Pulsoreactor

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Animația pulsoreactorului supapei
A) admisie și injecție de combustibil
B) supape
C) camera de ardere
D) duza
E) gazul expulzat

Pulsoreactor (sau pulsjet) este o foarte simplă formă de exoreactor în care arderea are loc intermitent prin furnizarea unei pulsat de împingere . Spre deosebire de statorjet (motorul cu reacție cu care seamănă cel mai mult), este capabil să asigure o tracțiune într-un punct fix (adică la viteza de zbor zero).

Istorie

Primele studii cu impulsuri datează de la începutul secolului al XX-lea , când Victor De Karavodine a brevetat primul model de pulsoreactor din Franța (10 aprilie 1907). În 1910, un brevet a fost acordat și inginerului belgian Georges Marconnet, dar ambele soluții au rămas în etapa modelelor de laborator. Odată cu sfârșitul primului război mondial, interesul militar pentru acest tip de motor a dispărut, de asemenea. [1]

În 1939, Ministerul Aerului din Reich a decis să promoveze cercetarea motoarelor cu reacție și a atribuit fiecărui producător de motoare o soluție tehnologică diferită care să fie dezvoltată. Argus a atins pulsjetul care, cu modelul As 014 proiectat de inginerul german Fritz Gosslau , își va găsi prima aplicație practică pe V1 . [2]

Ulterior, au fost folosite unele pulsoreactoare montate pe elicoptere, însă rămânând întotdeauna în domeniul experimentării. În acest caz, motoarele au fost plasate la capetele palelor rotorului. Asamblate în conformitate cu această schemă, pulsoreactoarele au avut marele avantaj de a nu produce cuplul caracteristic, făcând astfel posibilă crearea de aeronave mai simple, fără un rotor de coadă și sisteme de transmisie conexe.

Pulsoreactoarele se caracterizează prin simplitate extremă și costuri reduse de producție. Principalul dezavantaj este nivelul ridicat de zgomot și consumul ridicat de combustibil, care limitează domeniul lor de aplicare la utilizări militare și alte câteva aplicații.

Astăzi, utilizarea majoră a pulsoreactoarelor este în modelarea aeronautică dinamică.

Descriere și caracteristici

Diagrama pulsoreactorului tradițional

La fel ca multe motoare cu reacție, pulsoreactorul este un motor cu ardere internă de un design foarte simplu, constând practic dintr-un tub lung în care pătrunde aerul, este amestecat cu combustibilul pentru a crea un amestec combustibil. Diferența care distinge pulsoreactoarele de alte motoare, cum ar fi turboreactoarele sau statoreactoarele , este constituită de faptul că arderea care are loc în interiorul motorului nu este un proces continuu, ci are loc sub formă de explozii repetate (impulsuri) din care derivă și numele motorului în sine.

În practică, pulsoreactorul funcționează cu intrarea aerului extern din față, unde se află sau nu supapa, acesta fiind amestecat cu combustibilul care este injectat în camera de ardere . Aici amestecul este aprins și, în cele din urmă, gazele arse ies din spate, producând astfel împingerea.

Prima aprindere trebuie să aibă loc prin introducerea aerului comprimat (cu un compresor sau un cilindru de aer) în motor sau mai simplu prin forțarea acestuia în interior prin admisia de aer.

Principiul de funcționare

Diagrama reactorului de impulsuri a supapei:
1: Injecție și aprindere
2: Extindere
3: Descărcare și inducție

Pulsoreactorul este un motor cu ardere internă, cu un design foarte simplu, în care compresia aerului captat are loc (ca și pentru statoreactor ) dinamic, fără a fi nevoie de un compresor . Spre deosebire de ceilalți exoreactori, arderea nu are loc conform unui proces continuu, ci prin impulsuri.

Aerul de intrare este amestecat cu combustibilul din camera de ardere. Aprinderea amestecului poate fi controlată de o bujie incandescentă (de obicei la pornire) sau cauzată de incendiul din faza de ardere anterioară (la starea de echilibru).

Creșterea consecutivă a presiunii determină accelerarea și expulzarea gazelor arse din duza de evacuare , asigurând astfel împingerea . Revenirea prin admisia de aer este împiedicată de supape mecanice sau „aerodinamice” (la motoarele fără supape).

Depresiunea ulterioară în camera de ardere atrage aer nou și ciclul se poate astfel repeta între 40 și 250 de ori pe secundă, în funcție de tipul și dimensiunea motorului.

Tipologie

Schema de funcționare a pulsoreactorului fără valți

În principiu, există două tipuri de pulsoreactor:

Jetul de impulsuri cu supape

În această configurație, fluxul de gaze în interiorul motorului este parțial controlat de un sistem de supape de reed care, acționând ca o supapă de reținere , permite gazului să treacă într-o singură direcție. Tocul lui Ahile al acestei soluții este dat de fragilitatea stufului, care limitează durata de funcționare a motorului la câteva ore de funcționare continuă.

Jetul de impulsuri fără supape

Primele modele cu jet de impulsuri au fost construite fără supape (fără supape), dar folosind configurații geometrice particulare (cum ar fi, de exemplu, gura Borda ), s-a încercat crearea de fluxuri turbionare cu dublul scop de a amesteca aerul de intrare cu combustibilul și creșteți presiunea amestecului limitându-l la camera de ardere. Aceste prime configurații, totuși, au fost deosebit de ineficiente din cauza pierderilor de amestec proaspăt expulzat din admisia de aer și a pierderilor totale de presiune datorate turbulenței induse.

Între sfârșitul anilor patruzeci și mijlocul anilor cincizeci s-a încercat studierea „supapelor aerodinamice” care, prin „reglarea” geometriei admisiei de aer și a duzei cu rezonanța undelor de presiune, permiteau funcționarea regulată cu eficiențe egale. la cele ale motoarelor cu supape stuf. Acestea includ motoarele „Escopette” și „Ecrevisse” ale SNECMA franceze sau AS-11 instalate pe drona olandeză Aviolanda AT-21. [3] Lipsa totală a pieselor mobile în aceste configurații permite avantaje în ceea ce privește fiabilitatea și costurile reduse de construcție.

Motor de detonare a impulsurilor

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: motor cu unde de detonare .

O dezvoltare a pulsoreactorului, care se desfășoară și astăzi, este Pulse Detonation Engine sau PDE. Acest motor funcționează foarte asemănător cu un pulsoreactor tradițional, dar își generează forța de propulsie prin detonare și nu prin deflagrația amestecului de aer / combustibil. Acest nou tip de motor promite eficiențe comparabile (dacă nu superioare) cu turboventilatoare , în special la viteze mari de zbor.

Primul zbor al unei aeronave propulsate de un motor de detonare a impulsurilor a avut loc la Mojave Air & Space Port pe 31 ianuarie 2008. [4]

Notă

  1. ^ Rege , p. 13 .
  2. ^ Reuter , p. 58 .
  3. ^(EN) Poveștile de război ale avioanelor lui Jan Roskam Roskam: o relatare a vieții și muncii profesionale a dr. Jan Roskam, proiectant și profesor de avioane , Corporația de proiectare, analiză și cercetare, p. 65, ISBN 1-884885-57-8 .
  4. ^ Norris, G., "Pulse Power: Pulse Detonation Engine-powered Flight Demonstration Marks Milestone in Mojave," Aviation Week & Space Technology , Vol. 168, No. 7, 2008, pp. 60.

Bibliografie

  • ( EN ) A se vedea Ganesan, Turbine cu gaz , ediția a treia, Tata McGraw Hill, ISBN 0-07-068192-9 .
  • ( EN ) Benjamin King, Timothy Kutta, The History of Germany’s V-Weapons in World War II , Da Capo Press, 2003, ISBN 0-306-81292-4 .
  • ( EN ) Claus Reuter, The V2 and the German, Russian and American Rocket Program , Da Capo Press, 2003, pp. 57-64.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe