En pulsjetmotor ( PUVRD ) er en variant af en luftjetmotor . HPJE'en bruger et forbrændingskammer med indløbsventiler og en lang, cylindrisk udløbsdyse . Brændstof og luft tilføres periodisk.
Driftscyklussen af PuVRD består af følgende faser:
PuVRD har en stor specifik impuls sammenlignet med raketmotorer , men er ringere end turbojetmotorer i denne indikator . En væsentlig begrænsning er også, at denne motor kræver acceleration til en driftshastighed på 100 m/s, og dens anvendelse er begrænset til en hastighed på omkring 250 m/s.
De første patenter på en pulsjetmotor blev opnået (uafhængigt af hinanden) i 1860'erne af Charles de Louvrier ( Frankrig ) og Nikolai Afanasyevich Teleshov ( Rusland ) [1] .
Tyske designere , som på tærsklen til Anden Verdenskrig gennemførte en bred søgning efter alternativer til stempelflymotorer , ignorerede ikke denne opfindelse, som forblev uanmeldt i lang tid. Det mest berømte fly (og det eneste produktionsfly) med Argus As-014 PUVRD fremstillet af Argus-Werken var det tyske V-1 projektil . V-1 chefdesigner Robert Lusser valgte for ham en PUVRD ikke for effektivitetens skyld (stempelflymotorer fra den æra havde den bedste ydeevne), men hovedsagelig på grund af det enkle design og som et resultat lave arbejdsomkostninger til fremstilling , hvilket var berettiget med masseproduktion af engangsprojektiler masseproduceret på mindre end et år (fra juni 1944 til marts 1945) i mængden af mere end 10 tusinde enheder.
Efter krigen fortsatte forskningen i pulserende jetmotorer i Frankrig ( SNECMA ) og USA ( Pratt & Whitney , General Electric ).
Resultaterne af denne udvikling interesserede militæret i USA og USSR. En række eksperimentelle og eksperimentelle prøver blev udviklet. Oprindeligt var hovedproblemet med luft-til-overflade-missiler ufuldkommenheden af inertialstyringssystemet , hvis nøjagtighed blev betragtet som god, hvis missilet fra en rækkevidde på 150 kilometer ramte en firkant med sider på 3 kilometer. Dette førte til, at med et sprænghoved baseret på et konventionelt sprængstof havde disse missiler lav effektivitet, og samtidig havde atomladninger en endnu for stor masse (flere tons). Da kompakte nukleare ladninger dukkede op, var designet af mere effektive turbojetmotorer allerede blevet udarbejdet, så pulserende luftjetmotorer blev ikke brugt meget.
Repræsentanter for luft-til-overflade-missiler med en pulserende luft-jetmotor.
I begyndelsen af 2010'erne har der været en genoplivning af interessen for PuVRD: deres udvikling og test udføres af General Electric, Pratt & Whitney, SNECMA, såvel som den indenlandske NPO Saturn [2] .
Pulserende jetmotor (PUVRD, engelsk term Pulse jet ), som navnet antyder, fungerer i pulsationstilstand, dens drivkraft udvikler sig ikke kontinuerligt, som en ramjet- eller turbojetmotor, men i form af en række pulser, der følger efter hinanden med en frekvens på titusinder af hertz, for store motorer, op til 250 Hz - for små motorer designet til flymodeller. [3]
Strukturelt er PuVRD et cylindrisk forbrændingskammer med en lang cylindrisk dyse med mindre diameter [4] . Forsiden af kammeret er forbundet med en indløbsdiffusor, gennem hvilken luft kommer ind i kammeret.
Mellem diffusoren og forbrændingskammeret er der installeret en luftventil, som virker under påvirkning af trykforskellen i kammeret og ved udløbet af diffusoren: når trykket i diffusoren overstiger trykket i kammeret, åbner ventilen og lader luft komme ind i kammeret; når trykforholdet vendes, lukkes det.
Ventilen kan have et andet design: I V-1- rakettens Argus As-014-motor havde den formen og virkede som persienner og bestod af fleksible rektangulære ventilplader af fjederstål, der var nittet på rammen; i små motorer ligner den en blomsterformet plade med radialt anbragte ventilplader i form af flere tynde, elastiske metalblade presset mod ventilbasen i lukket position og ubøjet fra basen under påvirkning af tryk i diffusoren, der overstiger trykket i kammeret. Det første design er meget mere perfekt - det har minimal modstand mod luftstrøm, men er meget vanskeligere at fremstille.
Der er en eller flere brændstofinjektorer foran i kammeret, som sprøjter brændstof ind i kammeret, så længe ladetrykket i brændstoftanken overstiger trykket i kammeret; når trykket i kammeret overstiger ladetrykket, lukker kontraventilen i brændstofbanen for brændstoftilførslen. Primitive laveffektdesigns fungerer ofte uden brændstofindsprøjtning, som en stempelkarbureret motor . I dette tilfælde bruges en ekstern kilde til trykluft normalt til at starte motoren.
For at starte forbrændingsprocessen er der installeret et tændrør i kammeret, som skaber en højfrekvent serie af elektriske udladninger, og brændstofblandingen antændes, så snart koncentrationen af brændstof i den når et vist niveau, der er tilstrækkeligt til antændelse. Når forbrændingskammerets skal opvarmes tilstrækkeligt (normalt efter et par sekunder efter starten af en stor motor eller efter en brøkdel af et sekund - en lille en; uden afkøling ved luftstrøm, vil forbrændingskammerets stålvægge hurtigt opvarmes rødglødende), bliver elektrisk tænding helt unødvendig: brændstofblandingen antændes fra kameraer med varme vægge.
Under drift afgiver PUVRD en meget karakteristisk knitrende eller summende lyd, netop på grund af pulseringer i dens drift.
Driftscyklussen for PUVRD er illustreret i figuren til højre:
Den tilsyneladende lighed mellem PUVRD og ramjet (muligvis opstået af ligheden mellem forkortelserne af navnene) er fejlagtig. I virkeligheden har en PUVRD dybe, grundlæggende forskelle fra en ramjet- eller turbojetmotor.
Det siges nogle gange, at driften af en PUVRD ved nul hastighed er umulig - dette er en fejlagtig idé, under alle omstændigheder kan den ikke udvides til alle motorer af denne type. De fleste ramjet-motorer (i modsætning til ramjet-motorer) kan fungere "stående stille" (uden modkørende luftstrøm), selvom det tryk, de udvikler i denne tilstand, er minimalt (og normalt utilstrækkeligt til at starte den enhed, der drives af den uden hjælp udefra - derfor kan f.eks. V-1 blev opsendt fra en dampkatapult, mens PuVRD begyndte at arbejde stabilt selv før opsendelsen [5] ).
Driften af motoren i dette tilfælde forklares som følger. Når trykket i kammeret efter næste puls falder til atmosfærisk, fortsætter bevægelsen af gas i dysen ved inerti, og dette fører til et fald i trykket i kammeret til et niveau under atmosfærisk. Når luftventilen åbner under atmosfærisk tryk (hvilket også tager noget tid), er der allerede skabt tilstrækkeligt vakuum i kammeret, så motoren kan "ånde frisk luft" i den mængde, der er nødvendig for at fortsætte den næste cyklus. [6] Raketmotorer er udover trækkraft karakteriseret ved specifik impuls , som er en indikator for graden af perfektion eller kvalitet af motoren. Denne indikator er også et mål for motorens effektivitet. Diagrammet nedenfor viser grafisk de øvre værdier af denne indikator for forskellige typer jetmotorer, afhængigt af lufthastigheden, udtrykt i form af Mach-nummer , som giver dig mulighed for at se omfanget af hver type motor.
PuVRD - Pulserende luftjetmotor, TRD - Turbojetmotor , ramjet - ramjetmotor , scramjet - hypersonisk ramjetmotor .
Motorer er kendetegnet ved en række parametre:
I modsætning til raketmotorer, hvis drivkraft ikke afhænger af rakettens hastighed, afhænger luftjetmotorernes (WJ) drivkraft stærkt af flyveparametrene - højde og hastighed. Hidtil har det ikke været muligt at skabe en universel jetmotor, så disse motorer er beregnet til et vist område af driftshøjder og hastigheder. Som regel udføres accelerationen af WFD til driftshastighedsområdet af bæreren selv eller af startacceleratoren.
| Egenskab | RDTT | LRE | PUVRD | TRD | ramjet | scramjet |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Driftshastighedsområde, Mach-tal | ikke begrænset | 0,3-0,8 | 0-3 | 1,5-5 | >5 | |
| Specifik trykkraft, m/s | 2000-3000 | 2000-4000 | ~7000 | 15000-30000 | ||
| Specifik tryk efter vægt | Ingen | ~100 | ~10 | |||
I litteraturen er der en beskrivelse af motorer svarende til PuVRD.
PuVRD er karakteriseret som støjende og ødsel , men enkel og billig . Det høje niveau af støj og vibrationer skyldes den meget pulserende funktion. Den spildfulde karakter af brugen af brændstof er bevist af en omfattende fakkel, der "slår" fra dysen på PuVRD - en konsekvens af ufuldstændig forbrænding af brændstoffet i kammeret.
Sammenligning af PUVRD med andre flymotorer gør det muligt ret præcist at bestemme omfanget af dets anvendelighed.
En puVRD er mange gange billigere at fremstille end en gasturbine eller stempel ICE , derfor overgår den med en engangsbrug dem økonomisk (selvfølgelig forudsat at den "klarer" deres arbejde). Under langvarig drift af det genanvendelige apparat taber PuVRD økonomisk til de samme motorer på grund af spildt brændstofforbrug.
Med hensyn til enkelhed og billighed er ramjet praktisk talt ikke ringere end puramjet, men ved hastigheder mindre end 0,5 M er den ubrugelig. Ved højere hastigheder er ramjet'en overlegen i effektivitet i forhold til puramjet (når ventilen er lukket, øges frontalmodstanden af puramjet kraftigt, og ved transoniske hastigheder "spiser" den næsten alt det tryk, der skabes af denne motor).
Helheden af disse omstændigheder bestemmer den niche, hvori PuVRD finder ubemandede engangsluftfartøjer med driftshastigheder på op til 0,5M - flyvende mål, ubemandede rekognosceringsfly [9] . [10] Af samme årsager bruges motoren også i flymodellering [11] .
På grund af enkelheden og lave omkostninger er PUVRD'er meget brugt i amatørflyvning og aeromodellering. Små motorer af denne type er blevet meget populære blandt flymodellere og amatørflyvning. Af denne grund er der dukket kommercielle firmaer op, der producerer PuVRD til salg til dette formål og ventiler til dem (sliddele).
PuVRD kan ikke kun bruges som motor, men også som stationær installation til varmegenerering [9] .
| Motorer | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
| se også evighedsmaskine Gearmotor gummi motor | |||||||||||||||||
