第一章如何设计自己的发动机 ?设计参数: 1.??油气比 喷气发动机依靠油气燃烧产生反作用力,根据油品的爆炸极限, 燃油与空气重量比,一般在15-20%。即一升空气约需一克的油。 2. 喷气频率, 喷气发动机喷气频率与机身长度有关,同一直径下,机身越长频率越低。 . 机身直径与长度比 L/D? 发动机长度与直径是发动机设计的重要步聚,长度与比直径一般在10-17。4.计算公式? 发动机的推力是由许多因素决定的,如下公式可说明:m*va=F*t? V = 发动机体积 (dm^3.) f = 喷气频率. (Hz) va = 喷气速度. (m/s) F = 推力 (N, Newton) fc = 油耗 (gram/second) m = 空气质量 kg t =时间s秒.? 以时间一秒,m=实际进入发动机的油气量X换算得出 m*v=F*t. m = mass = X %? 实际推力:F (Newton) = (X * D^2 * 3.1415 * L * v^2 )/(L * 8)? 由以上公式可以得出尾喷管直径越大,发动机的推力越大,同时进入的油气X越多就能产生更大的推力。 5.尾喷管长度? 根据国外爱好者的实际经验,尾喷长度与对推力的影响较小,而对发动机工作的可靠性有较大影响。 ?发动机的尾喷管较长,阀片的工作频率f 较低,但每次吸入油气较多,使每次做功增大。长的喷管可以使发动机接近最大理论推力。同时空气吸入性能较好,使发动机容易发动。 ?短的尾喷会使发动机喷气频率f 加大,,同时间吸入的油气较少,因此,推力并没增加。并会使发动机不易发动,工作不稳定。? (提示:为了调节发动机方便起见,实际制作长度要比理论设计长些,因为长一些可以锯短。当短了要加长可就麻烦些,但不要太长,太长了结果会一样不工作) 计算公式是:? Y = 0.152 * X + 470 (mm) ,公制单位 ?(或Y = 3.88* X + 18,66 (inc)-英制单位 参考数据: ?发动机名 Y=总长 X=尾喷管截面积 Brauner 490 907 Alpha 485 531 B-12 600 531 Aerojet 610 1075 PAM 810 907 Sov faa 670 1195 6.喷气速度? 由于高温高压下喷气发动机喷气速度计算是一个复杂的过程,对于爱好者来说可用一个简化公式计算 ?va=2*L*f ?p90的计算为例: 喷气速度为:150*2*0.86= 258 m/s. ?7.单向阀通风孔面积 ??单向阀通风孔面积是发动设计最关键部,因为它关系到进入发动机的油与空气比. ?计算公式 ?Y = 0.4922*X – 37 (平方mm) ?? 在这里(X=尾喷管截面积,Y=单向阀通风孔面积,如果是大的发动机可不减37) . ?另在设计中要考虑到阀片安装后会使通风孔面积减小10-20%,因此要留一定的余量。 ?计算结果大约是尾喷管截面积的50-60%,一般设计可取55% (提示,稍大的通风面积可以让发动机更易点火)。?外国发动机设计参考:? 发动机名 阀通风面积Y 尾喷截面积X Brauner 452 907 Alpha 381 531 B-12 221 531 Aerojet 603 1075 PAM 506 907 Sov faa 661 1195 也可以已手册加工图自己验算一下,一般误差5%之间 8.进气口面积? ? 位于发动机前端的进气孔最小面积不能小于单向阀通风孔面积。 为了雾化燃料,空气在缩小部速度加大,因此进气通道被设计为喇叭状,也称为空气节流阀。 9.如何设计自己的发动机? 一、首先确定发动机的推力, 根据上述公式,以实际油气进入系数X=0.75计算简化得到 ?发动机推力与尾喷截面积的关系,设计公式为? F(磅)=4.2磅*平方英寸(喷管面积) 或者是: F(牛顿)=2.65牛*平方厘米 (一千克力=9.8牛顿) 根据外国的设计为列:? 如果要制作产生25磅推力的发动机,25/4.2 = 5.95 s平方英寸得到尾喷管直径约2.75英寸。 阀孔的面积为5.95*0.6552=3.9平方英寸。(这里系数0.6552设计者计算是取经验值) 由于阀加工形状的限制,那么单向阀的截面积可用3.9/0.55 = 7.1 sqr inc,,以阀上开十个孔计算每个孔的面积为0.39 sqr inc,燃烧室截面积与单向阀的面积大致相同,能装进单向阀。 喷管长度可简化计算?? L=5.95*3.88+18.66 = 41.8,留余量,可取50英寸如果喷管尾部采用扩张部分,长度为0.2*41=8,总长50的情况下,那么实际尾喷管长为50-8=42英寸. ?最小空气入口面积为阀孔面积,即3.9平方英寸 国外P-90发动机实验数据(供参考)? 各参数如下 V = 2.9 litre fc = 6.7 gram/sec f = 150 Hz va = 258 m/s F = 85 Newton 第二章喷气发动机制作??1.材料选择 由于发动机在高温下工作,所以不能用铝,等低熔点金属。? 一般对于爱好者来说,可使用碳钢,铝合金。不锈钢管是最佳的材料,你可以在五金店找到,各种规格都有,还可以用的材料是摩托车或汽车的排气管,是由碳钢组成,外表镀铝,不易生锈,但由于管比较厚显得稍重一些。价钱也不贵,40元一个左右,在摩托修理部能找到,用过的旧的更便宜10元一个都有得卖。你也可以按图加工锥形部分。 铝合金只可以用来做发动机最前部的进气节流罩,。 3.??? 如何制作进气单向阀?发动的关键在于单向阀的加工,阀的加工需要有车床作整体加工才行,如果没车床也可以采用另一种设计,如从蓝图可以看到,在一块厚3-10mm圆铁板上自己钻出需要的孔了可用来代替,然后装上阀片。 梅花型的阀片是发动机的关键,必须用弹性强,耐高温的,厚0.1-0.3mm左右薄钢片来作,否则将使发动机无法工作下去。阀片的加工可以剪出需要的形状,也可用电解法,像做印刷电路板那样,先在板上涂油漆,干后画出所要的样式,用钢针沿线条刻掉油漆,放入食盐水中,用6-12v的直流电电解。 4.??? 发动机的装配 喷气发动机的安装较简单,按图加工好部件,装上就可。在装单向阀片时,要注意将梅花阀片内弯10度到30度。使阀通气孔打开。另外注意发动机接点要不透气。第三章如何启动发动机? 概述 脉冲式发动机启动起比较困难吗?其实不然。从发动机原理可知要发动机燃烧发动需要满足以下条件: 1.??? 燃油 2.??? 空气 3.??? 点火源 燃料 ?脉冲式发动机可以使用多种日常燃料,家用的液化气,汽油,柴油,煤油,甲醇(工业酒精)等,一般选择为汽油做为燃料,对普通的爱好者来说可用任何牌号车用汽油即可。如果气温较低而可能会使燃料难以挥发,也可以向油中加入不超过25%的乙醚组分,使点火更容易。最好的燃料是甲醇,因为燃烧生成的是水,且易挥发,爆炸点范围寬。 空气 在喷气发动机没发动起来前,空气无法自动吸入燃烧室,
DIY航模脉冲式喷气发动机.doc
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