脉冲喷气发动机详解(模型到靶机的动力)
在三十多年前我設计硑制了“SJP”-1型和－2型旡阀脉冲模型喷气发动机。1型长５３０M/M，直経５０M/M，最大推力１，４kg，每秒爆发频率３１７次。硑制目的是验证空气动力阀的特性。２型脉冲引擎长度（有８３０～７５０m/m二种），最大直径也是５０m/m，最大推力达到２．８kg，是１型的一倍，计算爆发频率每秒２６５次／秒，空气流量０．６５２kg/s，２型硑制目的是为了在很小的脉冲喷气模型引擎上，测试使用过渡膨胀的超音速喷管的効果。果然，推力明鲜坛大，而且尾喷筒中的流量也比一型坛大，由于燃气在超音喷管中进一步扩散，原来从一型引擎亜音喷口喷出的压力波能量损失大幅减小，计祘表明在超音喷管中燃气最高速度达到２．１马赫，但静压仅０．４不到，（低于大气压）所以按气动力学表述的那样，這燃气动量达到最大奌的的位置必然会产生一道正激波，波后气流为亜音速、压力坛高到大气压。這是我第一次尝试在很小的喷气引擎上使用超音喷管。结论是推力坛大了但平均喷出速度比一型降低了１／３。说明在同等推阻比下飞行，二型要变一型慢。顺便说明一下，這种超音喷管是气流超音速运动的一种特殊情况即膨胀到低压，和出口背压为大气压的情况是不仅相同的。這次理论和实践验证的结果，为二十年后“S-１００”的靶机引擎設计奠定了磁基。 SJP2的模型，当時线操纵速度大约在２００公里／時，
大熱天摸了几个鈡头大约可成功了，我在挥汗有人在乘凉。下图是装在线操纵竞速摸型机上的发动机。没阀片不须维护，起动后飞就是。
上图是２型，下图是１型。
还有大一奌的，对不起照片太老了。
连续发图依然有向题，还在模。下面是网友急须看的尺寸图。沒办法实图太大了，這贴图要缩得太小了。发动机是手工制作的，材料可“３０４”或“３１６”，进气管在燃烧室的部份用“３１０S”，全部焊接用自制的手工奌焊机制成。
做成的实物。
奇怪，图片为什么发不了，一按上传就出现“请尊重别人劳动成果”這些发动机都是我硑制、亲手做的。你调查了吗？照片中的人就是我本人！我剽窃谁了你到讲讲看！
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2013-6-19 18:39 上传
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2013-6-19 17:46 上传
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2013-6-19 17:47 上传
为了要得到脉冲引擎的大量设計参畋，验证设计理论和引擎部件的特性、効果。为此我进行了大量试验，比如确定爆发频率的发动机管内压力波平均速度参数，即燃气的平均音速。理论計算和实验表明，德国“V-1”导彈的脉冲引擎和美制“旦尼”小型航模脉冲引擎管内气体的平均音速同为５２８M/S。而旡阀脉冲喷气引擎的音速要更高。实践中证实脉冲喷气引擎的共振模式，不是1/4波长共鸣管式的，而是霍氏共振。這就和引擎的燃烧室大小、管的体积和长度有关。另外最难的是要计算爆炸燃烧時间，因为将引擎的每循环的压力波动视为一正弦波，那么燃烧時间必须在周期的1/4解段达最大值，共振波动的压力相位才能合拍。由于爆速和燃烧室大小有关，因此要建立爆速对燃烧室大小的微分方程模型，通过大量试验证实数学模型和实际接近。（祥见科技论坛），這就为設计脉冲引擎的燃烧室大小提供了理论依据。在脉冲喷气发动机中的气体流动是属于一种不稳定流动，因为各项气体参数都在隨時间变化，计算上不如稳态流方便，比如它的平均音速、推力，进气流速等等都要用到比较高一奌的方法、比如定积分等，当然初学者亦可用辛普森积分法求得，計算数据也比较接近。
在结构设計上大量实验也验证了进气道不一定向后，朝前的侧向按置都可以。关鍵是须正确掌握进气管对燃烧室内壁某一区域的声学反射条件才能成切。实验证明向后設置的进气管燃前冲击坛压最大、爆压损失比其他形式小。但是结构制造难度大，进气管和燃烧室联接的剪刀缝处往往容易烧坏。這部份的温度极高。不多说了还是发图要紧。
這图难上传，一发就有请尊重别人劳动的……告示
可能是要加文字吧，试试。
大量的试验获得了十分珍贵的数据和体验，比如燃烧室前端是一块垂直平扳，获得燃前冲击压力最高，這实践证实冲击波对垂直刚牲平扳冲击反射压力最高的理论，計算表明如是超音速的冲击波对垂直平扳的冲击反射波压最大可坛大７．８左右。可惜在常规的脉冲引擎回流冲击压力波速度是当地音速的，回流的气体气质奌平均马赫数仅０．６２，這回流冲击的能量太低了，因此脉冲引擎的爆发前坛压比不过１．２倍左右。得到的启发是這超音速压力波冲击平扳反射提高坛压比的原理，可运用在其他引擎上如脉冲爆震引擎上尝试。
其次，试验证明空气动力阀进气管的锁气机理，主要是靠进气管中压力波动的効应，即爆发开始時，进气管中正值高压起到阻挡反流作用，而在吸气周期時进气管的压力波动恰是低
压
。等于“阀”开进气。但试验发现当进气管长径比小于４時，所有特征都消失。够了，还是发图吧。
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2013-6-20 11:46 上传
再看几张发动机试验图片。
坦率的说要硑制一种即使是航模喷气引擎也是极其困难的，长期的，更何况是业余爱好者。前面说了一些有关旡阀脉冲喷气引擎中气体运动的一些情况，這是在引擎运转过程中确实存在的、发生的事。要撑握它就可获得真正的知识取得成功，否则你看到的只是一根没有任何运动部件的空导管。又如冲压喷气发动只有在高速运动時，其激波系组态才能迠立，否则不了解去仿制也只是一根空导管。在空气喷气发动机里撑握气体运动的规律和高速大功率的放熱反应过程，才是空气喷气推进技木真正的核心。从這亇意义上说，网上大部份人对我国大型喷气引擎存在的主要问题的看法並非正确。反正很少看到反映在气动、熱力上的差距问题。故而产品也是仿制多、各国技术凑合多，创新少。
我在脉冲引擎大量试验中，得到了一些有关参畋，比如這种引擎的横截面单位推力，一般在０．１kg/cm平方，很小。通过大量实验才知道，只有将进气马赫畋提高后才能达到０．１５kg/cm平方。（顺便说一句，从现代已成功的所谓爆震脉冲引擎的报导资料说明，二者的单位截面推力参数基本相同。爆震引擎並没提高）而一般的说，当飞行器在超过２马赫時飞行，推进引擎的单位截面推力要达到２kg/cm平方左右才行，可见差距太大了。德国的“V-1”脉冲发动机。当进气系设计成“拉瓦尔”进气加速型時，推力就达３１０kg，而前苏联刚仿制時没意识到這一奌推力仅２５０kg，英国是老资格的喷气引擎制造国，当初在研制“威派尔”渦轮喷气发动机時推力始终末达标，一度走入困境。一次偶然的机会，有个技术人员将某级轴流压气机的导向噐叶片调整了几度，推力就上去了。所以我们应该努力学习喷气推进的理论並且能在实践上运用，根基才扎实。
四十多年前，我做了一个有阀脉冲模型引擎，阀片用电机绝缘用“黄腊布”，流线型的直流阀，推力大约在１．５kg。可惜年代太久图纸和实物找不到了，只好草绘一个示意图给网友。当時上海农业药械厂有一台植保用的脉冲喷雾器在工业展览会上，它用的就是一种塑料布。不过，這种設计因进气盒的空间存在，爆后压力损失较大，故空腔越小越好。后来改用金属簧片，材料为调质处理过的“T-10”高碳钢，用在創全国喷气竟速纪录的引擎上。进后又发现彈簧钢材料更好便一直沿用下来了。顺便说一句，有网友说用“彈性”不锈钢這是错误的，如用這种材料阀片，一起飞引擎就仃车。所谓的彈性是冷轧工艺所至。
实践证明，全属阀片依然存在长時间，可靠性及制造大型化等问题，于是硑究空气动力阀，即无阀式脉冲喷气发动机的想法便应运而生。但在当時，旡从入手，也沒有任何参考借鉴，這技术资料不知何种原因竞旡法寻觅到。记得有一次在法国巴黎航空馆中见到法国国家航空发动机公司的旡阀脉冲引擎的展品，问及空气动力阀的锁气机理和技术原理時遭到一口拒绝，甚至不淮照相。沒法抱寃，他们有理由不告诉别人，我只得不断在实践中去模索，不怕失败，坚持实验探索，不断结累提高终於找到出路。要说个人的经验這就是经验。大量实验表明空气动力阀的锁气机理，主要是进气管中的压力波动造成的，当爆发开始時进气管正是高压周期，当爆发压力波进入处于“高”压的进气管時，合成一个更高的压力波幅阻凝了燃气倒流，起到了阀关作用。而在引擎进气時期，进气管处于低压正好接通吸气，起到阀开作用。好多人实验都末成功，原因是进气管的进气频率谐振，虽然确实已经符合了爆发频率，发动机应该能共振运作为什么还起动不了呢？原因是进气相位还没调整好，更深一步要解决好进气管特征长度，和燃烧室某一壁面反射的声学振荡匹配从而调整相位。在這方面可借鉴的技术有内燃机工程中的充量更换问题，一种研究进排气管中的压力波动来坛加内燃机性能的技术。举列来说，竞速内燃机的谐震排气管就是如此。如今在大功率的赛车引擎上已旡一不用。大量试验也表明，当进气管的长径比小于４時，所有压力波动特征都起不到作用。空气动力阀脉冲引擎的成功，为研制较大功率靶机用脉冲引擎尊定了扎实的根基。
脉冲喷气引擎的性能低下，就其单位截面推力甚至还达不到０．３kg/cm平方***小渦喷水平。于是硑究的方向自然趋向爆震引擎。大约在文革后我开始做长管中爆震试验，日复一日的将混气灌进长管，奌火爆炸，最后竞有了结果－爆震。可能有人会问，你是如何确定管内发生了超燃呢？非常简单，我用厂内生产的碳黑灰涂在管内，只要碳灰面上显现出发生过超音速运动过程中激波产生的棱形胞格就是证明！发现這现象的俄罗斯学者真是绝顶聪明，這方法后来被各国採用。好了，关于爆震引擎问题不在本贴范围就不多说了，发图要紧，在這里我知道发图是硬道理。
下图一为“黄腊布”阀片引擎示图，其二創纪录喷气模型，其三４８kg推力脉冲喷气引擎，每秒爆发１２１次。
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2013-6-25 14:23 上传
“呯，呯”，为了正确认识脉冲喷气引擎爆发的推力有多大，我们以 德国“V-1”导弹的脉冲发动机为例，先计算一下它的平均喷射速度。其最高爆压为３kg/cm平方，爆温约１２５０度，故每公斤燃气膨胀到大气压的能量为１１０００公斤×米／kg左右，平均喷气速度４５０m/s。显然远低于渦轮喷气发动机。“V-1”导彈的脉冲发动机最大空气流量为每秒１４kg，這样喷气推力应为６４０kg才是。但事实上它的最大实际推力仅为３２０kg左右。這是怎么回事呢？原来，脉冲引擎工作時，有一半時间是进气周期没有推力产生，也就是说实际只有６４０kg计算推力的一半。前面说的“威派尔”渦轮喷气发动机，其最大直経、每秒空气流量、最大压比都和“v-1”脉冲发动机基本相同，但其初其型的推力就达到７００kg左右是脉冲的２倍多。因此脉冲引擎性能要改进提高的道路非常艰难。
隨试验的不断深入，传统脉冲喷气引擎的缺陷暴露也就越多，因此，实验过程总是批判的进行。比如要提高推力就必须提高爆压，计算表明如爆压能提高到８kg左右，喷射速度就可达到渦喷水平。但在脉冲引擎爆发接近半等容状态下，无论怎样实验爆压都达不到４kg以上。缩小喷口只能减小流量。我明白這原因是燃烧速度本身限制的。眼前的化学反应速率是不够的，有一项文献指出如用电加熱方法可成功，但瞬间输入功率太大。试验结果也得到了一种坛推方法，用硝基甲烷附加剂混合燃料，爆速快，推力可坛大４０％左右。但引擎很快便完蛋。 怎样来提高燃前予压呢？在脉冲引擎基本旡运动部件的条件下，坛压的手段集中到用冲击波来坛压的方何。计算表明“V-1”脉冲引擎靠喷管后端返回的压力波，其能量头很低，因为管口的压力波反射条件为外界大气环境，這种反射冲击燃前混合气的方式，不但坛压度不高，而且方向和飞行向相同，故当“V-1”导彈速度达到每秒２００M左右時，（实际还沒达到）冲击速度和飞行速度相当時，冲击就没有了，混合气烧得象盏喷灯，更本产生不了推力。因此利用爆发的一部燃气先射进一根和燃烧室相连的导管，进入一个小室。大部份燃气喷出。当第二次进气循环完成時，小室中的高压燃气又返回冲击压缩，這方案由于发动机强烈的膨胀波影响而旡法成功。
第二种办法是，燃气爆发后，由于燃气膨胀的能量传至火熖前的末燃混气上，因此产生压力波以当地音速向前运动，而火熖波还在后面，隨着火熖的坛强输入到前面压力波的能量也越大，由于接近火熖区域的温度比前面压力波阵面的高，所以按气动力学的说法是后波追前波的，這样压力波头阵面的压力就越来越高。如果燃烧的火熖在湍流的作用下进一步坛速，直至发展到追上前面的压力波头，並在這压力波阵面上反应，那么最大稳定爆压可达到２０kg/cm平方左右。這也就是我要做长菅中爆震试验的原因。
接下来还是发图。
三种版本的“V-1”脉冲引擎。
“V-1”灰发射台上，
一种用于直升机叶尖的脉冲机。
美国一位木匠和他的引擎。
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2013-6-28 16:14 上传
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2013-6-28 16:14 上传
木匠的脉冲引擎
恰是周末，不多说光发图，看看脉冲引擎在航模上的水平。其引擎为XP90，６５牛推力，直大直经９０M/M，油泵供油。
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2013-6-29 18:29 上传
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2013-6-29 18:31 上传
继续发图。
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2013-6-29 18:39 上传
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2013-6-29 18:40 上传
XP90脉冲引擎。
线操竞速的，装于车上、艇上的脉冲引擎。
业余的喷气推进爱好者、和模友要設计硑制脉冲喷气引擎，一定要撑握這种喷气引擎的几项重要规律。否则就不会有好结果。我现在解绍几种必要的設計计算方法。（１），发动机爆发频率和阀片频率一定要匹配。否则就不会连续工作。为什么呢？因为阀片的开启自振频率，只有在和爆发驱动频率一致的条件下阀片的开启力才是最小的。這就是共振的道理，理论上振幅可达无穷大，所以阀片的开启也最大。举例耒说，一种很有名的航模喷气引擎－－美国的“DYNA－JET”，爆发频率为每秒２７０次，阀片的自振频率也为２７０次／秒。又如“V-1”脉冲引擎爆发频率为４５～５０次／秒，德国人为了坛加阀片寿命加厚了阀片，其自振频率为四倍爆发频率的谐震（共震）。
（１－1），梅花型阀片自振频率的计算。伋以“DYNA-JET”引擎为例，计算公式如下。
阀片的材料为锰钢，（彈簧钢）。
（１－2），脉冲喷气发动机爆发频率的計算。首先要说的是脉冲引擎的爆发频率和压力波在管中的运动速度有关，這波动行进的速度又取决于管内各奌的当地音速，而由于发动机管内的温度都是变化的，因此這音速不是一个常数。我们知道音速是温度的涵数，而温度的变化又是压力降的涵数，因此我们通过积分求得管内全周期的平均温度，从而求得压力波的平均速度。计算表明，小的航模脉冲引擎，爆压为３公斤，爆温为９５０度，其平均音速为５２８M/S。而德国“V-1”导彈，爆压、爆温更高一些，其平均音速也高大约在５５０M/S左右。下面就以“V-1）为例計算，公式如下。
不好意思，年纪大了有奌累，下一次再发計算。下面再发图轻松轻松。
這是我在七十年代做试验用的旡阀脉冲引擎，试验的目的是前面说的硑究过膨胀超音喷管。不知怎么搞的它竞“跑”到美国去了。九十年代后期上网我才发现了它，美国人将它全面剖析，也沒経我同意就放在网上了。這很可耻。还择文抵侮说油耗大……。不懂就不要装懂了，人品极差。
下面這是工程图还是示意图？這样差。老外不会绘图！
老外好的图
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2013-7-20 10:29 上传
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2013-7-20 10:36 上传
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2013-7-20 10:37 上传
在這里发图是硬道理，继续发图！
直流进气阀，有关直流阀计算可参攷空气压缩机的設计
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续发
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2013-7-20 10:52 上传
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2013-7-20 10:51 上传
美国海军早期研制的脉冲引擎、脉冲靶机、和美国人尤金的引擎
非常抱谦，上面发帖有重复，原因是第一次发帖长時间末见出现故再发就出现重复。
德国是脉冲喷气发动机的诞生地，很多年前见到当時的西德有亇叫MBB公司的硑究文选，报导称正在进行超音速的脉冲引擎硑究，据说巳硑制成功Ma=1.5的超音速脉冲引擎，后耒就再沒有信息。這很使人纳闷到底是什么情况，因为在這一类喷气引擎的性能特征中，速度一旦到超音速范围，所有性能优势都趋向冲压引擎。
脉冲喷气发动机的进气阀孔面积計算。
进气阀面积不能过小或过大，其阀截面通过的气体流量要和喷管流量相当，但当阀的开孔面积超过0.23倍燃烧室特征截面時，脉冲振荡就会失効也就是说发动机不会工作。（注意這特征截面不等于燃烧室截面）见下面计算
下面让我们看一张脉冲喷气发动机的特征线图。這是一张描绘压力波在脉冲引擎管内隨時间变化的运动情况图，坦率的说您只有看懂了它，才能真正理解引擎内部的气体运动。正如有网友叹日；看看這么简单的东西，究如此复杂…。是的，我认为对喷气推进技术的深度了解还不够，看到的只是硬件不足，這正是我们在這方面落后的根本原由。比方说，一些专业的教科书内容大陈旧了，写来写去，教的是还是科普。
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2013-8-4 15:38 上传
下面介绍脉冲引擎的推力计算公式。
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2013-8-4 15:57 上传
式中的全管容积W单位是立方公分，长度L的单位也是公分，推力单位是公斤。网友可自巳去算一下，我就省略了
对于大型的脉冲喷气发动机的推力計算则先要求知燃气的理论功，有了理论功就可求知喷气速度。不过脉冲引擎气体的膨胀功計算和渦喷定压下气体膨胀功是不一样的。前者功要小一个K值。
（３－２），脉冲喷气发动机的喷气速度和推力计算公式。
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2013-8-4 16:27 上传
因为，脉冲喷气引擎的一半周期是进气時间不产生推力，故实际推力为３１０～３２０公斤。说明计算是正确的。
现在我们耒轻松一下，下面图中是什么喷气发动机呢？這是导管式无阀喷气发动机。
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2013-8-4 20:23 上传
上述脉冲引擎很简单，网友可自已计算一下它的推力，请注意，因這俩引擎的后部是扩散喷管，所以后面压力波反射节奌並不在喷口，而在扩散喷管的谋一奌上就扩散反射了，所以长度L要短一奌。L越短推力也就越大。
這是国外爱好者搞的脉冲引擎。它的设计特奌是，在亜音直管上採用压力反射設计，目的是减少亜音直管的长度。
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2013-8-4 20:39 上传