自制航模涡喷引擎教材.docx

1、自制航模涡喷引擎教材有关DIY航模脉冲式喷气发动机 脉冲式喷气发动机结构简单，加工方便，并比普通内燃机发动机高的燃烧效，因此适用于各种航空，海模，车辆模中。你也可以自己设计做成喷气助动车辆。本手册将从原理开始，教你如何打造出自己的喷气发动机。 原理结构介绍 脉动喷气发动机工作时，首先把压缩空气打入单向阀门，或使发动机在空中运动，这时便有气流进入燃烧室，然后油咀喷油，火花塞点火燃烧。这时长尾喷管在燃气喷出后，由于燃气流的惯性作用，虽然燃烧室内的压强同外面大气的压强相等，仍会继续向外喷，所以在燃烧室内造成空气稀薄的现象，使压强显著降低到小于大气压，于是空气再次打开单向活门流入燃烧室，喷油点火燃烧，

2、开始第二个循环。这样周而复始，发动机便可不断地工作了。这种发动机由进气到燃烧、排气的循环过程进行得很快，一秒钟大约可达4050次。脉动式发动机在原地可以起动，构造简单，重量轻，造价便宜。这些都是它的优点。但它只适于低速飞行（速度极限约为每小时640800公里），飞行高度也有限，单向阀门的工作寿命短，加上振动剧烈，燃油消耗率大等缺点，使得它的应用受到限制。 （制作涡喷特别提醒！安全第一） ：安全守则： 涡喷的制作不同于其他模型，由于涡喷在高温与高速条件下工作，如果你不想被当成烤鸭请注意下面的事项！ 1，别被火喷成烤鸭，玩火要有科学知识指导。2，涡轮一定要作动平衡才能用。3，无论如何不要在公共场合

3、试发动机，很多人围观不是好事。4，涡轮转速高达70000转/每分以上，没机械基础不要去试！5，发动机试运与工作中，永远不要站在涡轮的两侧正对位，以免涡轮发生事故时，钢片高速飞出，象子弹一样，危及生命！特别提醒：做涡喷一定要有机加工与材料常识，了解金属，火灾，爆炸原理等安全知识，安全第一。 * 第一章如何设计自己的发动机 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，根据油品的爆炸极限， 燃油与空气重量比，一般在15-20%。即一升空气约需一克的油。 2.喷气频率， 喷气发动机喷气频率与机身长度有关，同一直径下，机身越长频率越低。 3.机身直径与长度比 L/D 发动机长度与直径是发

4、动机设计的重要步聚，长度与比直径一般在10-17。 再上原理图： 性能参数：直径：120mm 长度: 210mm 净重:1kg 推力：2.5kg力 国外造价参考：约100美元 国内材料成本约需：300元人民币 -涡轮主要部件：压气机FD0040主要是为燃烧室提供大量的空气，用航空板粘制而成。涡轮FD0055用耐高温不锈钢板，剪出叶片，弯成形状。燃烧室用不锈钢容器改制。- 个人心得： 做为自制涡喷的原型机，可能现在你打算自制涡喷时，不用选择制作fd3-64，因为它毕竟是98年的产品，现在的国外爱好者的通过改进设计，自制涡喷已经达到12公斤推力。推重比10左右。但不要认为它已过时，而一无用处，因为

5、fd3-64的制作理论，让你在家哩打造涡喷成为了。现实，不用去担心没有航空发动机制造厂的专用设备，因为日常生活中你能找到相应的材料来加工。同时，作者打破迷信专业厂家的思想，自己开动脑筋，用中国人的话说，就是想尽一切土办法，在科学的理论指导下制成了能用于航模的喷气发动机。他的成功，同时也鼓励了更多的爱好者参与到自制涡喷的研究与发烧行列中来，大大提高了自制涡喷的推力，这是一种挑战与锻炼。同时我们也可以参考fd3-64的制作加工部件过程，敢于根据自己的条件，在科学理论指导下，改进加工方法。但是fd3-64毕竟是过时的设计，它的木头压气轮需要碳纤加强，加上效率不高，因此，后来的改进采用了kkk系列或盖

6、勒特商品压气轮部件，稍大点的汽车配件店可以买到。 （制作涡喷特别提醒！安全第一） ：安全守则： 涡喷的制作不同于其他模型，由于涡喷在高温与高速条件下工作，如果你不想被当成烤鸭请注意下面的事项！ 1，别被火喷成烤鸭，玩火要有科学知识指导。2，涡轮一定要作动平衡才能用。3，无论如何不要在公共场合试发动机，很多人围观不是好事。4，涡轮转速高达70000转/每分以上，没机械基础不要去试！5，发动机试运与工作中，永远不要站在涡轮的两侧正对位，以免涡轮发生事故时，钢片高速飞出，象子弹一样，危及生命！特别提醒：做涡喷一定要有机加工与材料常识，了解金属，火灾，爆炸原理等安全知识，安全第一。 * 第一章如何设计

7、自己的发动机 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，根据油品的爆炸极限， 燃油与空气重量比，一般在15-20%。即一升空气约需一克的油。 2.喷气频率， 喷气发动机喷气频率与机身长度有关，同一直径下，机身越长频率越低。 3.机身直径与长度比 L/D 发动机长度与直径是发动机设计的重要步聚，长度与比直径一般在10-17。 再上原理图： 性能参数：直径：120mm 长度: 210mm 净重:1kg 推力：2.5kg力 国外造价参考：约100美元 国内材料成本约需：300元人民币 -涡轮主要部件：压气机FD0040主要是为燃烧室提供大量的空气，用航空板粘制而成。涡轮FD0055

8、用耐高温不锈钢板，剪出叶片，弯成形状。燃烧室用不锈钢容器改制。- 个人心得： 做为自制涡喷的原型机，可能现在你打算自制涡喷时，不用选择制作fd3-64，因为它毕竟是98年的产品，现在的国外爱好者的通过改进设计，自制涡喷已经达到12公斤推力。推重比10左右。但不要认为它已过时，而一无用处，因为fd3-64的制作理论，让你在家哩打造涡喷成为了。现实，不用去担心没有航空发动机制造厂的专用设备，因为日常生活中你能找到相应的材料来加工。同时，作者打破迷信专业厂家的思想，自己开动脑筋，用中国人的话说，就是想尽一切土办法，在科学的理论指导下制成了能用于航模的喷气发动机。他的成功，同时也鼓励了更多的爱好者参与

9、到自制涡喷的研究与发烧行列中来，大大提高了自制涡喷的推力，这是一种挑战与锻炼。同时我们也可以参考fd3-64的制作加工部件过程，敢于根据自己的条件，在科学理论指导下，改进加工方法。但是fd3-64毕竟是过时的设计，它的木头压气轮需要碳纤加强，加上效率不高，因此，后来的改进采用了kkk系列或盖勒特商品压气轮部件，稍大点的汽车配件店可以买到。 推荐广告位推荐广告位成品涡喷分解推荐广告位成品涡喷分解参考意见：根据个人情况，kj66手工版的制作，我选择完全按kj66的蓝图来加工，最难解决的那个涡轮部件，完全采用fd3-64的加工方法来制作涡轮与动平衡调试，最适合目前国内难以买到进口材料的爱好者制作。K

10、J66发动机可能是目前最流行的设计，用icon713精铸的涡轮，使之可以达到8公斤推力，这是Artesjets推出的产品。该公司为广大爱好者提供该机型各种配件，使自制爱好者也能在此基础上制造出高推力的涡喷发动机，也可能是目前世界上爱好者自制的最多的机型之一。下图显示的是自制的kj66内部部件。商品级：KJ66性能参数直径：110mm长度: 240mm净重:0.93kg推力：8kg力价格：约1500美元kj66的手工版（适合中国爱好者参考的制作） 直径：110mm 长：235mm 最大推力：5kg 最大转速：103,000rpm 排气温度：550 deg C 净重：1.140Kg ：涡喷自制问题

11、解答： 下面基本是英文 1:.发动机如何自己设计？到哪里找材料，价钱如何？ Small gas turbines are not scaled down large engines. Any attempt to do so is likely to fail. Kurt Schreckling is to be commended for his original approach to the design of small engines as set out in his book on the FD3 64.He carried out the therorectical consi

12、derations and came to the conclusion that a simple radial compressor and turbine wheel with a single annular combustion chamber would produce the best results. His views have been confirmed by the rapid progress in refining the designs and extracting more power from the same basic size. Spreadsheets

13、 have been developed by a number of people based on the Formulas in the Schreckling and Kamps books that model the processes that go on in the engine. The GTBA has also commissioned burst analysis of the turbine wheel.英文来自（GTBA-英国涡轮发动机制作联盟) 模型用的发动机不是大的发动机的按比列缩小，任何试图这样做都很可能是失败。值得推荐的是英国人-Kurt Schreckl

14、ing设计的FD3-64航模涡喷发动机的设计，开创了小型发动机设计先河，用一个简单方法制作的放射式压气机，环型燃烧室，一个用简单方法制做出来的涡轮，达到了良好的效果。他的理念已被最新改进的各种新的设计所证实，并且都是以他的设计为基础进行的提炼。数字显示，许多爱好者根据他的著作理论，成功地将发动机用在了航模上。涡轮喷气发动机材料为不锈钢为主，材料成本很低，如果从材料本身的价值来说，以广州为例，也就100元上下，但由于个人爱好者，有些可能无机床，氩弧焊的话，到外面加工的人力成本会贵过材料费。但也无妨。再就是如果有认识不锈钢加工厂的话，找到边角料足矣做一台涡轮,如果你想省事些，可以用涡轮增压器上的压

15、气轮来代替木头的压气轮。2.涡轮容易加工吗,没专业设备如何做动平衡？ 涡轮是由型号为301,2.5mm不锈板剪口弯成，用一个小电钻配小砂轮可以打磨出翼型即可，关键的动平衡测试，记住这一点很重要！否则会导致发动机解体！是用我们的大拇指与食指来感觉振动。灵敏度相当高。足以完成涡轮的动平衡调试。 3.散热与轴承问题Bearings The compressed air in the chamber passes down the bearing tube and exits both ends to provide cooling to the bearings. The bearings are

16、simple ball races and they are oiled with oil mist supplied buy the pressure from the engine itself. Very low flows of oil are better than a constant flow as the drops can cause the ball to skid in the raceways. Turbine oil or thin machine oil can be used.压缩空气将穿过轴套为轴承提供冷却，轴承为简单的滚珠轴承，用自身的压缩空气压油提供油雾润滑

17、。可以用透平油，或低粘度的机械润滑油。FD3-64的设计合理的利用压气机的空气，将温度控制在600度以下，从而保证各部件的强度。在运行中我们要注意发动机的温度不能超高。4.fd3-64能推多重的模型，国内造价要多少？对于航模飞机来说，0.5的推重比完成各种特技动作都已够了，这台发动机的设计推力约3kg力，也就是说，你的航模总重达6kg在飞行中都没问题。按fd3-64r材料本身来说不值钱，不锈钢在国内100元就买齐了，主要是加工费用问题，可能是的数倍。5.（爱好者问得最多的问题）：根据国外的这些资料我能做出涡轮发动机来吗？国外的这些资料 ，是国外的爱好者制作成功总结出来的，作者通过总结数年来自己

18、开发，研究涡轮发动机，对涡轮发动机的原理，涡轮发动机的自行设计的方法都 做了详细的介绍，尤其是制作过程，每一个部件的加工详细方法，与注意事项，如何控制加工精度等，都 一一描述，以确保用普通的机床，达到涡轮的制作要求。特别是一些动平衡的调试，用最简单的方法就能达到要求，。也就是说凡事爱好者能想到的问题，制作过程中会碰到的问题，这些资料都全面进行了讲解，并给出解决方法。6,关于我网上提供的喷气制作光盘问题有个别爱好者收到我的光盘后，可能对目前涡喷的发动机制作类型不太很了解，不知看那个目录为好，由于翻译成了中文，英文题目也成了中文，特此解答，碟的目录指引。光碟中的航模涡轮喷气发动机制作与fd3-64

19、制作过程，即为英国原著gas turbine engine for model aircraft一书，kj66制作蓝图与指导即为涡轮发动机kj66的英文原版扫描手册，这是最主要的制作资料，以及德文版的全套AUTOCAD蓝图。剩下的内容，涡轮加工知识，涡轮相册，涡轮加工过程相册，涡喷机飞行片断，是为了制作fd3-64与kj66提高直观的参考。因为许多爱好者没见过真正的发动机，也不知材料与轴承的选型。所以收录资料上去是为了让大家更方便制作。同时也收录了上百种飞机模型的图纸供大家做喷气飞机用。需要详细涡喷自制蓝图与加工手册书请点下面的图标！以下问答摘自：（GTBA)英国喷气发动机制作协会 Start

20、ing the engine启动发动机 All engines require a large volume of air to start them. Some like the AMT and JPX use scuba tanks. The home-built engines mostly are started with a fan held on the air intake. The fan can be a converted hairdryer fitted with a more powerful motor. The alternative is to use a hig

21、h revving small electric motor onto a friction cup. The supplementary gas is lighted and the fan increases the revs . The liquid fuel is slowly fed in until the engine speed picks up and the engine self sustains. It can get hot when starting if too much fuel is fed in to quickly. With practice start

22、ing is simple and undramatic , there should be no flames visible either during starting or running. Controlling the speed控制速度 This is achieved by the use of a speed controller that controls the fuel pump motor. When bench testing it is more convenient to control the speed by a hand operated controll

23、er such as a minidrill speed controller rather than use a transmitter receiver and speed controller. When mounted in a plane a motor speed controller is used or if available a fully programmed ECU. Overspeed should be controlled by a combination of battery power and pump pressure so that whatever ha

24、ppens to the receiver or transmitter the supply of fuel is restricted. Underspeed can be controlled via a pressure switch that stops the engine if pressure drops below a pre determined point. What is a sensible rev limit?转速控制 In the Kamps book there is full detail on how to calculate the critical sp

25、eed for the shaft. The speed will depend on the material the shaft is made of and the thickness as well as the weight of the compressor and turbine and their positions. In practice engines with a 316 or 310 stainless steel turbine should have the revs restricted to about 75,000 rpm. Above this speed

26、 the material will expand and cause it to bind on the housing. The Kamps engine is limited to about 103,000rpm and the new Schreckling at 117,000rpm. The higher the revs the more need there is for the engine being well balanced. How do I balance the engine?如何做动平衡 Simple static balancing has proved t

27、o be adequate. The method in the Kamps book produces good results. He uses a tube that contains 2 new bearings and the shaft to be balanced. This is laid on a flat surface such as a piece of glass and is rocked to and fro until the heavy point reaches the bottom. This is marked and a little is groun

28、d away on the heavy side. When the shaft is balanced the compressor is balanced. Though this is from the factory the balance has in practice found not to be accurate enough. The compressor is removed and the turbine wheel is fitted and this is balanced . The blades can be thinned or the roots can be

29、 ground away slightly to reduce the weight. How do I make the turbine wheel? 如何制作涡轮 The early wheels are made from sheet that is slit and twisted to the correct angle and profiled by hand minigrinder. Better wheels can be ground from thick discs. This is time consuming but will give better results p

30、articularly with Inconel. Cast Inconel wheels are becoming available now for those that do not feel they have the skill to make one. Are the engines noisy? If you stand close to a gas turbine you will find the noise level greater than a piston engine. However in the air the noise is dissipated so that it is much less obtrusive than a piston engine. Indeed if a piston engine and a turbine are flying together it is difficult to hear the turbine at all. How do I weld stainless steel?如何焊接不锈钢 This is not a skill everyone can acquire. Thin stainless can be spot-welded so this covers th