3D打印樹脂脈沖噴氣發動機功能原型

魔猴君  行業資訊   966天前

脈沖噴氣發動機是一種無閥發動機，其燃料在被一系列脈沖點燃之前被注入管道，已經存在了一個多世紀，但它們往往發出較低的比沖。因此，這些輕量級的推進系統可以被應用到很少移動或靜態的部件上，使它們易于維護，但它們的低效率繼續限制了它們在車輛推力方面的應用潛力。

2022年8月31日，為了解決這個問題，國外YouTube博主Integza已經采用3D打印開發了一個能夠連續點火的無閥發動機。利用這項技術，這位博主建立造了自己的脈沖噴氣機，其特點是燃燒室配有打印的燃料和氧氣進氣閥，在這個原型的基礎上，他又提出了一個升級的金屬機版本，它可以達到每秒十個脈沖。Integza表示，這臺發動機不是他造過的最快的發動機，但有了更好的閥門，它應該做得更好。提及以后的計劃，這位YouTuber補充說，如果他能找到一種方法，他會建造一個使用爆震的連續流動的發動機，這樣產生的推力將是瘋狂的。考慮到這一點，Integza透露，他現在正在研究一種旋轉引爆轟發動機，可以產生更大的效率和推力。

爆轟發動機是如何工作的？

從本質上講，脈沖引爆發動機的工作原理是將氧氣和推進劑注入一端開放、另一端關閉的長筒中。一旦這些管道被填滿，其填充物被點燃，導致燃料燃燒并迅速過渡到爆炸。這種沖擊波的壓力可以以高達10馬赫的速度傳播，將排氣推到管道出口外，產生推力。

脈沖噴氣發動機的一個主要優勢是，它們可以在足夠高的壓力下提升燃料和氧化劑，不需要渦輪泵就能發揮作用。相比之下，典型的火箭發動機依靠復雜、昂貴的渦輪泵將燃料和氧化劑以足夠高的壓力推入一個腔室，以避免其被吹回外面。然而，正如Integza公司發現的那樣，脈沖噴氣機也可能非常嘈雜，使其不適合為載人飛行提供動力，而且比內燃機的能源效率低。因此，這種推進系統更常用于熱能轉換或為輕型無線電控制飛機提供動力，而不是用于提供噴氣推力。

△Integza開發的帶有3D打印腔體的初始發動機原型。照片來自Integza

Integza的3D打印原型

正如Integza在他的視頻中解釋的那樣，脈沖噴氣發動機的特點是巧妙的幾何形狀，它創造了一個空氣自吸的循環，與燃料混合并再次被點燃，但這并不能實現持續的推力。為了產生更大的動力，這位博主認為最好是在這種類型的發動機上使用爆轟輔助，他使用Prusa SL1S 3D打印機測試了這一理論。

利用這套打印系統和Siraya Tech樹脂，Integza最初3D打印了一個燃燒室，連接到一個長的丙烯酸管以及空氣和燃料閥門。他表示，通過Arduino控制器可以操作高壓發生器被點燃，但并不確定這種設置是否會產生爆震。因此，為了給他的發動機提供更多動力，Integza采用了向其注入純氧的方法。

這使他能夠達到每秒80米的輸出，足以在一張紙上打一個洞，并使氣球爆炸。然而，這位YouTuber并不滿足于這個推力水平，他還進一步用金屬加工了另一個原型，他說這個原型能夠產生純凈和一致的爆炸沖擊力，同時實現每秒10個脈沖的速度。當把發動機放在軌道上時，它也被證明能夠推動一個平臺前進，因此Integza把他的原型描述為 "探索爆轟驅動的一個好方法"。盡管如此，Integza也認為他的設計由于使用了脈沖流而存在缺陷，因此他現在正在開發一種旋轉引爆發動機，這種發動機允許一個或多個引爆點在一個環形通道上連續行駛。這些發動機的較大功率輸出使它們比傳統的基于脈沖的替代品更適合于車輛推進，而這位YouTuber現在已經承諾在他的下一個視頻中制作自己的發動機。同時，Integza已經提供了他的噴氣發動機原型的3D模型設計文件供免費下載，使那些有勇氣的人能夠在家里嘗試3D打印一個。

△測試期間，Integza的金屬原型安裝在軌道上的平臺上。照片來自Integza。

像Integza這樣的內容創作者為各地的創客提供了一種可獲得的方式，以了解更多關于3D打印以及如何以創新和令人興奮的方式部署該技術。2021年8月，Integza自己開發了一個3D打印引擎，其靈感來自于納粹的設計，由揮發性化學反應而非普通燃料提供動力。

最近，YouTube博主AkakiKuumeri也開發了一個3D打印的PS5控制器適配器，使用戶可以單手玩游戲。這位內容創作者現在正在開發一個游戲控制器的3D打印部件庫，該資源庫迎合了非標準的手部姿勢，使玩視頻游戲更加方便。

來源：https://www.3ddayin.net/xinwenpindao/guowaikuaidi/43234.html