Тілсіз жану камералы қозғалтқыштар

Кіріспе

Жанау үздіксіз емес, импульстік болатын қозғалтқыш.

Импульстік реактивтік қозғалтқыш (немесе импульстік реактивті қозғалтқыш) – жанатын реактивтік қозғалтқыштың бір түрі. Импульстік реактивтік қозғалтқыш аз немесе мүлдем қозғалатын бөліктері болмайынша жасалуы мүмкін және статикалық режимде жұмыс істей алады (яғни, оның кіріс тесігіне ауа күштеп берілмейді, әдетте алға қозғалыс арқылы). Ең танымал мысалы – нацистік Германияның V-1 ұшқыш бомбасын жылға жылжыту үшін пайдаланған Argus As 109 014. Импульстік реактивтік қозғалтқыштар – реактивтік қозғалтқыштың жеңіл түрі, бірақ әдетте нашар қысылу коэффициентіне ие, сондықтан олардың нақты импульсі төмен болады. Импульстік реактивтік қозғалтқыштардың екі негізгі түрі де резонанстық жануды пайдаланады және кеңейіп жатқан жану өнімдерін пайдаланып, үзіліс-үзіліс итерме күшін тудыратын импульстік шығарынды ағынын құрайды. Біріншісі – клапанды немесе дәстүрлі импульстік реактивтік қозғалтқыш. Онда бір бағытты клапандар жиынтығы орналасқан, олар арқылы кіріп келетін ауа өтеді. Отын қоспасы тұтанғанда, бұл клапандар жабылады, яғни ыстық газдар тек қозғалтқыштың шығару құбығы арқылы ғана шыға алады, осылайша алға жылға итерме күш пайда болады. Екінші түрі – клапансыз импульстік реактивтік қозғалтқыш. Бұл қозғалтқыштың техникалық терминдері – акустикалық типтегі импульстік реактивтік қозғалтқыш немесе аэродинамикалық клапанды импульстік реактивтік қозғалтқыш. Зерттеудің бір маңызды бағыты – импульстік детонациялық қозғалтқыш, ол қозғалтқыш ішінде қайталама детонацияларды қамтиды және жоғары қысым мен жақсы тиімділікті қамтамасыз ете алады.

Тарих

Ресейлік өнертапқыш және зейнеткер артиллерия офицері Николай Афанасьевич Телешов 1867 жылы булы импульстік реактивті қозғалтқышты патенттеді, ал швед өнертапқышы Мартин Вибергтің Швецияда алғашқы импульстік реактивті қозғалтқышты ойлап тапқандығы туралы да мәлімдеме бар, бірақ егжей-тегжейі белгісіз. Алғашқы жұмыс істейтін импульстік реактивті қозғалтқышты 1906 жылы орыс инженері В. В. Караводин патенттеген. Француз өнертапқышы Жорж Марконне 1908 жылы клапансыз импульстік реактивті қозғалтқышына патент алды, ал Испанияның Риполл қаласында Рамон Казанова 1917 жылы Барселонада импульстік реактивті қозғалтқышты патенттеді, ол 1913 жылы басталған. Роберт Годдард 1931 жылы импульстік реактивті қозғалтқышты ойлап тапты және оны реактивті велосипедте көрсетті. Инженер Пол Шмидт 1933 жылы Германияның әуе министрлігінен мемлекеттік қолдау алып, сорғы клапандарын (немесе жапсырмаларын) өзгерту арқылы тиімдірек дизайнды ұсынды. 1909 жылы Жорж Марконне клапансыз алғашқы импульсті жанғыш құрылғысын жасады. Бұл барлық клапансыз импульстік реактивті қозғалтқыштардың түп атасы болды. Клапансыз импульстік реактивті француздық қозғалтқыш зерттеу тобы SNECMA (Société Nationale d'Étude et de Construction de Moteurs d'Aviation) 1940-жылдардың соңында сынақтан өткізді. Вентильсіз импульстік реактивті ұшақтың алғашқы кең таралған қолданылуы голландтық Aviolanda AT 21 ұшағы болды. Алайда, импульстік реактивті ұшақтар өнеркәсіптік кептіру жүйелері ретінде кең көлемде қолданылады, және бұл қозғалтқыштарды жоғары өнімділіктегі жылумен, биомассаны конверсиялаумен және баламалы энергия жүйелері сияқты қолданбалар үшін зерттеуде қайта өрлеу болды, өйткені импульстік реактивті ұшақтар жанғыш кез-келген нәрсемен, соның ішінде пісіру шамы немесе көмір ұнтағы сияқты бөлшекті отынмен жұмыс істей алады. Импульстік реактивті ұшақтар эксперименталды тікұшақтарды қозғалтқыштармен қамтамасыз ету үшін пайдаланылды, қозғалтқыштар ротордың қанатшаларының ұштарына бекітілді. Тікұшақ роторларына қуат беруде, импульстік реактивті қозғалтқыштардың турбиналық немесе поршеньді қозғалтқыштарға қарағанда артықшылығы бар, өйткені олар фюзеляжға айналым моментін шығармайды, өйткені олар білікке күш қолданбайды, бірақ ұштарын итермелейді. Осылайша, тікұшақ құйрық роторысыз және онымен байланысты беріліс және қозғалтқыш білісіз жасалуы мүмкін, бұл ұшақты жеңілдетеді (негізгі ротордың циклдік және ұжымдық басқаруы әлі де қажет). Бұл тұжырымдама 1947 жылы American Helicopter Company ротор ұштарында импульстік реактивті қозғалтқыштармен жұмыс істейтін XA 5 Top Sergeant тікұшақ прототипі бойынша жұмыс бастаған кезде қарастырылды. XA 5 алғаш рет 1949 жылдың қаңтарында ұшты, содан кейін XA 6 Buck Private ұшағы сол импульстік реактивті конструкциямен ұшты. Сондай-ақ 1949 жылы Hiller Helicopters әлемдегі алғашқы ыстық циклді қысымды реактивті роторды Hiller Powerblade-ді жасап, сынақтан өткізді. Хиллер ұшқыш ұшақтарды ұшқыш ұшақтарға ауыстырды, бірақ American Helicopter XA 8 ұшағын АҚШ армиясының келісім-шарты бойынша әзірледі. Ол алғаш рет 1952 жылы ұшып, XH 26 Jet Jeep деп аталды. Ол ротор ұштарына орнатылған XPJ49 импульстік реактивті ұшақтарын қолданды. XH 26 барлық негізгі жобалау мақсаттарына жетті, бірақ армия жобаны тоқтатты, өйткені импульстік реактивті ұшақтардың шуының деңгейі және ротор ұштарындағы импульстік реактивті ұшақтардың соғушылығы авторотациялық қонуды өте қиын етті. Ротор ұшымен қозғалыс тәсілімен айналымшы қанатты ұшақтарды өндірудің құны әдеттегі қозғалтқышпен жұмыс істейтін айналымшы қанатты ұшақтардың 1/10-ына дейін төмендейді.

Russian inventor and retired artillery officer Nikolaj Afanasievich Teleshov patented a steam pulsejet engine in 1867 while Swedish inventor Martin Wiberg also has a claim to having invented the first pulsejet, in Sweden, but details are unclear. The first working pulsejet was patented in 1906 by Russian engineer V. V. Karavodin, who completed a working model in 1907. The French inventor Georges Marconnet patented his valveless pulsejet engine in 1908, and Ramón Casanova, in Ripoll, Spain patented a pulsejet in Barcelona in 1917, having constructed one beginning in 1913. Robert Goddard invented a pulsejet engine in 1931, and demonstrated it on a jet propelled bicycle. Engineer Paul Schmidt pioneered a more efficient design based on modification of the intake valves (or flaps), earning him government support from the German Air Ministry in 1933. In 1909, Georges Marconnet developed the first pulsating combustor without valves. It was the grandfather of all valveless pulsejets. The valveless pulsejet was experimented with by the French propulsion research group SNECMA (Société Nationale d'Étude et de Construction de Moteurs d'Aviation ), in the late 1940s. The valveless pulsejet's first widespread use was the Dutch drone Aviolanda AT 21 However, pulsejets are used on a large scale as industrial drying systems, and there has been a resurgence in studying these engines for applications such as high output heating, biomass conversion, and alternative energy systems, as pulsejets can run on almost anything that burns, including particulate fuels such as sawdust or coal powder. Pulsejets have been used to power experimental helicopters, the engines being attached to the ends of the rotor blades. In providing power to helicopter rotors, pulsejets have the advantage over turbine or piston engines of not producing torque upon the fuselage since they don't apply force to the shaft, but push the tips. A helicopter may then be built without a tail rotor and its associated transmission and drive shaft, simplifying the aircraft (cyclic and collective control of the main rotor is still necessary). This concept was being considered as early as 1947 when the American Helicopter Company started work on its XA 5 Top Sergeant helicopter prototype powered by pulsejet engines at the rotor tips. The XA 5 first flew in January 1949 and was followed by the XA 6 Buck Private with the same pulsejet design. Also in 1949 Hiller Helicopters built and tested the Hiller Powerblade, the world's first hot cycle pressure jet rotor. Hiller switched to tip mounted ramjets but American Helicopter went on to develop the XA 8 under a U. S. Army contract. It first flew in 1952 and was known as the XH 26 Jet Jeep. It used XPJ49 pulsejets mounted at the rotor tips. The XH 26 met all its main design objectives but the Army cancelled the project because of the unacceptable level of noise of the pulsejets and the fact that the drag of the pulsejets at the rotor tips made autorotation landings very problematic. Rotor tip propulsion has been claimed to reduce the cost of production of rotary wing craft to 1/10 of that for conventional powered rotary wing aircraft.