如何自己做一个小发动机~!

第1章如何设计自己的引擎

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。根据石油产品的爆炸极限,

燃料与空气的重量比一般为15-20%。也就是说,一升空气大约需要一克油。

2.喷射频率,

喷气发动机的喷气频率与机身长度有关。相同直径下,机身越长,频率越低。

3.机身直径与长度长径比

发动机长度和直径是发动机设计的重要步骤,长度和比直径一般为10-17。

4.计算公式

发动机的推力由很多因素决定,可以用下面的公式来解释:m * VA = f * T。

V =发动机容积(dm^3.)

F =喷射频率。(赫兹)

Va =喷射速度。(米/秒)

F =推力(N,牛顿)

Fc =油耗(克/秒)

M =空气质量千克

T =时间秒。

以一秒的时间换算,m=实际进入发动机的油气量x。

m*v=F*t. m =质量= X %

实际推力:f(牛顿)=(x * D2 * 3.1415 * l * v2)/(l * 8)。

从上面的公式可以得出结论,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,可以产生的推力就越大。

5.尾喷管长度

根据国外爱好者的实践经验,尾喷长度对推力影响不大,但对发动机工作的可靠性影响很大。

发动机尾喷管长,阀板工作频率f低,但每次吸入的油气多,增加了每次做的功。长喷管可以使发动机接近最大理论推力。同时吸气性能好,发动机容易启动。

短尾喷会增加发动机的喷流频率f,同时吸入的油气少,所以推力不增加。而且会让发动机启动困难,不稳定。

(提示:为了方便调整发动机,实际生产长度要比理论设计长,因为长的可以锯短。短的时候拉长会比较麻烦,但不能太长。如果太长,结果也一样。

计算公式为:

Y = 0.152 * X+470(毫米),公制单位。

(或y = 3.88 * x+18,66(Inc)-英制单位。

参考数据:

引擎名称

Y=总长度

X=尾喷管的横截面积

布劳内尔

490

907

希腊字母的第一个字母

485

531

B-12

600

531

航空喷气发动机

610

1075

脉冲幅度调制 (Pulse Amplitude Modulation的缩写)

810

907

Sov faa

670

1195

6.喷射速度

由于喷气发动机的喷气速度计是一个高温高压下的复杂过程,可以用一个简化的公式计算出来,供爱好者使用。

va=2*L*f

以p90的计算为例:

喷射速度:150*2*0.86= 258米/秒.

7.单向阀的通风孔面积

单向阀的通气面积是发动机设计中最关键的部分,因为它关系到进入发动机的油气比。

计算公式

y = 0.4922 * x–37(平方毫米)

这里(X=尾喷管截面积,Y=单向阀通风孔面积,如果是大型发动机可以减37)。

另外,设计中要考虑到安装阀板后通风孔的面积会减少10-20%,所以要留有一定的余量。

计算结果约为尾喷管截面积的50-60%,一般设计可取55%。

(提示,稍微大一点的通风面积可以让发动机更容易点火)。

国外发动机设计参考:

引擎名称

阀门通风区域y

尾喷流横截面积x

布劳内尔

452

907

希腊字母的第一个字母

381

531

B-12

221

531

航空喷气发动机

603

1075

脉冲幅度调制 (Pulse Amplitude Modulation的缩写)

506

907

Sov faa

661

1195

也可以自己查手工加工图,一般误差在5%之间。

8.进气口面积

位于发动机前端的进气口的最小面积不能小于单向阀通风孔的面积。

为了使燃油雾化,空气的速度在收缩部分增加,所以进气道设计成喇叭形,也叫空气节流阀。

9.如何设计自己的发动机

首先,确定发动机的推力,

根据上述公式,计算并简化出实际油气进入系数X=0.75。

发动机推力与尾喷截面积之间关系的设计公式为

f(磅)=4.2磅*平方英寸(喷嘴面积)

或者:

f(牛顿)=2.65牛顿*平方厘米

(一千克力=9.8牛顿)

根据国外的设计:

如果你想建造一台产生25磅推力的发动机,25/4.2 = 5.95平方英寸给出的喷管直径约为2.75英寸。

阀孔的面积为5.95*0.6552=3.9平方英寸。(此处系数为0.6552,设计者取经验值进行计算。)

由于阀门加工形状的限制,单向阀的截面积可为3.9/0.55 = 7.1 sqr inc,按阀门上十个孔计算,每个孔的面积为0.39 sqr inc。燃烧室的截面积与单向阀的截面积几乎相同,可以安装在单向阀内。

喷嘴长度可以简化为L = 5.95 * 3.88+18.66 = 41.8,余量为50英寸。如果喷管尾部采用长度为0.2*41=8的展开部分,总长度为50,则实际尾喷管长度为50-8=42。

最小进气口面积是阀孔面积,为3.9平方英寸。

国外P-90发动机实验数据(供参考)

这些参数如下

V = 2.9升

fc = 6.7克/秒

f = 150赫兹

va = 258米/秒

F = 85牛顿

第二章喷气发动机制造

1.材料选择

因为发动机在高温下工作,所以不能使用铝等低熔点金属。

一般来说,对于发烧友来说,碳钢和铝合金都可以。不锈钢管是最好的材料,五金店都有,各种规格都有。你也可以用的材料是摩托车或者汽车的排气管,碳钢的。表面镀铝,不容易生锈,但因为厚度的原因略重。价格不贵,40元左右一个,在摩托车修理部可以找到。用过的旧的更便宜,可以卖到10元一个。也可以根据图纸加工锥形部分。

铝合金只能做发动机的前进气节气门盖。

3.

如何制作进气止回阀

启动的关键是单向阀的加工。阀门的加工需要车床进行整体加工。如果没有车床,可以采用另一种设计。比如从蓝图上可以看到,可以在3-10 mm厚的圆形铁板上钻所需的孔进行替换,然后就可以安装阀板了。

梅花阀片是发动机的关键,必须用弹性强、耐高温、厚度在0.1-0.3mm左右的薄钢板制成,否则发动机无法工作。阀板可以切割成需要的形状,也可以电解。和印刷电路板一样,先在板材上涂上油漆,干燥后再画出想要的图案。用钢针沿线切断油漆,然后放入盐水中,用6-12v DC电解。

4.发动机的装配

喷气发动机的安装比较简单,按照图纸加工零件安装就行了。安装止回阀片时,注意将梅花阀片向内弯曲10度至30度。打开阀门排气口。另外,注意发动机接触处是否气密。

第三章如何启动发动机

摘要

脉冲发动机启动难吗?其实并不是。从发动机原理可知,为了启动发动机燃烧,需要满足以下条件:

1.燃料

2.空气

3.点火源

燃料

脉冲发动机可以使用多种日常燃料,如家用液化气、汽油、柴油、煤油、甲醇(工业酒精)等。一般选用汽油作为燃料,对于普通发烧友来说,任何品牌的汽车汽油都可以。如果温度较低,可能使燃油难以挥发,也可以在机油中加入不超过25%的醚类成分,使点火更容易。最好的燃料是甲醇,因为燃烧产生水,水易挥发,爆炸点广。

空气

喷气发动机启动前,空气不能自动吸入燃烧室。这时候就需要用一个小风箱或者泵在发动机入口处输入空气,帮助发动机输入油气混合气。注意,空气需要一定的压力和流量才能将燃油完全雾化成油气。

点火方法

最好的办法是在机身燃烧室安装火花塞。如果没有火花塞,也没关系。铁丝头可以包棉球蘸汽油,尾喷口也可以点火。图中显示了各种点火模式。

点火步骤:

1.连接油管,注意油箱液面与发动机喷油口之间的高度不超过20毫米.

2.打开火花塞或点燃一个小的燃料火炬,并从喷嘴伸出。

3.用手按压风箱,或用泵向发动机进气口吹气,并注意观察。只有当止回阀被吹开时,油才被吸入并雾化。

调整油阀针控制油门大小,寻找最佳吹气角度,使油完全雾化。如果发动机还是不能点火,可以拆开机身,调整阀片的角度和固定螺丝的松紧。然后再试一次,直到找到最佳工作点,喷气发动机启动,风箱和点火源去掉,继续运转。

另外,也可以用罐装打火机气体,从进气口吹入,点燃。步骤同上,但你需要调节气量。

第四章提问和回答

1.为什么发动机不工作了?

由于设计和加工中的选材问题,很多发动机无法正常工作。事实上,从燃烧条件可以看出主要原因如下:

1.空气短缺和过剩

因为阀板材质不同,阀板太硬,会使外界空气无法吸入。所以需要提前调整阀板的间隙,选择合适的材料制作。另外,由于阀板的阻力,实际进气量减少20%以上。

2.进气口设计过大造成空气过多,使燃烧室火花被吹走,吸入的油气混合物无法点燃。

3.喷嘴太短,导致发动机极不稳定。因为频率太高,吸入的油气不能完全混合,会导致发动机熄火。

4.油雾化不好,超重的油不容易气化。所以不建议使用比汽油重的油,比如柴油作为燃料,最好是甲醇,因为甲醇容易气化,爆炸浓度范围广。

5.进油口油位低,由于油箱油位底,无法吸入机油。此时,油箱的位置应该升高。

2.为什么发动机配气盘的工作寿命较短?

由于阀板工作温度高,振动频率高,阀板的工作寿命成为发动机的软肋。如果材料容易熔化,高温下几分钟就完了。因此,如何设计单向阀以增加阀板的工作寿命成为发动机制造商的研究课题。

一是选择耐高温材料,二是采用无阀设计。按照现有的无阀脉冲发动机设计,机身制作更复杂,推力更小。

脉动喷气发动机是喷气发动机的一种,可用于无人机、导弹或航空模型。德国纳粹用它推进V-1导弹,二战后期轰炸伦敦。这台发动机的结构如图所示。发动机的前部装有一个单向阀,后面是一个包含燃料喷嘴和火花塞的燃烧室,最后是一个专门设计的长尾喷嘴。