飞天 发表于 2013-10-4 21:00:35

DIY航模脉冲式喷气发动机 转

 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。
 
3. 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)

飞天 发表于 2013-10-4 21:04:06

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
 
 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。

虫儿飞RC 发表于 2013-10-8 17:43:08

楼主厉害呀,学习了,顶起,

航模入门小菜 发表于 2014-5-17 13:32:46

哈哈{:1_1:}{:1_1:}{:1_1:}{:1_1:}{:1_1:}
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