Содержание материала

КОНСТРУКЦИЯ АВИАМОДЕЛЬНОГО ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ДВИГАТЕЛЯ Б-10

Авиамодельный пульсирующий ВРД имеет ряд конструктивных особенностей по сравнению с описанными выше конструкциями пульсирующих двигателей. Чертежи двигателя Б-10 даны в приложении 1. Основной его особенностью является то, что топливо в камеру сгорания не впрыскивается через форсунки, а поступает вместе с воздухом через входные отверстия клапанной решетки. Такая система подвода топлива сильно упрощает конструкцию двигателя и регулирующего устройства. Топливная система двигателя Б-10 состоит из топливного бачка, подводящей трубки и регулировочной иглы. Топливо подсасывается в диффузор головки вследствие некоторого разрежения, возникающего в узкой части диффузора, где оно перемешивается с воздухом. Таким образом, диффузор, топливная трубка и регулировочная игла представляют собой простейший карбюратор. Впрыск топлива в камеру сгорания через форсунки на авиамодельном ПуВРД нецелесообразен. Это объясняется тем, что для достижения хорошего распыла топлива в малом объеме за короткое время требуется очень сложная аппаратура, обеспечивающая сохранение высокого давления при впрыске. К тому же вес требуемой аппаратуры в несколько раз больше веса самого двигателя. При конструировании и доводке двигателя Б-10 автору пришлось изготовить большое количество опытных двигателей различных форм и размеров и опытным путем добиваться устойчивой и надежной работы их.

При конструировании двигателя должны быть по возможности учтены все требования, предъявляемые обычно к авиамодельному двигателю, простота конструкции и экс-плоатации, надежность работы, возможность постройки двигателя самими авиамоделистами, использование для постройки доступных материалов. Конструкция двигателя Б-10 достаточно проста и имеет минимальное количество деталей. 

Так, например, если авиамодельный бензиновый моторчик имеет более 45 технологических деталей, то авиамодельный пульсирующий ВРД имеет их только 15. Кроме того, двигатель не требует батареек, бобины и электрической свечи, необходимых для воспламенения смеси. Вес авиамодельного ПуВРД равен 180—185 г, т. е. примерно в 2 раза меньше, чем вес поршневого бензинового моторчика без винта и системы зажигания

 

Головка двигателя (рис. 17) имеет удобообтекаемую форму и состоит из двух отдельных частей — внешней и внутренней.

Внутренняя часть изготовлена из дуралюмина в виде диффузора; в самую узкую часть диффузора подведена топливная трубка.

Внешняя часть головки (обтекатель) не является силовой деталью и служит только для придания удобообтекае-мой формы головке. Обе детали имеют небольшой вес и в конструктивном отношении являются достаточно доведенными.

Диффузорная часть головки изготовляется на токарном станке. В самой узкой части диффузора с внешней стороны расположен усиливающий прилив. В приливе имеется два диаметрально противоположно расположенных отверстия с резьбой. В верхнее отверстие ввертывается регулировочная игла, в нижнее — подводящая топливная трубка. 

Задняя часть диффузора оканчивается резьбой, нарезанной с внешней стороны, с помощью которой головка ввертывается в тело камеры сгорания и своей торцовой частью  

прижимает диск клапанной решетки к буртику камеры сгорания.

Обычно внутренняя часть диффузора имеет вид профилированного канала, очерченного на всем протяжении (от входа воздуха в головку и до входа в клапанную решетку) по одной плавной кривой Однако изготовление такого диффузора обработкой на токарном станке представляет значительные трудности. В разбираемой конструкции, с целью облегчения технологии изготовления, образующие стенок диффузора представляют собой прямые линии, и закругление имеется только в самой узкой части.

Внешняя часть головки изготовлена из листового алюминия толщиной 0,8 мм в виде обтекателя. Требуемую форму обтекателю придают способом выдавливания на токарном станке.

В обтекателе имеется два отверстия для прохода регулировочной иглы и топливной трубки. Своей передней и задней частями обтекатель посажен на соответствующие цилиндрические пояски, имеющиеся на диффузоре.

Регулировочная игла качества смеси изготовляется из 3-мм стальной проволоки. Игла имеет резьбу, с помощью которой она ввертывается в диффузорную часть головки. Своей конической частью она входит в жиклерное отверстие подводящей топливной трубки и тем самым дозирует количество топлива, поступающее через трубку.

Топливная трубка изготовляется из латуни на токарном станке. С внешней стороны она имеет буртик, которым упирается в силовой поясок диффузора в ввернутом состоянии, что позволяет обеспечить достаточно плотную затяжку трубки. Часть трубки с жиклерным отверстием диаметром 1,5 мм введена в узкую часть диффузора. Другая часть трубки до буртика имеет внутренний диаметр 2 мм и внешний 4 мм. В нижней части трубка имеет два заборных отверстия диаметром 2 мм, просверленных на расстоянии 1,5 мм от конца трубки; трубка введена внутрь топливного бачка и припаяна к обечайке в двух точках — верхней и нижней.

Бачок изготовлен из медной фольги и пропаян оловом.

В данной топливной системе бачок используется для хранения запаса топлива, необходимого для регулировки режима работы двигателя при его доводке, и не устанавливается на модель. Бачок может быть использован на модели как приемный бачок, в котором уровень топлива будет все время поддерживаться постоянным за счет топлива, подаваемого из другого (основного) бачка, расположенного выше.

Вопросам работы системы питания двигателя топливом нужно уделять очень большое внимание, так как от этого зависит устойчивость и длительность работы двигателя.

Клапанная решетка — главнейшая деталь пульсирующего ВРД. Назовем разбираемую решетку дисковой, так как дуралюминовый диск является силовой основой всей решетки. Дисковая решетка состоит из диска с отверстиями, стальных пластинчатых клапанов, зажимной стальной шайбы, стяжной стальной шпильки, двух шайб под гайки и двух гаек. Клапаны в дисковой решетке, закрывая изнутри входные отверстия диаметром 6,5 мм, образуют звездочку с двенадцатью лепестками. Узкие концы клапанов сходятся в центре диска на диаметре 12 мм и зажимаются стальной шайбой с наружным диаметром 18 мм и толщиной 2 мм. Диск, клапаны и зажимная шайба стягиваются стальной стяжной шпилькой. Таким образом, клапаны удерживаются от выпадания и смещения за счет сил трения. Всего на диске имеется двенадцать отверстий и столько же клапанов. Диск и зажимная шайба в центре имеют отверстия диаметром 5,5 мм для прохода стяжной шпильки диаметром 5 мм. При работе клапаны изгибаются по всей длине от зажимной шайбы и до концов. Вследствие того что у клапанов по их длине неодинаковая ширина, у зажимной шайбы, где ширина клапанов минимальная, а изгибающий момент максимальный, изгиб их в этом месте будет наибольшим. По мере удаления от зажимной шайбы к концам клапанов изгиб клапанов становится меньше, так как ширина их увеличивается, а изгибающий момент уменьшается. При установившемся режиме работы концы клапанов при всасывании смеси отходят от диска на 5—6 мм. После того как свежепоступившая порция смеси воспламенится, давление в камере сгорания повышается, и клапаны под действием этого повышенного давления и под действием собственных сил упругости закрываются.

В момент закрытия клапаны испытывают большую динамическую нагрузку и, кроме того, подвергаются воздействию высокой температуры. Температура клапана за цикл ввиду его малой толщины непостоянна, что создает еще более трудные условия их работы. Наконец, если учесть частоту циклов, с которой клапаны открываются и закрываются, равную 142 в секунду, то станет вполне ясной вся трудность условий их работы. Клапаны разрушаются в основном за счет усталостных напряжений, т. е. вследствие того что материал клапанов от частых ударов, изгиба и переменных термических нагрузок разрушается. Разрушаются в первую очередь концы клапанов как воспринимающие наибольшие нагрузки. При вырезке или штамповке клапанов следует обращать внимание на то, чтобы шаблон или штамп своей вытянутой частью был направлен вдоль ленты и, следовательно, вдоль волокон. Клапаны, вырезанные из ленты вдоль волокон ее, имеют больший срок работы, чем клапаны, вырезанные поперек волокон. Наружная часть клапана имеет форму полуокружности и тщательно отшлифована, что также несколько увеличивает срок работы клапана.

Продолжительность работы клапанов зависит от степени их механической обработки, а также от системы подвода топлива и качества смеси, поступающей в двигатель. Срок непрерывной работы клапанов колеблется в пределах 3—5 минут и более.

Решетка в собранном виде вставляется в переднюю часть камеры сгорания до упора в буртик и прижимается  к нему головкой. Такие решетки в собранном виде нужно всегда иметь в запасе. Для замены решетки требуется 2—3 минуты. Дисковая решетка по своей конструкции проста и легка в производстве, но имеет сравнительно малый срок работы. Поэтому необходимо разрабатывать более совершенные клапанные решетки, которые могли бы работать более длительное время.

Жаровая труба состоит из трех частей: камеры сгорания, реактивного сопла и выхлопной трубы, соединенных между собой точечной сваркой или пайкой латунью. Все три части трубы могут изготовляться из нержавеющей или обыкновенной стали и даже из жести консервных банок. Толщину стенок камеры сгорания и реактивного сопла рекомендуется делать не более 0,15—0,18 мм, а выхлопной трубы — 0,1 мм. Передняя часть камеры сгорания внутри имеет буртик, в который упирается клапанная решетка, и резьбу для ввертывания головки. В данной конструкции камера сгорания с резьбовой ее частью изготовляется на токарном станке за одно целое. Если есть возможность, то резьбовая часть вместе с упорным буртиком может быть изготовлена отдельно в виде кольца, которое затем приваривается или припаивается латунью к камере сгорания. В этом случае камеру сгорания следует изготовлять из листа стали или жести, сваренного вдоль камеры сгорания.

Реактивное сопло может быть выточено на токарном станке, но проще его изготовить из листовой стали.

Выхлопная труба изготовляется также из листовой стали или из готовой трубы. Необходимую толщину стенки можно получить обработкой на токарном станке, и в этом случае толщина ее обычно не меньше 0,15 мм.

Крепление двигателя к авиамодели осуществляется с помощью хомутиков, которые удобнее всего располагать в передней части камеры сгорания и в месте перехода ее в реактивное сопло, т. е. в местах, наиболее жестких. Способ крепления в каждом частном случае выбирается в зависимости от типа и конструкции модели. Крепить двигатель к модели необходимо по крайней мере в двух точках, ибо крепление в одной точке не обеспечивает достаточной жесткости.

В том случае, когда двигатель крепится к модели за головку, на ней необходимо предусмотреть специальный фланец. 

  • На сайте представленная вся информация, предназначена для домашнего ознакомительного просмотра, взятая из свободных источников информации.

    Для связи с Администрацией сайта пишите на почту proektodindoma@gmail.com

    Дата ОТКРЫТИЯ САЙТА 01.01.2019 г.