宋　釗

最近幾年來隨同航模運動日新月異的發(fā)展，人們?yōu)榱藙?chuàng)造更高速的飛行，曾應(yīng)用了噴氣式發(fā)動機(jī)做為航模飛機(jī)的飛行動力。這就是脈動式噴氣發(fā)動機(jī)，也稱為共鳴式噴氣發(fā)動機(jī)。它是航空用的噴氣式動力裝置的一種形式。因為它構(gòu)造簡單，容易制造，供給同樣的燃料能獲得較大的推力(與其他型噴氣動力比較，如沖壓式發(fā)動機(jī))，所以它也曾被用作航空器的動力和航空武器的動力。如第二次世界大戰(zhàn)中，德國制造的飛彈V－1就裝有脈動式噴氣發(fā)動機(jī)。由于這種發(fā)動機(jī)是間斷性的燃燒，不可避免的產(chǎn)生了強(qiáng)烈的周期性的振動，這一嚴(yán)重的缺點，使他不能廣泛地應(yīng)用在有人駕駛的航空器上。

航模飛機(jī)是無人駕駛的簡單航空器，同時因脈動式噴氣發(fā)動機(jī)能在靜止?fàn)顟B(tài)產(chǎn)生足夠大的推力，用以來保證模型飛機(jī)的起飛，所以它就成為航模用的良好的動力。在裝有脈動式噴氣發(fā)動機(jī)的模型飛機(jī)，其飛行速度可接近每小時300公里。而一般活塞式動力的模型飛機(jī)的速度只不過每小時200公里左右。為高速而奮斗，脈動式噴氣動力就顯示了它的優(yōu)越性。

脈動式噴氣發(fā)動機(jī)的工作原理

脈動式噴氣發(fā)動機(jī)是根據(jù)定容燃燒原理而工作的。空氣與燃料形成的混合物——燃?xì)?，在一定大小的容積內(nèi)進(jìn)行迅速的燃燒(一般在千分之一秒，因為燃燒的很快有時稱為爆發(fā))，由于容積已固定不變，高熱的燃?xì)獠荒茏杂膳蛎?，燃?xì)獾膲毫σ蚨图眲∩?。此時如果使這高壓的燃?xì)庾砸粋€噴口噴出，膨脹到低壓。則燃?xì)饩蜁試娍谝院芨叩牧魉賴娚涑鰜恚a(chǎn)生噴氣效應(yīng)，即容器受到了推力作用。以下借簡圖1分述其工作過程：

圖1工作原理圖

1.打氣筒2.二次線圈3.油箱4.磁電機(jī)

11－22段為進(jìn)氣口22為進(jìn)氣活門22－33段為燃燒室33－44段為尾噴管

空氣自大氣中流經(jīng)11－22進(jìn)氣道，經(jīng)過開著的活門被吸入燃燒室中與噴入的霧狀燃油相滲合形成混合氣體，然后用電火花塞點燃，混合氣體即產(chǎn)生強(qiáng)烈的燃燒——爆發(fā)，壓力急劇升高，進(jìn)氣活門便被壓關(guān)閉。這樣一來，燃燒室內(nèi)便產(chǎn)生了高溫高壓的燃?xì)猓@一股燃?xì)獗阃苿游矅姽苤械臍庵試娍谔幰煌愿咚賴姵?，從而產(chǎn)生反作用推力推動機(jī)體前進(jìn)。氣流噴出后，定容燃燒室里的壓力要急驟下降，當(dāng)降低到與外面的大氣壓力相等時，由于尾噴管里存留的氣流還會因慣性力的作用，繼續(xù)向外移動，在噴管里形成的氣柱就好像唧筒里的活塞一樣，將燃燒室里的殘存燃?xì)饫^續(xù)向外抽引，因此就造成燃燒室里氣體稀薄現(xiàn)象(有時達(dá)真空)，使壓力較外界壓力大為降低。這樣一來進(jìn)氣活門二面壓力不等，呈現(xiàn)壓差，迫使進(jìn)氣活門打開，前端空氣再一次流入燃燒室進(jìn)行燃燒，如是重復(fù)著以上過程，便形成了具有一定周期性斷續(xù)的工作過程，這種斷續(xù)現(xiàn)象如同脈膊的跳動一樣，故稱為脈動式噴氣發(fā)動機(jī)。

我們再來看看，如果尾噴管做的非常短，燃燒室的出口是敞開的，燃燒室后端沒有氣流柱，那么當(dāng)混合氣燃燒時燃燒室燃?xì)獾膲毫ι叩木秃苌?，燃?xì)饩蜁⒖虈姵?。為克服這一缺點，就要在尾端加一個相當(dāng)長的噴管形成氣柱，而噴管越細(xì)越長，燃燒室里的壓力也就升得越高(但太長是不必要的)。一般進(jìn)行完一個完全的過程需要的時間很短，一般每分鐘可達(dá)140次到150次以上。進(jìn)行的次數(shù)稱為脈動頻率，由以下經(jīng)驗公式計算：

f=a/4L

式中a為平均音速

L為尾噴管的長度。

脈動式噴氣發(fā)動機(jī)的構(gòu)造和起動

這里我們通過蘇聯(lián)的РАМ－2型發(fā)動機(jī)，分別對其各個零件作一概述，并附有各零件的工作圖，可供航模愛好者試制時參考，如圖2(見封3)。

РАМ－2的性能及基本數(shù)據(jù)：地面靜止推力為2.8公斤，機(jī)體凈重為420克，脈動頻率150－170次/分，總長750公厘，最大直徑80公厘，尾噴管的直徑40公厘，用磁電機(jī)火花塞起動。

這種發(fā)動機(jī)的特點是，構(gòu)造簡單，重量輕，零件容易施工而且數(shù)目少。一臺發(fā)動機(jī)總共才不過十二、三個零件，比起活塞式發(fā)動機(jī)要少的很多。

機(jī)頭部主要由調(diào)節(jié)油針7、油針襯套8、引油導(dǎo)管9、輸油套管10、分氣機(jī)體1、聯(lián)絡(luò)架圈2、活門3、限動墊片4及固緊螺帽5所組成。

分氣機(jī)體1為鋁鑄件，外圓車成圓柱和圓錐二段，在錐段后端伸出一個圓環(huán)凸邊，前面借三個小鉚釘固定一個整流錐板，后端車有螺紋與聯(lián)結(jié)架圈2相聯(lián)。機(jī)體內(nèi)部沿圓周鉆有10個均勻分布的進(jìn)氣孔道，孔道的中心線與軸線成31°角。最內(nèi)部鉆通并車有螺紋。螺紋前端聯(lián)結(jié)著鋁制的引油導(dǎo)管9，導(dǎo)管前端車有螺紋與油針襯套8相聯(lián)，油針襯套下端開個小孔固定著銅制的輸油套管10，燃油即由與輸油套管聯(lián)結(jié)的油管引來，經(jīng)8流至9再由9上開的小孔噴出與空氣混合，形成混合氣體，經(jīng)分氣機(jī)體進(jìn)氣孔道進(jìn)入燃燒室，在試車時我們可以旋轉(zhuǎn)油針，調(diào)節(jié)其軸向位置來改變油針前錐面與油針襯套內(nèi)的錐面的距離，改變進(jìn)油面積的大小達(dá)到控制燃油流量的目的。

活門為一種特種耐熱合金鋼制成，可用Эи－100或Я1－T。這二種鋼都能在高溫情況下保持良好的機(jī)械性能?；铋T厚3公厘，十瓣呈梅花狀，可用專門的壓模壓成(成批生產(chǎn))，或用手工剪成(單件生產(chǎn))。這一零件因處于高熱狀態(tài)又有往復(fù)的振動，根部極易疲勞而折斷，是發(fā)動機(jī)壽命最低的零件。一般使用中都要有幾個備品以便隨時更換。

限制墊片4由20號炭鋼制成，用以限制活門打開的最大寬度，3及4都由一個炭鋼制的螺帽壓緊在分氣機(jī)體1的后面。

燃燒室由三段組成——燃燒室11，收斂管12及尾噴管13。三者都由耐熱合金鋼Я1－T薄板(厚為0.3－0.5公厘)焊成。三者聯(lián)結(jié)都采用搭邊的點焊，燃燒室前端與聯(lián)結(jié)架圈2點焊在一起。點焊的優(yōu)點是變形小。

在燃燒室的后上端固定著一個襯套6(20號炭鋼)用以固定起動火花塞。

發(fā)動機(jī)的起動方法比較簡單，如圖1所示，首先將通過二次線圈的正極與火花塞接通，負(fù)極搭在燃燒室外殼體上，形成一個通路。之后連通油箱導(dǎo)管。起動時一般是用自行車的打氣筒，將出氣口斜對著引油導(dǎo)管上的排油孔，一個人急劇的抽動打氣筒，打出的壓縮空氣使分氣機(jī)體喉部排油孔處造成低壓，因此燃油就被吸出與壓縮空氣混合并壓開活門進(jìn)入燃燒室，與此同時另一人搖動磁電機(jī)使火花塞跳火，點燃混合氣使其進(jìn)行燃燒。當(dāng)這樣過程進(jìn)行一小段時間后，燃燒狀態(tài)處于穩(wěn)定連續(xù)燃燒，并發(fā)出、、的聲音時，應(yīng)立刻斷掉點火導(dǎo)線并拿開打氣筒，此時進(jìn)入燃燒室的混合氣便借助燃燒室內(nèi)余留的高熱自行點燃。以上操作雖然簡單但還須要有很協(xié)調(diào)的配合和熟練的技巧。

最后介紹三種典型的裝有脈動式噴氣發(fā)動的模型飛機(jī)以供參考。從發(fā)動機(jī)安裝的部位來看，模型可分為以下三類：

第一類，發(fā)動機(jī)裝在模型飛機(jī)機(jī)身內(nèi)部，如圖3所示，這種類型可使飛機(jī)機(jī)身做成流線型，減少迎面飛行阻力。機(jī)身用耐熱合金做成，發(fā)動機(jī)的冷卻性較差。

圖3

第二類，發(fā)動機(jī)裝在飛機(jī)機(jī)身上部，如圖4所示，此種模型是將飛機(jī)與發(fā)動機(jī)做成分開的；發(fā)動機(jī)的冷卻性較好，但是增大了迎面阻力。重量也增大了。

圖4

第三類是所謂整體式的，如圖5所示。發(fā)動機(jī)的機(jī)體便是飛機(jī)的機(jī)身。這類模型制造簡便，飛機(jī)的最大直徑就取決于發(fā)動機(jī)的最大直徑，發(fā)動機(jī)的冷卻性能良好。重量輕。

圖5