzora. Keď sa do výfukového potrubia vrúti množstvo plynov a za mriežkou ventilu (zo strany spaľovacej komory) sa vytvorí podtlak, ventily sa začnú otvárať, pričom bránia vstupu čerstvej zmesi paliva a vzduchu, čím sa vytvorí určitá hĺbka vákua v spaľovacej komore, ktorá sa následne momentom rozšíri až na okraj výfukového potrubia. Odpor vytvorený ventilmi závisí
hlavne z ich tuhosti, ktorá by mala byť taká, aby bol dosiahnutý maximálny prísun zmesi paliva a vzduchu a včasné uzatvorenie vstupných otvorov v čase prepuknutia. Výber tuhosti ventilov, ktorá by spĺňala špecifikované požiadavky, je jedným z hlavných a prácne náročných procesov pri navrhovaní a vývoji motora.
Predpokladajme, že sme zvolili ventily z veľmi tenkej ocele a ich priehyb nebol nijak obmedzený. Potom, v momente, keď zmes vstúpi do spaľovacej komory, sa budú odchyľovať o nejakú maximálnu možnú hodnotu (obr. 23, a) a môžeme s úplnou istotou povedať, že odchýlka každého ventilu bude mať inú hodnotu, pretože je je veľmi ťažké vytvoriť presne rovnakú šírku a môžu sa líšiť aj v hrúbke. To povedie k ich nie súčasnému uzavretiu.

Ale hlavné je nasledovné. Na konci procesu plnenia v spaľovacej komore nastáva okamih, keď sa tlak v nej mierne zníži alebo sa rovná tlaku v difúzore. Práve v tomto momente musia ventily, hlavne vplyvom vlastných pružných síl,
Marque spaľovanie
Ryža. 23. Výchylka ventilu bez obmedzenia
podložky
mať čas uzavrieť vstupné otvory, aby po zapálení zmesi paliva a vzduchu nemohli plyny prenikať do hlavového difúzora. Ventily s nízkou tuhosťou, vychýlené o veľké množstvo, nestihnú včas uzavrieť vstupné otvory a plyny sa dostanú do difúzora hlavy (obr. 23.6), čo povedie k poklesu ťahu resp. výbuch zmesi v difúzore a zastavenie motora. Okrem toho tenké ventily, keď sa vychýlia o veľké množstvo, zažívajú veľké dynamické a tepelné zaťaženie a rýchlo zlyhávajú.
Ak vezmeme ventily so zvýšenou tuhosťou, jav bude opačný - ventily sa otvoria neskôr a zatvoria skôr, čo povedie k zníženiu množstva zmesi vstupujúcej do spaľovacej komory a prudkému zníženiu ťahu. Preto, aby sa dosiahlo čo najrýchlejšie otvorenie ventilov pri plnení spaľovacej komory zmesou a ich včasnom uzavretí počas ohniska, uchyľujú sa k umelej zmene línie ohybu ventilov inštaláciou obmedzujúcich podložiek alebo pružín.

Ako ukázala prax, pre rôzne výkony motora sa hrúbka ventilu považuje za 0,06-0,25 mm. Na ventily sa používajú aj uhlíkové ocele U7, U8, U9, U10 a legované ocele valcované za studena EI395, EI415, EI437B, EI598, EI 100, EI442 Obmedzovače priehybu ventilov sa zvyčajne vyrábajú buď na celú dĺžku ventilov alebo na a kratší, špeciálne vybraný.
Na obr. Obrázok 24 zobrazuje mriežku ventilu s obmedzujúcou podložkou / prebiehajúcu po celej dĺžke ventilov. Jeho hlavným účelom je poskytnúť ventilom čo najpriaznivejší profil ohybu, pri ktorom prepúšťajú maximálne možné množstvo zmesi paliva a vzduchu do spaľovacej komory a včas uzatvárajú vstupné otvory. V praxi od
technologické úvahy - Obr" 24 - Mriežka ventilu. „ - g s nasadenou obmedzujúcou podložkou
nii, profil podložky prebieha po celej dĺžke ventilov:
S TOUTO /-obmedzovacou podložkou CHOĎTE PO RÁMCI; 2-, VÝPOČÍTAJÚC, ŽE KONCE CLZ-ventilu; 3 - teleso grilu
panely sa vzdialili od kontaktnej roviny o 6-10 mm. Začiatok polomeru profilu je potrebné odobrať od začiatku vstupných okien. Nevýhody tejto podložky: neumožňuje využiť plne elastické vlastnosti ventilov, vytvára značný odpor a má pomerne veľkú hmotnosť.
Najpoužívanejšie sú obmedzovače vychýlenia ventilov vyrobené nie na celú dĺžku ventilov, ale na experimentálne vybraný. Vplyvom tlakových síl zo strany difúzora a vákua zo strany komory sa ventil vychýli o určitú hodnotu: bez obmedzovača vychýlenia - o maximálne možné (obr. 25, a); s obmedzovačom priehybu s priemerom A k druhému (obr. 25.6). Najprv sa ventil odchýli pozdĺž profilu podložky na priemer cyb a potom o určitú mieru, ktorá nie je obmedzená podložkou. V momente zatvárania, koncová časť ventilu, spočiatku, akoby sa odtláčala od okraja podložiek s elasticitou, ktorú má ventil pri priemere L\%, dostáva určitú rýchlosť pohybu smerom k sedlu, oveľa väčšiu než pri absencii podložky.

Ak teraz zväčšíme priemer podložky na priemer d.^ a výšku podložky /11 ponecháme nezmenenú, potom bude elasticita ventilu pri priemere c12 väčšia ako pri priemere d\\, pretože jeho prierezová plocha má sa zväčšila a plocha konca ventilu, na ktorú pôsobí tlak na strane difúzora, sa zmenšila, koncová časť sa odchýli o menšiu hodnotu 62 (obr. 25, c). Schopnosť „odpudzovania“ ventilu sa zníži a rýchlosť zatvárania sa tiež zníži. V dôsledku toho sa zníži požadovaný účinok limitnej podložky.
Ryža. 25. Vplyv hraničnej podložky na výchylku ventilu:
/—kotúčový ventil mriežky; 2 - ventil: 3 - limitná podložka; 4 -
upínacia podložka
Môžeme teda usúdiť, že pre každú zvolenú hrúbku ventilu pre dané rozmery motora existuje optimálna hodnota priemeru hraničnej podložky c!0 (alebo dĺžky obmedzovača) a výšky /11, pri ktorej majú ventily maximálnej prípustnej odchýlky a v čase prepuknutia včas uzavrieť. V moderných PuVRD majú rozmery obmedzovačov vychýlenia ventilov tieto hodnoty: obvodový priemer hraničnej podložky (alebo dĺžka obmedzovača) sa rovná 0,6–0,75 vonkajšieho priemeru ventilov (alebo dĺžky jeho pracovná časť): polomer ohybu je 50–75 mm a výška okrajových podložiek L| od roviny kontaktu ventilov je 2-4 mm. Priemer upínacej roviny sa musí rovnať priemeru pozdĺž koreňovej časti ventilov. V praxi je potrebné mať zásobu hraničných podložiek s odchýlkami od menovitých rozmerov v jednom alebo druhom smere a pri výmene ventilov, skúšaní motora vybrať tú najvhodnejšiu, pri ktorej motor pracuje stabilne a ťah je najväčší .
Na ten istý účel slúžia pružinové ventily (obr. 26), aby sa ventily pri plnení spaľovacieho priestoru zmesou paliva a vzduchu čo najviac otvorili a aby sa včas uzavreli v momente spaľovanie zmesi. Pružinové ventily pomáhajú zvýšiť hĺbku vákua a dodávajú viac zmesi. Pri pružinových ventiloch je hrúbka oceľového plechu o 0,05–0,10 mm menšia ako pri ventiloch s hraničnou podložkou a počet pružinových plechov, ich hrúbka a priemer sa vyberajú experimentálne. Tvar pružinových listov zvyčajne zodpovedá tvaru hlavného laloka pokrývajúceho vstup, ale ich konce musia byť zrezané kolmo na polomer ťahaný stredom laloka. Počet okvetných lístkov pružiny sa volí v rozmedzí 3-5 kusov a ich vonkajší priemer (pre 5 kusov) sa rovná 0,8-0,85 g/k, 0,75-0,80 c1k. Ryža. 26. Mriežka ventilu s rez-0,70—0,75<*„, 0,65—0,70 ^и, сорными клапанами
0,60–0,65 s?k, kdePri použití pružinových ventilov sa môžete zaobísť bez koncovej podložky, pretože počet a priemer pružinových dosiek možno použiť na získanie najpriaznivejšej línie ohybu ventilov. Niekedy je však na pružinových ventiloch stále inštalovaná obmedzujúca podložka, hlavne na vyrovnanie ich konečného vychýlenia.
Ventily sú počas prevádzky vystavené vysokému dynamickému a tepelnému zaťaženiu. Normálne zvolené ventily, ktoré sa otvárajú na určitú maximálnu možnú hodnotu (6-10 mm od sedla), úplne blokujú vstupné otvory, keď sa zmes už zapáli a tlak v spaľovacej komore sa začne zvyšovať.

Preto sa ventily pohybujú smerom k sedlu nielen pod vplyvom vlastných elastických síl, ale aj pod vplyvom tlaku plynu a narážajú do sedla vysokou rýchlosťou a značnou silou. Počet zdvihov sa rovná počtu cyklov motora.
Teplotný vplyv na ventily nastáva v dôsledku priameho kontaktu s horúcimi plynmi a sálavým vykurovaním a hoci sú ventily obmývané relatívne studenou zmesou paliva a vzduchu,
ich priemerná teplota zostáva dosť vysoká. Pôsobením dynamického a tepelného zaťaženia dochádza k únavovému zlyhaniu ventilov, najmä ich koncov. Ak sú ventily vyrobené pozdĺž vlákien pásky (v smere jej valcovania), potom sa na konci životnosti vlákna od seba oddelia; naopak v priečnom smere sú koncové hrany odštiepené. V oboch prípadoch to vedie k poruche ventilu a vypnutiu motora. Preto musí byť kvalita spracovania ventilov veľmi vysoká.
Ventily najvyššej kvality sú vyrábané pomocou elektrického iskrového obrábania. Najčastejšie sú však ventily rezané špeciálnymi šmirgľovými okrúhlymi kameňmi s hrúbkou 0,8-1,0 mm. Na tento účel sa z ventilovej ocele najprv vyrežú polotovary, vložia sa do špeciálneho tŕňa, spracujú sa pozdĺž vonkajšieho priemeru a potom sa v tŕni vyrežú medziventilové drážky brúsnym kameňom. Nakoniec pri sériovej výrobe motorov sú ventily vyrezané razidlom. Ale bez ohľadu na to, ako sú vyrobené, brúsenie okrajov je povinné. Otrepy na ventiloch nie sú povolené. Ventily by tiež nemali byť ohnuté alebo zdeformované.
Niekedy, aby sa trochu uľahčili prevádzkové podmienky ventilov, sa kontaktná rovina na disku spracuje do gule (obr. 27). Uzavretím vstupných otvorov sa ventily mierne spätne ohýbajú, čím sa ich dopad na sedlá trochu zmierni. Voľné uloženie ventilov na kotúči v tichom stave uľahčuje a zrýchľuje štartovanie, pretože zmes paliva a vzduchu môže voľne prechádzať medzi ventilom a kotúčom.

Pulzujúce prúdové motory.

Ryža. 28. Mriežky ventilov s tlmením proti horeniu
mriežky
Najúčinnejším spôsobom ochrany ventilov pred účinkami dynamického a tepelného zaťaženia je inštalácia tlmiacich mriežok spomaľujúcich horenie. Posledne menované niekoľkonásobne zvyšujú životnosť ventilov, ale výrazne znižujú ťah motora, pretože vytvárajú vysoký odpor v prietokovej časti pracovného potrubia. Preto sa spravidla inštalujú na motory, ktoré vyžadujú dlhú životnosť a relatívne nízky ťah.
Mriežky sú umiestnené v spaľovacej komore (obr. 28) za mriežkou ventilu. Sú vyrobené z plechu žiaruvzdornej ocele hrúbky 0,3-0,8 mm, s otvormi s priemerom 0,8-1,5 mm (čím hrubší materiál pletiva, tým väčší je priemer otvorov).
V momente, keď zmes bliká v spaľovacej komore a zvyšuje sa tlak, horúce plyny sa snažia preniknúť cez otvory sieťky do dutiny L. Sieťka rozbije hlavný plameň na samostatné tenké prúdy a uhasí ich.

5. Dvojokruhový prúdový motor
6. Vrtuľový motor
7. Pulzný prúdový motor
8. Hlavné charakteristiky RSV

Výroba modelu lietadla s vrtuľou

Princíp činnosti a konštrukcia PuVRD

Pulzujúci vzduch dýchajúci motor, ako naznačuje jeho názov, pracuje v pulzačnom režime, jeho ťah sa nevyvíja nepretržite, ako pri náporovom alebo prúdovom motore, ale vo forme série impulzov, ktoré nasledujú za sebou s frekvenciou od; desiatky hertzov, pre veľké motory, do 250 Hz pre malé motory určené pre modely lietadiel.

Konštrukčne je PuVRD valcovou spaľovacou komorou s dlhou valcovou dýzou menšieho priemeru. Predná časť komory je spojená so vstupným difúzorom, cez ktorý vzduch vstupuje do komory.

Medzi difúzorom a spaľovacou komorou je inštalovaný vzduchový ventil, ktorý pracuje pod vplyvom tlakového rozdielu v komore a na výstupe z difúzora: keď tlak v difúzore prekročí tlak v komore, ventil sa otvorí a umožní vzduch do komory; pri obrátení tlakového pomeru sa zatvorí.

Ventil môže mať rôznu konštrukciu: v motore Argus As-014 rakety V-1 bol tvarovaný a pôsobil ako okenné rolety a pozostával z pružných pravouhlých ventilových dosiek vyrobených z pružinovej ocele prinitovaných na ráme; v malých motoroch vyzerá ako doštička v tvare kvetu s radiálne usporiadanými ventilovými doskami vo forme niekoľkých tenkých, elastických kovových plátkov, pritlačených k základni ventilu v zatvorenej polohe a odklonených od základne pod vplyvom tlaku v difúzor presahuje tlak v komore. Prvý dizajn je oveľa pokročilejší – má minimálny odpor voči prúdeniu vzduchu, no je oveľa náročnejší na výrobu.

V prednej časti komory je jeden alebo viac palivových vstrekovačov, ktoré vstrekujú palivo do komory, pokiaľ plniaci tlak v palivovej nádrži prevyšuje tlak v komore; Keď tlak v komore prekročí plniaci tlak, spätný ventil v palivovom potrubí uzavrie prívod paliva. Primitívne konštrukcie s nízkym výkonom často fungujú bez vstrekovania paliva, ako napríklad piestový karburátorový motor. Na spustenie motora sa v tomto prípade zvyčajne používa externý zdroj stlačeného vzduchu.

Na spustenie spaľovacieho procesu je v komore inštalovaná zapaľovacia sviečka, ktorá vytvára vysokofrekvenčný rad elektrických výbojov a palivová zmes sa zapáli, len čo v nej koncentrácia paliva dosiahne určitú úroveň dostatočnú na spaľovanie. Keď sa plášť spaľovacej komory dostatočne zahreje, elektrické zapaľovanie je úplne zbytočné: palivová zmes je zapálená horúcimi stenami komory.

Počas prevádzky vydáva PuVRD veľmi charakteristický praskavý alebo bzučivý zvuk, práve kvôli pulzáciám pri jeho prevádzke.

Schéma fungovania PuVRD

Prevádzkový cyklus PURD je znázornený na obrázku vpravo:

• 1. Vzduchový ventil je otvorený, vzduch vstupuje do spaľovacej komory, vstrekovač vstrekuje palivo a v komore sa vytvára palivová zmes.
• 2. Palivová zmes sa zapáli a horí, tlak v spaľovacej komore sa prudko zvýši a uzavrie vzduchový ventil a spätný ventil v ceste paliva. Produkty spaľovania expandujú a vytekajú z dýzy, čím vytvárajú prúdový ťah.
• 3. Tlak v komore sa vyrovná s atmosférickým tlakom, pod tlakom vzduchu v difúzore sa otvorí vzduchový ventil a do komory začne prúdiť vzduch, otvorí sa aj palivový ventil, motor prejde do 1. fázy.

Zjavná podobnosť medzi PuVRD a náporovými motormi je chybná. V skutočnosti má náporový motor hlboké, zásadné rozdiely od náporového motora alebo prúdového motora.

• Po prvé, PuVRD má vzduchový ventil, ktorého zrejmým účelom je zabrániť spätnému pohybu pracovnej tekutiny dopredu v smere pohybu zariadenia. V náporovom motore tento ventil nie je potrebný, pretože spätnému pohybu pracovnej tekutiny v dráhe motora bráni tlaková „bariéra“ na vstupe do spaľovacej komory, ktorá vzniká pri stláčaní pracovnej tekutiny. V motore PURD je počiatočná kompresia príliš malá a zvýšenie tlaku v spaľovacej komore potrebné na vykonanie práce sa dosiahne zahrievaním pracovnej tekutiny v konštantnom objeme obmedzenom stenami komory, ventilom a zotrvačnosťou plynový stĺpec v dlhej tryske motora. Náporový motor preto patrí z hľadiska termodynamiky tepelných motorov do inej kategórie ako náporový alebo prúdový motor jeho činnosť popisuje Humphreyov cyklus, kým činnosť náporového a prúdového motora je opísaná podľa Braytonov cyklus.

• Po druhé, pulzujúca, prerušovaná povaha prevádzky VRM tiež prináša významné rozdiely v mechanizme jeho fungovania v porovnaní s kontinuálnym VRM. Na vysvetlenie činnosti trysky nestačí vziať do úvahy iba plynové a termodynamické procesy, ktoré sa v nej vyskytujú. Motor pracuje v režime vlastnej oscilácie, ktorý synchronizuje činnosť všetkých svojich prvkov v čase. Frekvencia týchto vlastných kmitov je ovplyvnená zotrvačnými charakteristikami všetkých častí propulznej lode, vrátane zotrvačnosti plynového stĺpca v dlhej tryske motora a časom šírenia akustickej vlny cez ňu. Zväčšenie dĺžky trysky vedie k zníženiu frekvencie pulzácií a naopak. Pri určitej dĺžke dýzy sa dosiahne rezonančná frekvencia, pri ktorej sa vlastné oscilácie stanú stabilnými a amplitúda oscilácií každého prvku je maximálna. Pri vývoji motora sa táto dĺžka volí experimentálne počas testovania a zdokonaľovania.

Niekedy sa hovorí, že prevádzka vrtule pri nulovej rýchlosti vozidla je nemožná, v žiadnom prípade to nie je možné rozšíriť na všetky motory tohto typu. Väčšina trysiek môže fungovať, keď „stojí“, hoci ťah, ktorý vyvinú v tomto režime, je minimálny.

Činnosť motora je v tomto prípade vysvetlená nasledovne. Keď tlak v komore po ďalšom impulze klesne na atmosférický tlak, pohyb plynu v dýze zotrvačnosťou pokračuje, čo vedie k poklesu tlaku v komore na úroveň pod atmosférickou. Pri otvorení vzduchového ventilu vplyvom atmosférického tlaku sa v komore už vytvoril dostatočný podtlak, aby sa motor mohol „nadýchať čerstvého vzduchu“ v množstve potrebnom na pokračovanie ďalšieho cyklu.

Iné pulzujúce prúdové motory

Vzorky bezventilových PuVRD.

V literatúre je popis motorov podobných PuVRD.

• PuVRD bez ventilu, inak PuVRD v tvare U. Tieto motory nemajú mechanické vzduchové ventily, a aby spätný pohyb pracovnej tekutiny neviedol k zníženiu ťahu, dráha motora je vytvorená v tvare latinského písmena „U“, ktorého konce smerujú dozadu. v smere pohybu prístroja, zatiaľ čo výstup prúdového prúdu nastáva bezprostredne z oboch koncových traktov. Prúdenie čerstvého vzduchu do spaľovacej komory sa uskutočňuje vďaka vlne riedenia vznikajúcej po impulze a „vetracej“ komore a na čo najlepší výkon tejto funkcie slúži sofistikovaný tvar potrubia. Neprítomnosť ventilov umožňuje zbaviť sa charakteristickej nevýhody CVRD ventilového typu - ich nízkej životnosti.

• Detonačný PuVRD. V týchto motoroch dochádza k spaľovaniu palivovej zmesi v detonačnom režime. Detonačná vlna sa v palivovej zmesi šíri oveľa rýchlejšie ako zvuková vlna, preto pri chemickej reakcii detonačného horenia nestihne objem palivovej zmesi výrazne zväčšiť a prudko sa zvýši tlak, čím dôjde k izochorickému ohrevu prebieha pracovná kvapalina. Potom začína fáza expanzie pracovnej tekutiny v dýze s vytvorením prúdu prúdu. Detonačné PuVRD môžu byť buď s ventilmi alebo bez nich.

Za potenciálnu výhodu detonačného PUVRE sa považuje vyššia tepelná účinnosť ako u akéhokoľvek iného typu VRJ. Praktická implementácia tohto motora je v experimentálnej fáze.

Pôsobnosť

PuVRD je charakterizovaný ako hlučný a nehospodárny, ale jednoduchý a lacný. Vysoká hladina hluku a vibrácií vyplýva z veľmi pulzujúceho režimu jeho prevádzky. O nehospodárnosti používania paliva svedčí veľké „vystreľovanie“ horáka z dýzy PuVRD – dôsledok nedokonalého spaľovania paliva v komore.

Porovnanie PURD s inými leteckými motormi umožňuje celkom presne určiť rozsah jeho použiteľnosti.

PURD motor je na výrobu mnohonásobne lacnejší ako plynová turbína alebo piestový spaľovací motor, takže na jednorazové použitie je ekonomicky nad nimi. Počas dlhodobej prevádzky opakovane použiteľného zariadenia je PURD z ekonomického hľadiska podradný v porovnaní s rovnakými motormi v dôsledku nehospodárnej spotreby paliva.

Z hľadiska jednoduchosti a lacnosti nie je náporový motor prakticky horší ako náporový motor, ale pri rýchlostiach menších ako 0,5 Mach je nefunkčný. Pri vyšších rýchlostiach sú náporové motory efektívnejšie ako náporové motory.

Kombinácia týchto okolností určuje niku, v ktorej sa používa PURD - jednorazové bezpilotné lietadlá s prevádzkovou rýchlosťou do 0,5M - lietajúce ciele, bezpilotné prieskumné lietadlá.

Ventilové motory, ako aj bezventilové motory sú široko používané v amatérskom letectve a modelovaní lietadiel vďaka svojej jednoduchosti a nízkej cene.

Schéma PuVRE je znázornená na obr. 3.16.

Obr. 3.16. Schéma motora s pulzujúcim vzduchom:

difúzor, 2-ventilové zariadenie; 3- trysky; 4 – spaľovacia komora 5 – tryska; 6- výfukové potrubie.

Palivo sa vstrekuje cez vstrekovače 3, čím sa vytvorí zmes paliva so vzduchom stlačeným v difúzore 1.

Palivová zmes sa zapáli v spaľovacej komore 4 z elektrickej zapaľovacej sviečky. Spaľovanie palivovej zmesi, vstrekovanej v určitých množstvách, trvá stotiny sekundy. Akonáhle sa tlak v spaľovacej komore stane väčším ako je tlak vzduchu pred ventilovým zariadením, tanierové ventily sa uzavrú. Pri dostatočne veľkom objeme dýzy 5 a výfukového potrubia 6, inštalovaných špeciálne na zväčšenie objemu, sa vytvára protitlak plynov umiestnených v spaľovacej komore. Počas spaľovania paliva je zmena množstva plynov v objeme za spaľovacou komorou zanedbateľná, preto sa predpokladá, že spaľovanie prebieha pri konštantnom objeme.

Po spálení časti paliva sa tlak v spaľovacej komore zníži tak, že sa ventily 2 otvoria a vpustia novú časť vzduchu z difúzora.

Na obr. 3.17. Je prezentovaný ideálny termodynamický cyklus pulzujúceho prúdového motora.

P
procesy cyklu:

1-2 – stlačenie vzduchu v difúzore;

2-3 – izochorický prívod tepla v spaľovacej komore;

3-4 – adiabatická expanzia plynov v dýze;

4-1 – izobarické ochladzovanie produktov spaľovania v atmosfére s odvodom tepla.

Obr.3.17. cyklus PuVRD.

Ako vyplýva z obr. 3.17, cyklus PURE sa nelíši od cyklu GTU s izochorickým prívodom tepla. Potom, analogicky s (3.8.), môžeme okamžite zapísať vzorec pre tepelnú účinnosť PuVRE

(3.20.)

Stupeň dodatočného zvýšenia tlaku v spaľovacej komore;

– stupeň zvýšenia tlaku v difúzore.

Tepelná účinnosť pulzujúceho prúdového motora je teda väčšia ako u náporového motora v dôsledku vyššej priemernej integrálnej teploty privádzaného tepla.

Komplikácia konštrukcie náporového motora mala za následok zvýšenie jeho hmotnosti v porovnaní s náporovým motorom.

3.5.3. Kompresorové prúdové motory (TRD)

Tieto motory sa najčastejšie používajú v letectve. V prúdovom motore nastáva dvojstupňová kompresia vzduchu (v difúzore a v kompresore) a dvojstupňová expanzia produktov spaľovania palivovej zmesi (v plynovej turbíne a v dýze).

Schematický diagram prúdového motora je na obr. 3.18.

Obr.3.18. Schematický diagram prúdového motora a povaha zmien parametrov pracovnej tekutiny v ceste plyn-vzduch:

1-difúzor;2-axiálny kompresor;3-spaľovacia komora; 4- plynová turbína; 5- tryska.

Tlak prichádzajúceho prúdu vzduchu sa najprv zvyšuje v difúzore 1 a potom v kompresore 2. Kompresor je poháňaný plynovou turbínou 4. Palivo je privádzané do spaľovacej komory 3, kde spolu so vzduchom vytvára palivovej zmesi a horí pri konštantnom tlaku. Splodiny horenia najskôr expandujú na lopatkách plynovej turbíny 4 a potom v dýze. Prúdenie plynov z trysky vyššou rýchlosťou vytvára ťahovú silu, ktorá pohybuje lietadlom.

Ideálny termodynamický cyklus prúdového motora je podobný náporovému cyklu, ale je doplnený procesmi v kompresore a turbíne (obr. 3.19).

Obr.3.19. Ideálny cyklus prúdového motora vP- Vdiagram

Procesy cyklu:

1-2 – adiabatická kompresia vzduchu v difúzore;

2-3 - adiabatické stlačenie vzduchu v kompresore;

3-4 – izobarická dodávka tepla zo spaľovania palivovej zmesi v spaľovacej komore;

4-5 – adiabatická expanzia splodín horenia na lopatkách turbíny;

5-6 – adiabatická expanzia produktov spaľovania v dýze;

6-1 – ochladzovanie produktov spaľovania v atmosfére pri konštantnom tlaku s uvoľňovaním tepla.

Tepelná účinnosť je určená vzorcom (3.19):

(3.21.)

– výsledný stupeň zvýšenia tlaku vzduchu v difúzore a kompresore.

Vďaka vyššiemu kompresnému pomeru ako náporový motor má prúdový motor vyššiu tepelnú účinnosť. Bez akýchkoľvek štartovacích akcelerátorov vyvinie prúdový motor potrebnú ťažnú silu už pri štarte.

Bezventilový PuVRD je úžasný dizajn. Nemá žiadne pohyblivé časti, kompresor, turbínu, ventily. Najjednoduchší PuVRD sa dokonca zaobíde bez zapaľovacieho systému. Tento motor môže bežať takmer na všetko: vymeňte propánovú nádrž za plechovku benzínu a bude naďalej pulzovať a vytvárať ťah. Žiaľ, PURD sa v letectve neosvedčili, no v poslednej dobe sa o nich vážne uvažuje ako o zdroji tepla na výrobu biopalív. A v tomto prípade motor beží na grafitový prach, teda na tuhé palivo.

Napokon, základný princíp činnosti pulzačného motora ho robí relatívne ľahostajným k výrobnej presnosti. Preto sa výroba PuVRD stala obľúbenou zábavou pre ľudí, ktorí majú radi technické koníčky, vrátane leteckých modelárov a začínajúcich zváračov.

Napriek svojej jednoduchosti je PURD stále prúdový motor. Montáž v domácej dielni je veľmi náročná a v tomto procese je veľa nuancií a úskalí. Preto sme sa rozhodli urobiť našu majstrovskú triedu viacdielnou: v tomto článku budeme hovoriť o princípoch fungovania PURD a povieme vám, ako vyrobiť kryt motora. Materiál v nasledujúcom čísle bude venovaný zapaľovaciemu systému a postupu štartovania. Nakoniec v jednom z nasledujúcich vydaní určite nainštalujeme náš motor na podvozok s vlastným pohonom, aby sme preukázali, že je skutočne schopný vytvoriť vážny ťah.

Od ruskej myšlienky k nemeckej rakete

Zostavenie pulzujúceho prúdového motora je obzvlášť príjemné s vedomím, že princíp fungovania PuVRD bol prvýkrát patentovaný ruským vynálezcom Nikolajom Teleshovom už v roku 1864. Autorstvo prvého fungujúceho motora sa pripisuje aj Rusovi Vladimirovi Karavodinovi. Slávna riadená strela V-1, ktorá slúžila nemeckej armáde počas druhej svetovej vojny, sa právom považuje za najvyšší bod vo vývoji PuVRD.

Aby bola práca príjemná a bezpečná, plech najskôr očistíme od prachu a hrdze pomocou brúsky. Okraje plechov a častí sú zvyčajne veľmi ostré a plné otrepov, takže s kovom by ste mali pracovať iba v rukaviciach.

Samozrejme, hovoríme o ventilových pulzujúcich motoroch, ktorých princíp činnosti je zrejmý z obrázku. Ventil na vstupe do spaľovacej komory umožňuje voľné prúdenie vzduchu do nej. Palivo sa dodáva do komory a vytvára sa horľavá zmes. Keď zapaľovacia sviečka zapáli zmes, pretlak v spaľovacej komore uzavrie ventil. Expandujúce plyny sú nasmerované do dýzy a vytvárajú prúdový ťah. Pohyb produktov spaľovania vytvára v komore technické vákuum, vďaka ktorému sa ventil otvára a vzduch je nasávaný do komory.

Na rozdiel od prúdového motora v PURD zmes nehorí nepretržite, ale v pulznom režime. To vysvetľuje charakteristický nízkofrekvenčný hluk pulzujúcich motorov, ktorý ich robí nepoužiteľnými v civilnom letectve. Z hľadiska účinnosti sú PuVRD tiež horšie ako prúdové motory: napriek pôsobivému pomeru ťahu k hmotnosti (napokon, PuVRD majú minimálny počet dielov), kompresný pomer v nich dosahuje maximálne 1,2: 1, takže palivo horí neefektívne.

Pred cestou do dielne sme si na papier nakreslili a vystrihli šablóny dielov v životnej veľkosti. Zostáva len obkresliť ich trvalou značkou, aby ste získali značky na rezanie.

Ale PuVRD sú neoceniteľné ako koníček: koniec koncov sa zaobídu úplne bez ventilov. Konštrukcia takého motora v zásade pozostáva zo spaľovacej komory s pripojeným vstupným a výstupným potrubím. Vstupné potrubie je oveľa kratšie ako výstupné potrubie. Ventil v takomto motore nie je nič iné ako predná časť chemických premien.

Horľavá zmes v PURD horí podzvukovou rýchlosťou. Takéto spaľovanie sa nazýva deflagrácia (na rozdiel od nadzvukového horenia - detonácie). Keď sa zmes zapáli, z oboch potrubí unikajú horľavé plyny. Preto sú vstupné aj výstupné potrubia nasmerované rovnakým smerom a spoločne sa podieľajú na vytváraní prúdového ťahu. Ale kvôli rozdielu dĺžok sa v momente poklesu tlaku vo vstupnom potrubí výfukové plyny stále pohybujú pozdĺž výstupného potrubia. Vytvárajú vákuum v spaľovacej komore a cez prívodné potrubie je do nej nasávaný vzduch. Časť plynov z výstupného potrubia je tiež nasmerovaná do spaľovacej komory pod vplyvom vákua. Stlačia novú časť horľavej zmesi a zapália ju.

Pri práci s elektrickými nožnicami sú hlavným nepriateľom vibrácie. Preto musí byť obrobok bezpečne upevnený pomocou svorky. V prípade potreby môžete veľmi opatrne tlmiť vibrácie rukou.

Bezventilový pulzujúci motor je nenáročný a stabilný. Na udržanie prevádzky si nevyžaduje zapaľovací systém. Vďaka podtlaku nasáva atmosférický vzduch bez potreby dodatočného posilňovania. Ak staviate motor na kvapalné palivo (pre jednoduchosť sme uprednostnili propán), potom prívodné potrubie pravidelne plní funkcie karburátora a do spaľovacej komory strieka zmes benzínu a vzduchu. Jediný čas, kedy je potrebný zapaľovací systém a nútená indukcia, je spustenie.

Čínsky dizajn, ruská montáž

Existuje niekoľko bežných návrhov impulzných motorov. Okrem klasickej „rúrky v tvare U“, ktorá je veľmi náročná na výrobu, sa často vyskytuje „čínsky motor“ s kužeľovou spaľovacou komorou, ku ktorej je šikmo privarená malá vstupná rúrka, a „ruský motor“. “, ktorého dizajn pripomína tlmič výfuku auta.

Rúry s pevným priemerom sa ľahko vytvárajú okolo potrubia. Robí sa to hlavne ručne kvôli pákovému efektu a hrany obrobku sú zaoblené pomocou paličky. Okraje je lepšie vytvarovať tak, aby po spojení tvorili rovinu – uľahčuje to umiestnenie zvaru.

Pred experimentovaním s vlastnými návrhmi PuVRE sa dôrazne odporúča postaviť motor podľa hotových výkresov: koniec koncov, prierezy a objemy spaľovacej komory, vstupného a výstupného potrubia úplne určujú frekvenciu rezonančných pulzácií. Ak sa nedodržia proporcie, motor sa nemusí spustiť. Na internete sú dostupné rôzne výkresy PURD. Vybrali sme si model s názvom „Giant Chinese Engine“, ktorého rozmery sú uvedené v bočnom paneli.

Amatérske PuVRD sú vyrobené z plechu. V stavebníctve je povolené používať hotové rúry, ale neodporúča sa to z niekoľkých dôvodov. Po prvé, je takmer nemožné vybrať rúry presne požadovaného priemeru. Ešte ťažšie je nájsť potrebné kužeľové rezy.

Ohýbanie kužeľových častí je výlučne ručná práca. Kľúčom k úspechu je stlačiť úzky koniec kužeľa okolo potrubia s malým priemerom, čím ho zaťažíte viac ako širokú časť.

Po druhé, rúry majú spravidla hrubé steny a zodpovedajúcu hmotnosť. Pre motor, ktorý musí mať dobrý pomer ťahu a hmotnosti, je to neprijateľné. Nakoniec sa motor počas prevádzky rozpáli do červena. Ak v konštrukcii použijete rúry a tvarovky z rôznych kovov s rôznymi koeficientmi rozťažnosti, motor dlho nevydrží.

Vybrali sme si teda cestu, ktorou sa uberá väčšina nadšencov PURD – výrobu karosérie z plechu. A potom sme stáli pred dilemou: obrátiť sa na profesionálov so špeciálnym vybavením (CNC vodou-abrazívne rezacie stroje, valce na valcovanie rúr, špeciálne zváranie) alebo vyzbrojení najjednoduchšími nástrojmi a najbežnejším zváracím strojom prejsť náročnou cestou začínajúceho konštruktéra motorov od začiatku do konca. Uprednostnili sme druhú možnosť.

Späť do školy

Prvá vec, ktorú musíte urobiť, je nakresliť vývoj budúcich častí. Aby ste to urobili, musíte si pamätať školskú geometriu a dosť veľa univerzitného kreslenia. Vývoj valcových rúr je taký jednoduchý ako lúskanie hrušiek – sú to obdĺžniky, ktorých jedna strana sa rovná dĺžke rúry a druhá priemeru vynásobenému „pí“. Výpočet vývoja zrezaného kužeľa alebo zrezaného valca je trochu zložitejšia úloha, na ktorú sme museli nahliadnuť do učebnice kreslenia.

Zváranie tenkých plechov je chúlostivá práca, najmä ak používate ručné oblúkové zváranie ako my. Možno je na túto úlohu vhodnejšie zváranie nekonzumovateľnou volfrámovou elektródou v prostredí argónu, ale vybavenie na to je zriedkavé a vyžaduje špecifické zručnosti.

Výber kovu je veľmi chúlostivá záležitosť. Z hľadiska tepelnej odolnosti je pre naše účely najvhodnejšia nehrdzavejúca oceľ, ale po prvýkrát je lepšie použiť čiernu nízkouhlíkovú oceľ: ľahšie sa tvaruje a zvára. Minimálna hrúbka plechu, ktorý odolá teplote spaľovania paliva je 0,6 mm. Čím je oceľ tenšia, tým sa ľahšie formuje a ťažšie sa zvára. Vybrali sme plech s hrúbkou 1 mm a zdá sa, že sme mali pravdu.

Aj keď váš zvárací stroj môže pracovať v režime plazmového rezania, nepoužívajte ho na rezanie výstružníkov: hrany takto spracovaných dielov sa nebudú dobre zvárať. Ručné nožnice na kov tiež nie sú najlepšou voľbou, pretože ohýbajú hrany obrobku. Ideálnym nástrojom sú elektrické nožnice, ktoré strihajú milimetrové plechy ako hodinky.

Na ohýbanie plechu do rúry existuje špeciálny nástroj - valčeky alebo ohýbanie plechu. Patrí k profesionálnemu výrobnému zariadeniu, a preto je nepravdepodobné, že by ste ho našli vo vašej garáži. Poriadnu rúrku vám pomôže ohnúť zverák.

Proces zvárania milimetrového kovu pomocou zváracieho stroja plnej veľkosti vyžaduje určité skúsenosti. Miernym pridržaním elektródy na jednom mieste je ľahké vypáliť dieru v obrobku. Pri zváraní sa do švu môžu dostať vzduchové bubliny, ktoré potom uniknú. Preto má zmysel obrúsiť šev brúskou na minimálnu hrúbku, aby bubliny nezostali vo vnútri švu, ale boli viditeľné.

V ďalších epizódach

Bohužiaľ nie je možné opísať všetky nuansy práce v jednom článku. Všeobecne sa uznáva, že tieto práce si vyžadujú odbornú kvalifikáciu, no s náležitou starostlivosťou sú všetky dostupné aj pre amatéra. My, novinári, sme mali záujem zvládnuť nové pracovné špeciality, a preto sme čítali učebnice, radili sa s odborníkmi a robili chyby.

Páčilo sa nám telo, ktoré sme zvarili. Pekne sa na to pozerá, pekne sa drží v rukách. Preto vám úprimne odporúčame prijať takúto úlohu. V budúcom čísle časopisu vám povieme, ako vyrobiť zapaľovací systém a naštartovať bezventilový pulzný prúdový motor.

Dôvodom napísania tohto článku bola obrovská pozornosť venovaná malému motoru, ktorý sa nedávno objavil v sortimente Parkflyer. Málokto si však myslel, že tento motor má viac ako 150-ročnú históriu:

Mnohí veria, že pulzujúci vzduch-dýchací motor (PJRE) sa objavil v Nemecku počas druhej svetovej vojny a používal sa na projektilových lietadlách V-1 (V-1), ale nie je to celkom pravda. Samozrejme, nemecká riadená strela sa stala jediným sériovým lietadlom s PURD, ale samotný motor bol vynájdený o 80 (!) rokov skôr a vôbec nie v Nemecku.
Patenty na pulzujúci motor dýchajúci vzduch získali (nezávisle od seba) v 60. rokoch 19. storočia Charles de Louvrier (Francúzsko) a Nikolaj Afanasjevič Teleshov (Rusko).

Pulzný prúdový motor, ako naznačuje jeho názov, pracuje v pulzačnom režime; jeho ťah sa nevyvíja nepretržite, ako u náporového (náporového motora) alebo prúdového motora (turboetový motor), ale vo forme série impulzov.

Vzduch prechádzajúci cez zmätkovú časť zvyšuje svoju rýchlosť, v dôsledku čoho tlak v tejto oblasti klesá. Vplyvom zníženého tlaku sa začne z trubice 8 nasávať palivo, ktoré je následne nasávané prúdom vzduchu a rozptyľované na menšie častice. Výsledná zmes, prechádzajúca cez difúznu časť hlavy, sa v dôsledku zníženia rýchlosti pohybu mierne stlačí a v konečnej zmiešanej forme sa cez vstupné otvory mriežky ventilu dostáva do spaľovacej komory.
Spočiatku sa zmes paliva a vzduchu, ktorá vypĺňa objem spaľovacej komory, zapáli pomocou sviečky alebo v extrémnych prípadoch pomocou otvoreného plameňa privádzaného na okraj výfukového potrubia. Keď motor dosiahne prevádzkový režim, zmes paliva a vzduchu, ktorá sa vracia do spaľovacej komory, sa nezapáli z vonkajšieho zdroja, ale z horúcich plynov. Zapaľovacia sviečka je teda potrebná iba pri štartovaní motora ako katalyzátor.
Plyny vznikajúce pri spaľovaní zmesi paliva a vzduchu sa prudko zvyšujú a doskové ventily mriežky sa zatvárajú a plyny sa vrhajú do otvorenej časti spaľovacej komory smerom k výfukovému potrubiu. V potrubí motora teda počas jeho prevádzky stĺpec plynu osciluje: počas obdobia vysokého tlaku v spaľovacej komore sa plyny pohybujú smerom k výstupu, počas obdobia nízkeho tlaku - smerom k spaľovacej komore. A čím intenzívnejšie sú vibrácie plynového stĺpca v pracovnom potrubí, tým väčší ťah motor vyvinie v jednom cykle.

PuVRD má nasledujúce hlavné prvky: vstupný priestor a - c, končiace ventilovou mriežkou pozostávajúcou z kotúča 6 a ventily 7 ; spaľovacej komory 2 , zápletka c - d; prúdová tryska 3 , zápletka g - napr, výfukové potrubie 4 , zápletka d - f.
Vstupný kanál hlavy má zmätok a - b a difúzor b - c pozemky. Na začiatku časti difúzora je inštalované palivové potrubie 8 s nastavovacou ihlou 5 .

A vráťme sa opäť do histórie. Nemeckí konštruktéri, ktorí aj v predvečer 2. svetovej vojny viedli rozsiahle hľadanie alternatív k piestovým motorom, neignorovali tento vynález, ktorý zostal dlho nevyužitý. Najznámejším lietadlom, ako som už povedal, bolo nemecké projektilové lietadlo V-1.

Hlavný konštruktér V-1 Robert Lusser si pre ňu vybral PuVRD najmä pre jednoduchosť konštrukcie a v dôsledku toho nízke náklady na pracovnú silu pri výrobe, čo malo opodstatnenie pri masovej výrobe jednorazových projektilov, masových- vyrobené za menej ako rok (od júna 1944 do marca 1945) v množstve viac ako 10 000 kusov.

Okrem bezpilotných riadených striel Nemecko vyvinulo aj pilotovanú verziu projektilového lietadla V-4 (V-4). Podľa predstavy inžinierov mal pilot namieriť svoje jednorazové pepeláty na cieľ, opustiť kokpit a uniknúť pomocou padáka.

Pravda, o tom, či je človek schopný opustiť kokpit v rýchlosti 800 km/h a ešte s nasávaním vzduchu do motora za hlavou, sa skromne mlčalo.

Štúdium a vytvorenie PuVRD sa uskutočnilo nielen v nacistickom Nemecku. V roku 1944 Anglicko na informačné účely dodalo do ZSSR pokrčené kusy V-1. My sme zase „vyrobili to, čo tam bolo“, a zároveň sme vytvorili takmer nový motor PuVRD D-3, aaaa.....
.....a zdvihol ho na Pe-2:

Nie však za účelom vytvorenia prvého domáceho prúdového bombardéra, ale na testovanie samotného motora, ktorý sa neskôr použil na výrobu sovietskych riadených striel 10-X:

Ale použitie pulzujúcich motorov v sovietskom letectve nie je obmedzené na toto. V roku 1946 bola realizovaná myšlienka vybaviť stíhačku PuVRD:

Áno. Je to jednoduché. Na stíhačke La-9 boli pod krídlom nainštalované dva pulzujúce motory. Samozrejme, v praxi sa všetko ukázalo byť o niečo komplikovanejšie: zmenil sa systém prívodu paliva v lietadle, odstránil sa pancierový chrbát a odstránili sa dva kanóny NS-23, čím sa posilnila konštrukcia draku lietadla. Rýchlosť sa zvýšila o 70 km/h. Skúšobný pilot I.M. Dzyuba zaznamenal pri zapnutí PuVRD silné vibrácie a hluk. Odpruženie PuVRD zhoršilo manévrovateľnosť a vzletové a pristávacie charakteristiky lietadla. Štartovanie motorov bolo nespoľahlivé, trvanie letu sa výrazne skrátilo a prevádzka sa skomplikovala. Vykonané práce boli prospešné len pri testovaní náporových motorov určených na inštaláciu na riadené strely.
Tieto lietadlá sa, samozrejme, nezúčastňovali bitiek, ale celkom aktívne sa používali na leteckých prehliadkach, kde svojim hukotom vždy urobili silný dojem na verejnosť. Podľa očitých svedkov sa na rôznych prehliadkach zúčastnilo od troch do deviatich vozidiel s PuVRD.
Vrcholom testovania PuVRD bol let deviatich La-9RD v lete 1947 na leteckej prehliadke v Tushine. Lietadlo pilotovali skúšobní piloti Štátneho výskumného ústavu vzdušných síl V.I. A.G. Kubyshkin. L. M. Kuvšinov, A. P. Manucharov. V.G.Masich. G.A.Sedov, P.M.Stefanovsky, A.G.Terentyev a V.P.Trofimov.

Treba povedať, že ani Američania v tomto smere nezaostávali. Dokonale pochopili, že prúdové letectvo, dokonca aj v plienkach, už bolo lepšie ako jeho náprotivky poháňané piestom. Ale existuje veľa piestových lietadiel. Kam ich dať?!.... A v roku 1946 boli pod krídla jednej z najvyspelejších stíhačiek svojej doby Mustangu P-51D zavesené dva motory Ford PJ-31-1.

Výsledok však, úprimne povedané, nebol veľmi dobrý. So zapnutými prúdovými motormi sa rýchlosť lietadla citeľne zvýšila, ale spotrebovali palivo, ach-ho-ho, takže sa nedalo dlho letieť dobrou rýchlosťou a po vypnutí prúdové motory premenil stíhačku na nebesky pomaly sa pohybujúce lietadlo. Po ročnom utrpení Američania nakoniec dospeli k záveru, že by nebolo možné získať lacnú stíhačku schopnú aspoň ako-tak konkurovať novým prúdovým lietadlám.

V dôsledku toho zabudli na PuVRD.....
Ale nie na dlho! Tento typ motora sa dobre osvedčil ako model lietadla! Prečo nie?! Je lacný na výrobu a údržbu, má jednoduchý dizajn a minimum nastavení, nevyžaduje drahé palivo a vo všeobecnosti ho nie je potrebné kupovať s minimom prostriedkov.

Toto je najmenší PuVRD na svete. Vytvorené v roku 1952
No, musíte uznať, kto nesníval o prúdovom lietadle s pilotom škrečka a raketami?!))))
Teraz sa váš sen stal skutočnosťou! A nemusíte kupovať motor – môžete si ho postaviť:

P.S. Tento článok je založený na materiáloch zverejnených na internete...
Koniec.