В одному з фільмів трилогії «Назад в майбутнє» головний герой Марті Макфлай тікав від хуліганів на ракетному скейтборді. Індикатор на машині часу вказував 2017 рік. Самі того не припускаючи, ми наблизили майбутнє на чотири роки.
У минулому номері «Популярною механіки» ми розповіли про історію і принципи роботи пульсуючого повітряно-реактивного двигуна, а також про те, як ми вирізали з листового металу і зварили корпус гігантського китайського ПуВРД. Настав час змонтувати на ньому систему запалювання.
Уважний читач може заперечити нам, що, за нашими ж власними словами, система запалювання для роботи ПуВРД не потрібно. Формально це дійсно так: як тільки двигун виходить на робочий режим, запалювання вимикається, так як тепла незгорілих газів цілком достатньо для займання нової порції суміші. Однак для запуску ПуВРД необхідна іскра, причому надійна і постійна.
Послідовність запуску двигуна така: спочатку відкрити газ, потім привести в рух магнето, а після подавати у вхідну трубу стиснене повітря, поки двигун не заведеться. Після цього магнето можна вимкнути, а компресор прибрати - двигун цілком зможе працювати без їх допомоги.
Нагадаємо, що під час робочого такту суміш в камері згоряння інтенсивно розширюється в результаті дефлаграції - дозвукового горіння. Горючі гази вириваються і з вихідний, і з вхідної труби, однак через невеликої довжини вхідної труби тиск у ній падає швидше. Рухомі по вихідній трубі гази створюють розрідження в двигуні, засмоктуючи нову суміш в камеру згоряння. Розрідження зростає настільки швидко, що частина газів повертається по вихлопній трубі назад в камеру, підпалюючи нову порцію палива.
Як бачите, весь цикл починається з інтенсивного розширення пального складу. Щоб покласти початок низці стрибків тиску, найперша порція суміші повинна мати ідеальне співвідношення газу і повітря. В іншому випадку газ загориться, але не розшириться, і вся конструкція перетвориться з двигуна в жалюгідну подобу вогнемета.
Паливний інжектор робиться з газового пальника. Трубка діаметром 3 мм повинна входити в трубу на глибину 4 см. Пересуваючи трубку ближче або далі від камери згоряння, можна в невеликих межах регулювати якість паливної суміші.
Щоб добитися ідеального складу суміші на старті, досвідчені моделісти давно придумали спеціальну послідовність запуску. Спочатку в двигун подається газ, який повністю заповнює камеру згоряння. Потім включається іскрове запалювання. Іскра викарбовується безперервно, але вона не в силах підпалити переобогащенная суміш.
І лише потім у вхідну трубу подається стиснене повітря з компресора. Як тільки в камері стає досить повітря, щоб газ загорівся, відбувається запуск. Багата суміш на межі займання - то що треба для першого ривка. Потім компресор можна прибрати, а систему запалювання вимкнути.
Поганий контакт свічки з наконечником -Поширення біда радянської мототехніки, а разом з нею і нашого двигуна.
Різдвом «Мурахи»
Варіантів системи запалювання для аматорських ПуВРД придумано чимало. Найпростіший - встановити в камері згоряння гартівне свічку від дизельного двигуна і перед запуском розігрівати її до робочої температури таблеткою сухого спирту. Така процедура має позитивний побічний ефект у вигляді прогріву камери згоряння. У більш просунутих варіантах гартівна свічка живиться від автомобільного акумулятора.
Недолік калильним свічки полягає в неможливості точно контролювати час запалювання. Подаючи газ в камеру згоряння з уже працюючої свічкою, ми ризикуємо замість дефлаграції отримати звичайний факел. Тому найбільш надійним і зручним вважається іскрове запалювання, яке можна включити після заповнення двигуна газом.
Простий і надійний джерело іскри - магнето від бензопили, мотоблока або мопеда. Наш вибір припав на магнето від моторолера «Мураха». З одного боку, це готовий вузол з власним корпусом і приводним валом, тоді як в більш сучасних двигунах статор магнето інтегрується в картер і не відділяється від нього. З іншого боку, у вантажного «Мурахи» повнорозмірний 200-кубовий мотор, якому, як і нашому ПуВРД, потрібна надійна потужна іскра. Магнето приводиться в рух торцевих ключем, затиснутим в патрон дриля.
Правильний спосіб кріплення свічки до двигуна - приварити до нього гайку, в яку вкручується свічка. У цьому питанні ми зазнали фіаско: свічки запалювання мають різьблення з зменшеним кроком, і відповідну гайку днем з вогнем не знайдеш. Тому, хай вибачать нас технологічні пуристи, свічку довелося просто приварити. На якості контакту з масою це, на щастя, не позначилося.
Газ спалахнув, але стрімкого розширення горючої суміші не сталося. Пропан вільно проходить через двигун, а з вихідної труби виривається яскраве полум'я. Видовищно, але не ефективно.
На фотографіях нашого двигуна ви можете помітити дві свічки. Справа в тому, що класична схема має на увазі установку свічки на торець камери згоряння. Але, вступивши таким чином, ми не змогли домогтися запалювання суміші. По всій видимості, газ застоювався в камері, а подається з компресора повітря проходило повз - прямо в вихідну трубу.
Ми вирішили проблему, встановивши другу свічку безпосередньо на шляху суміші в камеру. Цей спосіб не є класичним, тому ми настійно рекомендуємо вам не обмежуватися їм, а спробувати кілька варіантів.
Інтенсивне розширення правильно змішаного повітряно-пропанового коктейлю призвело до циклічних стрибків тиску в камері згоряння, тобто до запуску двигуна. Розпечений до червоного корпус - ознака успіху.
На всю Іванівську
Пульсуючий повітряно-реактивний двигун - універсальне джерело тяги для будь-якого транспорту. Він може штовхати вперед і гоночний карт, і велосипед, і легку човен. Щоб заощадити дорогоцінні кілограми для корисного навантаження, ми вибрали найлегший спортивний снаряд - лонгборд.
Будемо чесні: в реальному житті поїздка на лонгборді з ПуВРД далеко не так видовищним, як на фотографіях. Розрахункова тяга нашого двигуна не дотягує і до 10 кг, тому рухається наш ракетний транспорт статечно і велично, як вантажна баржа. Зате звучить на всі 140 дБ і розжарюється до червоного. Якщо вам вдасться запустити ПуВРД, про це негайно дізнаються все в радіусі кількох кілометрів. Так що майте на увазі: поїздка на ракетної дошці без шолома ще можна пробачити, але запуск двигуна без захисних навушників ви не простите собі ніколи.
Стаття «Реактивний двигун своїми руками» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №9, Сентябрь 2013 ).
