DIY航模脈沖式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)[9頁(yè)]

1、第一章如何設(shè)計(jì)自己的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)：1.油氣比噴氣發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)噴氣頻率與機(jī)身長(zhǎng)度有關(guān)，同一直徑下，機(jī)身越長(zhǎng)頻率越低。3. 機(jī)身直徑與長(zhǎng)度比 L/D發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度與直徑是發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的重要步聚，長(zhǎng)度與比直徑一般在10-17。4.計(jì)算公式發(fā)動(dòng)機(jī)的推力是由許多因素決定的，如下公式可說明：m*va=F*tV = 發(fā)動(dòng)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

2、氣質(zhì)量 kgt =時(shí)間s秒.以時(shí)間一秒，m=實(shí)際進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的油氣量X換算得出m*v=F*t. m = mass = X %實(shí)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(fā)動(dòng)機(jī)的推力越大，同時(shí)進(jìn)入的油氣X越多就能產(chǎn)生更大的推力。5.尾噴管長(zhǎng)度根據(jù)國(guó)外愛好者的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，尾噴長(zhǎng)度與對(duì)推力的影響較小，而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的可靠性有較大影響。發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴管較長(zhǎng)，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(zhǎng)的噴管可以使發(fā)動(dòng)機(jī)接近最大理論推力。同時(shí)空氣吸入性能較好，使發(fā)動(dòng)機(jī)容易發(fā)動(dòng)。短的尾噴會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)噴

3、氣頻率f 加大，同時(shí)間吸入的油氣較少，因此，推力并沒增加。并會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)不易發(fā)動(dòng)，工作不穩(wěn)定。（提示：為了調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)方便起見，實(shí)際制作長(zhǎng)度要比理論設(shè)計(jì)長(zhǎng)些，因?yàn)殚L(zhǎng)一些可以鋸短。當(dāng)短了要加長(zhǎng)可就麻煩些，但不要太長(zhǎng)，太長(zhǎng)了結(jié)果會(huì)一樣不工作）計(jì)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(shù)據(jù)：發(fā)動(dòng)機(jī)名Y=總長(zhǎng)X=尾噴管截面積Brauner490907Alpha485531B-12600531Aerojet6101075PAM810907Sov faa67011956.噴氣速度由于高溫高壓下噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣速度計(jì)算

4、是一個(gè)復(fù)雜的過程，對(duì)于愛好者來說可用一個(gè)簡(jiǎn)化公式計(jì)算va=2*L*fp90的計(jì)算為例：噴氣速度為：150*2*0.86= 258 m/s.7.單向閥通風(fēng)孔面積單向閥通風(fēng)孔面積是發(fā)動(dòng)設(shè)計(jì)最關(guān)鍵部，因?yàn)樗P(guān)系到進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的油與空氣比.計(jì)算公式Y(jié) = 0.4922*X 37 (平方mm) 在這里(X=尾噴管截面積，Y=單向閥通風(fēng)孔面積，如果是大的發(fā)動(dòng)機(jī)可不減37) .另在設(shè)計(jì)中要考慮到閥片安裝后會(huì)使通風(fēng)孔面積減小10-20%,因此要留一定的余量。計(jì)算結(jié)果大約是尾噴管截面積的50-60%，一般設(shè)計(jì)可取55% （提示，稍大的通風(fēng)面積可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)更易點(diǎn)火）。外國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)參考：發(fā)動(dòng)機(jī)名閥通風(fēng)面積Y尾噴截面

5、積XBrauner452907Alpha381531B-12221531Aerojet6031075PAM506907Sov faa6611195也可以已手冊(cè)加工圖自己驗(yàn)算一下，一般誤差5%之間8.進(jìn)氣口面積 位于發(fā)動(dòng)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(jì)為喇叭狀，也稱為空氣節(jié)流閥。9.如何設(shè)計(jì)自己的發(fā)動(dòng)機(jī)一、首先確定發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，根據(jù)上述公式，以實(shí)際油氣進(jìn)入系數(shù)X=0.75計(jì)算簡(jiǎn)化得到發(fā)動(dòng)機(jī)推力與尾噴截面積的關(guān)系，設(shè)計(jì)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

6、據(jù)外國(guó)的設(shè)計(jì)為列：如果要制作產(chǎn)生25磅推力的發(fā)動(dòng)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(jì)者計(jì)算是取經(jīng)驗(yàn)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(gè)孔計(jì)算每個(gè)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(zhǎng)度可簡(jiǎn)化計(jì)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(zhǎng)度為0.2*41=8，總長(zhǎng)50的情況下，那么實(shí)際尾噴管長(zhǎng)為50-8

7、=42英寸.最小空氣入口面積為閥孔面積，即3.9平方英寸國(guó)外P-90發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（供參考）各參數(shù)如下V = 2.9 litrefc = 6.7 gram/secf = 150 Hzva = 258 m/sF = 85 Newton第二章噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)制作1.材料選擇由于發(fā)動(dòng)機(jī)在高溫下工作，所以不能用鋁，等低熔點(diǎn)金屬。一般對(duì)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(jià)錢也不貴，40元一個(gè)左右，在摩托修理部能找到，用過的舊的更便宜10元一個(gè)都有得賣。你也

8、可以按圖加工錐形部分。鋁合金只可以用來做發(fā)動(dòng)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(dòng)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(jì)，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(dòng)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(dòng)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。4. 發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝較簡(jiǎn)單，按圖加

9、工好部件，裝上就可。在裝單向閥片時(shí)，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(dòng)機(jī)接點(diǎn)要不透氣。第三章如何啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)概述脈沖式發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)起比較困難嗎?其實(shí)不然。從發(fā)動(dòng)機(jī)原理可知要發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒發(fā)動(dòng)需要滿足以下條件：1. 燃油2. 空氣3. 點(diǎn)火源燃料脈沖式發(fā)動(dòng)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(duì)普通的愛好者來說可用任何牌號(hào)車用汽油即可。如果氣溫較低而可能會(huì)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(diǎn)火更容易。最好的燃料是甲醇，因?yàn)槿紵傻氖撬乙讚]發(fā)，爆炸點(diǎn)范圍寬?？諝庠趪姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)沒發(fā)動(dòng)起來前

10、，空氣無法自動(dòng)吸入燃燒室，這時(shí)，需要用一個(gè)小風(fēng)箱或打氣筒在發(fā)動(dòng)機(jī)入口處輸入空氣來幫助發(fā)動(dòng)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(diǎn)火方法最好的辦法是在機(jī)身燃燒室上裝一個(gè)火花塞，如果沒有也沒關(guān)系，可以鐵絲頭纏棉球浸汽油點(diǎn)著后伸尾噴管同樣也可點(diǎn)火。多種點(diǎn)火方式如圖所示點(diǎn)火步驟：1. 接好油管，注意油箱液面與發(fā)動(dòng)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(diǎn)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(dòng)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。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(dòng)機(jī)還是不

11、能點(diǎn)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(diǎn)，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)發(fā)動(dòng)起來，撤走風(fēng)箱及點(diǎn)火源也能持續(xù)運(yùn)行了。另外也可先用罐裝火機(jī)用氣體，從入口吹入，點(diǎn)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(dòng)機(jī)不工作由于設(shè)計(jì)，加工中選材的問題，許多發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常工作，其實(shí)可以從燃燒條件來看主要原因是如下幾點(diǎn)：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(huì)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(shí)際由于閥片的阻力，使空氣實(shí)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(jì)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(diǎn)然。3. 噴管太短，太短的噴管使發(fā)動(dòng)極不穩(wěn)定。因?yàn)轭l率太高，吸入的油氣來不及完全混合，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)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?yàn)橐讱饣?，爆炸濃度范圍寬?. 進(jìn)油液位低，由于油箱液位底，油無法被吸入，這時(shí)要抬高油箱位置。二為何發(fā)動(dòng)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(dòng)頻率大，因此閥片工作壽命成了發(fā)動(dòng)機(jī)的弱點(diǎn)，如果制作材料易鎔的話，高溫下用不了幾分鐘就會(huì)完完。因此如何設(shè)計(jì)單向閥，使閥片工作壽命加大，就成了