Вячеслав Александрович Бородин

Пульсирующий
воздушно-реактивный
двигатель для моделей
самолётов

*** 1958 ***

DjVu

От нас: 500 радиоспектаклей (и учебники)
на SD‑карте 64(128)GB — ГДЕ?..

Baшa помощь проекту:
занести копеечку — КУДА?..

ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 3 Глава 1. Принцип действия авиамодельного ПуВРД... 5 Глава 2. Элементарная теория авиамодельного ПуВРД... 10 Глава 3. Конструкции элементов авиамодельных ПуВРД...27 Глава 4. Конструкции и основные данные авиамодельных ПуВРД... 52 Глава 5. Изготовление авиамодельных ПуВРД... 61 Глава 6. Эксплуатация авиамодельных ПуВРД... 67 Глава 7. Установка авиамодельных ПуВРД на летающие модели самолетов 72 Глава 8. Авиамодельные ПуВРД и кордовые реактивные модели зарубежных спортсменов... 90       ВВЕДЕНИЕ       Одно из важнейших достижений советского авиамоделизма — разработка и применение малогабаритных пульсирующих воздушно-реактивных двигателей (ПуВРД) как силовых установок для летающих моделей самолетов. Наши авиамоделисты имеют достаточно большой опыт по их конструированию, постройке и эксплуатации, что подтверждается успехами, достигнутыми на всесоюзных и международных соревнованиях по реактивным летающим моделям.       В дальнейшем авиамодельные ПуВРД могут получить большее распространение как силовые установки для всех классов летающих моделей не только для кордовых скоростных, но и для моделей свободного полета, радиоуправляемых, гоночных, пилотажных, воздушного боя, вертолетов и ракет. Наряду с авиамодельными ПуВРД, возможно, получат развитие и распространение в авиамоделизме малогабаритные турбореактивные двигатели весом не более 400 — 500 г, а также реактивные двигатели других специальных схем.       Использование в авиамоделизме реактивных двигателей вызвано стремлением увеличить скорость полета моделей и, кроме того, связано с оригинальностью силовой установки. Применение малогабаритных ПуВРД расширило технический кругозор спортсменов и оказало значительное влияние на развитие авиамодельной техники. В настоящее время малогабаритные ПуВРД прочно заняли свое место в авиамоделизме.       В 1948 г. были завершены работы по созданию надеж-       но работающих конструкций авиамодельных ПуВРД, а в 1949 г. установлены первые рекорды моделей с этими двигателями.       В 1949 г. летающая модель конструкции М. Шарова и А. Анисимова (Ленинград) с ПуВРД конструкции       A. Анисимова показала скорость полета на корде 110 км/час.       В 1950 г. реактивная модель В. Попеля, Р. Садовского и В. Давыдова (Ленинград) с двигателем конструкции       B. Давыдова установила два всесоюзных рекорда: дальности полета — 3000 м и продолжительности — 14 мин. 15 сек.       В 1951 г. на Всесоюзных состязаниях авиамоделистов в Москве было зафиксировано три всесоюзных рекорда по реактивным моделям: дальности — 16 км, продолжительности — 31 мин. и высоты полета — 600 м. Эти рекорды были установлены летающей моделью конструкции Э. Смирнова (Ленинград) с ПуВРД конструкции А. Анисимова.       В 1952 г. реактивная модель В. Попеля (Ленинград) установила новый рекорд продолжительности полета.       В 1953 г. кордовая реактивная модель типа «Летающее крыло», построенная М. Васильченко (Москва), показала скорость полета, равную 264,776 км/час. Эта скорость полета модели на корде была зафиксирована в качестве абсолютного мирового рекорда.       В 1955 г. на Международных соревнованиях, проходивших в Чехословакии, мастер спорта И. Иванникоэ установил новый рекорд скорости полета кордовой реактивной модели, равный 275,004 км/час. В 1958 г. его модель летала уже со скоростью 301 км/час и был зафиксирован новый абсолютный мировой рекорд.             Глава 1       ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ АВИАМОДЕЛЬНОГО ПуВРД       ПуВРД имеет следующие основные элементы: входной участок а — в (рис. 1) (в дальнейшем входную часть будем называть головкой, заканчивающийся клапанной решеткой, состоящей из диска 6 и клапанов 7; камеру сгорания 2, участок в — г; реактивное сопло 3, участок г — д выхлопную трубу 4, участок д — е.       Входной канал головки / имеет конфузорный а — б и диффузорный б — б участки. В начале диффузорного участка устанавливается топливная трубка 8 с регулировочной иглой 5.       Воздух, проходя через конфузорную часть, увеличивает свою скорость, вследствие чего давление на этом участке, согласно закону Бернулли, падает. Под действием пониженного давления из трубки 8 начинает подсасываться топливо, которое затем подхватывается струей воздуха, разбивается ею на более мелкие частички и испаряется. Образовавшаяся карбюрированная смесь, проходя диффузорную часть головки, несколько поджимается за счет уменьшения скорости движения и в окончательно перемешанном виде через входные отверстия клапанной решетки поступает в камеру сгорания.       Первоначально топливно-воздушная смесь, заполнившая объем камеры сгорания, воспламеняется с помощью       электрической свечи, в крайнем случае с помощью открытого очага пламени, подводимого к обрезу выхлопной трубы, т. е. к ссчешпо е — е. Когда двигатель выйдет на рабочий режим, вновь поступающая в камеру сгорания топливно-воздушная смесь воспламеняется не от постороннего источника, а от горячих газов. Таким образом, электрическая свеча пли другой источник пламени необходимы лишь в период запуска двигателя.       Образовавшиеся в процессе сгорания топливно-воздушной смеси газы резко повышают давление в камере сгорания, и пластинчатые клапаны клапанной решетки закрываются, а газы устремляются в открытую часть камеры сгорания в сторону выхлопной трубы. В некоторый момент давление и температура газов достигают своего максимального значения. В этот период скорость истечения газов из реактивного сопла и тяга, развиваемая двигателем, также максимальны.       Под действием повышенного давления в камере сгорания горячие газы движутся в виде газового «поршня», который, проходя через реактивное сопло, приобретает максимальную кинетическую энергию. По мере выхода основной массы газов из камеры сгорания давление в ней начинает падать.       Газовый «поршень», двигаясь по инерции, создает за собой разрежение. Это разрежение начинается от клапанной решетки и по мере движения основной массы газов в сторону выхода распространяется на всю длину рабочей       трубы двигателя, т. е. до сечения е — е. В результате этого под действием более высокого давления в диффузор ной части головки пластинчатые клапаны открываются и камера сгорания наполняется очередной порцией топливно-воздушной смеси.       С другой стороны, разрежение, распространившееся до обреза выхлопной трубы, приводит к тому, что скорость части газов, двигающихся по выхлопной трубе в сторону выхода, падает до пуля, а затем получает обратное значение, — газы в смеси с подсосанным воздухом начинают двигаться в сторону камеры сгорания. К этому времени камера сгорания наполнилась очередной порцией топливно-воздушной смеси и движущиеся в обратном направлении газы (волна давления) иесколько поджимают ее и воспламеняют.       Таким образом, в рабочей трубе двигателя в процессе его работы происходит колебание газового столба: в период повышенного давления в камере сгорания газы движутся в сторону выхода, в период пониженного давления — в сторону камеры сгорания. И чем интенсивнее колебания газового столба в рабочей трубе, тем глубже величина разрежения в камере сгорания, тем больше в нее поступит топливно-воздушной смеси, что, в свою очередь, приведет к повышению давления, а следовательно, и к увеличению тяги, развиваемой двигателем за цикл.       После того как воспламенилась очередная порция топливно-воздушной смеси, цикл повторяется. На рис. 2 схематично показана последовательность работы двигателя за один цикл:       — заполнение камеры сгорания свежей смесью при открытых клапанах в период запуска а;       — момент воспламенения смеси б (образовавшиеся при сгорании газы расширяются, давление в камере сгорания возрастает, клапаны закрываются и газы устремляются через реактивное сопло в выхлопную трубу);       — продукты сгорания в своей основной массе в виде газового «поршня» движутся к выходу и создают за собой разрежение, клапаны открываются и происходит наполнение камеры сгорания свежей смесью в в камеру сгорания продолжает поступать свежая смесь г (основная масса газов — газовый «поршень» — покинула выхлопную трубу, и разрежение распространилось до обреза выхлопной трубы, через который начинается всасывание части остаточных газов и чистого воздуха из атмосферы);       — заканчивается наполнение камеры сгорания свежей смесью д (клапаны закрываются и со стороны выхлопной трубы по направлению к клапанной решетке движется столб остаточных газов и воздуха, поджимающий смесь);       Рис. 2. Принципиальная схема работы ПуВРД       — в камере сгорания происходит воспламенение и сгорание смеси е (газы устремляются через реактивное сопло в выхлопную трубу и цикл повторяется).       Вследствие того что давление в камере сгорания меняется от какого-то максимального значения, больше атмосферного, до минимального, меньше атмосферного, скорость истечения газа из двигателя тоже непостоянна       в течение цикла. В момент наибольшего давления в камере сгорания скорость истечения из реактивного сопла также наибольшая. Затем, по мере выхода основной массы газов из двигателя, скорость истечения падает до нуля и далее направлена уже в сторону клапанной решетки.       В зависимости от изменения скорости истечения и массы газов за никл меняется и тяга двигателя.       Рис. 3. Характер изменения давления и скорости истечения газа за цикл в ПуВРД с длинной выхлопной трубой       На рис. 3 показан характер изменения давления р и скорости истечения газа Св за цикл в ПуВРД с длинной выхлопной трубой. Из рисунка видно, что скорость истечения газа, с некоторым сдвигом по времени, изменяется в соответствии с изменением давления и достигает своего максимума примерно при максимальном значении давления. В период, когда давление в рабочей трубе ниже атмосферного, скорость истечения и тяга — отрицательны (участок т), так как газы движутся по выхлопной трубе в сторону камеры сгорания.       В результате того что газы, двигаясь по выхлопной трубе, образуют разрежение в камере сгорания, ПуВРД может работать на месте при отсутствии скоростного напора.             Глава 2 ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ТЕОРИЯ АВИАМОДЕЛЬНОГО ПуВРД       Тяга, развиваемая двигателем       Тяга, развиваемая реактивным двигателем (в том числе и пульсирующим), определяется вторым и третьим законами механики.       Тяга за один цикл ПуВРД изменяется от максимальной — положительной величины до минимальной — отрицательной. Такое изменение тяги за цикл обусловлено принципом действия двигателя, т. е. тем, что параметры газа — давление, скорость истечения и температура — в течение цикла непостоянны. Поэтому, переходя к определению силы тяги, введем понятие о средней скорости истечения газа из двигателя. Обозначим эту скорость Сср (см. рис. 3).       KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ

 

 

От нас: 500 радиоспектаклей (и учебники)
на SD‑карте 64(128)GB — ГДЕ?..

Baшa помощь проекту:
занести копеечку — КУДА?..