Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Импульсный детонационный двигатель — Pulse detonation engine

Импульсный детонационный двигатель — Pulse detonation engine

А импульсный детонационный двигатель (PDE) является разновидностью движение система, которая использует детонационные волны к гореть топливо и окислитель смесь. [1] [2] Двигатель работает в импульсном режиме, потому что смесь необходимо обновлять в камера сгорания между каждой детонационной волной и следующей. Теоретически PDE может работать от дозвуковой до гиперзвуковой скорость полета примерно Мах 5. Идеальная конструкция PDE может иметь термодинамическую эффективность выше, чем другие конструкции, такие как турбореактивные двигатели и турбовентиляторы потому что волна детонации быстро сжимает смесь и добавляет тепло при постоянном объеме. Как следствие, движущиеся части подобно компрессорные катушки не обязательно требуются в двигателе, что может значительно снизить общий вес и стоимость. PDE рассматривались в качестве силовых установок с 1940 года. [3] Ключевые вопросы для дальнейшего развития включают быстрое и эффективное смешивание топлива и окислителя, предотвращение самовоспламенение, а также интеграция с впускным отверстием и соплом.

На сегодняшний день никаких практических PDE не было запущено в производство, но было построено несколько испытательных двигателей, и один был успешно интегрирован в низкоскоростной демонстрационный самолет, который совершал продолжительный полет на PDE в 2008 году. В июне 2008 года Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) обнародована Blackswift, который должен был использовать эту технологию для достижения скорости до 6 Махов. [4] Однако вскоре, в октябре 2008 года, проект был закрыт.

Содержание

  • 1 Концепция
    • 1.1 Импульсные форсунки
    • 1.2 PDEs
  • 2 Первый полет с двигателем PDE
  • 3 Популярная культура
  • 4 Смотрите также
  • 5 Рекомендации
  • 6 внешняя ссылка

Концепция

Импульсные форсунки

Основная работа PDE аналогична работе импульсный реактивный двигатель. В импульсной струе воздух смешивается с топливом, образуя горючую смесь, которая затем воспламеняется в открытой камере. Получающееся сгорание значительно увеличивает давление смеси примерно до 100 атмосфер (10 МПа), [5] который затем расширяется через сопло для тяги.

Чтобы смесь выходила сзади и тем самым толкала самолет вперед, используется серия заслонок, закрывающих переднюю часть двигателя. Тщательная настройка воздухозаборника гарантирует, что заслонки закрываются в нужное время, чтобы заставить воздух двигаться в одном направлении только через двигатель. В некоторых конструкциях импульсных струй использовалась настроенная резонансная полость для обеспечения действия клапана через воздушный поток в системе. Эти конструкции обычно выглядят как U-образная трубка, открытая с обоих концов.

В любой системе у импульсной струи есть проблемы в процессе сгорания. Когда топливо сгорает и расширяется, создавая тягу, оно также выталкивает оставшийся несгоревший заряд назад, из сопла. Во многих случаях часть заряда выбрасывается перед горением, что вызывает знаменитый след пламени, видимый на Летающая бомба Фау-1 и другие импульсные форсунки. Даже находясь внутри двигателя, объем смеси постоянно меняется, что неэффективно превращает топливо в полезную энергию.

Все штатные реактивные двигатели и большинство ракетных двигателей работают на дефлаграция топлива, то есть быстрое, но дозвуковой горение из топливо. В настоящее время активно разрабатывается концепция импульсного детонационного двигателя для создания реактивного двигателя, работающего на сверхзвуковой детонация топлива. Поскольку сгорание происходит очень быстро, заряд (топливно-воздушная смесь) не успевает расшириться во время этого процесса, поэтому оно происходит почти под водой. постоянный объем. Сжигание постоянного объема более эффективно, чем конструкции с открытым циклом, такие как газовые турбины, что приводит к большему эффективность топлива.

Поскольку процесс сгорания происходит так быстро, механические заслонки трудно установить с требуемой производительностью. Вместо этого PDE обычно используют серию клапанов, чтобы тщательно рассчитать время процесса. В некоторых конструкциях PDE от General Electric, заслонки устраняются благодаря тщательному расчету времени, используя разницу давлений между различными частями двигателя, чтобы гарантировать, что «выстрел» выбрасывается назад. [ нужна цитата ]

Другой побочный эффект, еще не продемонстрированный на практике, — время цикла. Традиционная импульсная струйная печать обеспечивает максимальную скорость около 250 импульсов в секунду из-за продолжительности цикла механических заслонок, но цель PDE — тысячи импульсов в секунду, [ нужна цитата ] настолько быстро, что с инженерной точки зрения он практически непрерывен. Это должно помочь сгладить иначе сильно вибрирующий импульсный реактивный двигатель — много небольших импульсов создадут меньший объем, чем меньшее количество больших импульсов при той же чистой тяге. К сожалению, взрывы во много раз громче горящих.

Основная трудность с импульсным детонационным двигателем — запуск детонации. Хотя можно запустить детонацию непосредственно с помощью большой искры, количество потребляемой энергии очень велико и непрактично для двигателя. Типичное решение — использовать переход от дефлаграции к детонации (DDT), то есть начать высокоэнергетическое горение и заставить его разогнаться по трубе до точки, где она станет достаточно быстрой, чтобы превратиться в детонацию. [ нужна цитата ] В качестве альтернативы детонация может быть направлена ​​по кругу, а клапаны гарантируют, что только максимальная пиковая мощность может попасть в выхлоп. Так же система взрыва импульсного сжатия может применяться для решения проблемы инициации.

Этот процесс намного сложнее, чем кажется, из-за сопротивления, с которым сталкивается продвигающийся волновой фронт (аналогично волновое сопротивление). ДДТ возникает гораздо быстрее, если в трубке есть препятствия. Наиболее широко используется «Щелкин спираль», который предназначен для создания наиболее полезных вихрей с наименьшим сопротивлением движущейся смеси топлива / воздуха / выхлопных газов. Вихри приводят к разделению пламени на несколько фронтов, некоторые из которых движутся назад и сталкиваются с другими фронтами, а затем ускоряются впереди них.

Такое поведение сложно смоделировать и предсказать, и исследования продолжаются. Как и в случае с обычными импульсными струями, существует два основных типа конструкций: клапанные и бесклапанные. Конструкции с клапанами сталкиваются с теми же трудными для решения проблемами износа, что и их эквиваленты для струйной печати. Бесклапанные конструкции обычно основаны на отклонениях в воздушном потоке для обеспечения одностороннего потока, чего очень трудно добиться с помощью обычного ДДТ.

НАСА поддерживает программу исследований PDE, направленную на высокую скорость, около Мах 5, гражданские транспортные системы. [ нужна цитата ] Однако большая часть исследований PDE носит военный характер, поскольку двигатель может быть использован для разработки нового поколения высокоскоростных двигателей большой дальности. самолет-разведчик который будет летать достаточно высоко, чтобы быть вне зоны досягаемости любой существующей системы ПВО, при этом предлагая дальность полета значительно больше, чем у СР-71, что потребовало использования большого танкерного флота поддержки.

В то время как большинство исследований посвящено высокоскоростному режиму, новые конструкции с гораздо более высокими частотами импульсов, составляющими сотни тысяч, работают хорошо даже на дозвуковых скоростях. В то время как традиционные конструкции двигателей всегда включают в себя компромиссы, ограничивающие их диапазон «наилучших скоростей», PDE, похоже, превосходит их на всех скоростях. Обе Пратт и Уитни и General Electric теперь у них есть активные исследовательские программы PDE в попытке коммерциализировать проекты. [ нужна цитата ]

Основные трудности в импульсных двигателях детонации заключаются в получении ДДТ без необходимости использования трубки достаточно длинной, чтобы сделать ее непрактичной и вызывающей сопротивление летательного аппарата (добавление U-образного изгиба в трубку гасит детонационную волну); снижение шума (часто описывается как звук отбойного молотка); и гашение сильной вибрации, вызванной работой двигателя.

Первый полет с двигателем PDE

Первый известный полет самолета с импульсным детонационным двигателем состоялся в г. Воздушный и космический порт Мохаве 31 января 2008 г. [6] Проект разработан Исследовательская лаборатория ВВС и Innovative Scientific Solutions, Inc.. Самолет, выбранный для полета, был сильно модифицирован. Масштабированные композиты Long-EZ, названный Borealis. [7] Двигатель состоял из четырех трубок, производящих импульсные детонации с частотой 80 Гц, создавая тягу до 200 фунтов (890 ньютонов). Многие виды топлива рассматривались и тестировались разработчиками двигателей в последние годы, но усовершенствованный октан был использован для этого полета. Для облегчения взлета Long-EZ использовалась небольшая ракетная система, но PDE работала самостоятельно в течение 10 секунд на высоте примерно 100 футов (30 м). Очевидно, что этот полет проходил на низкой скорости, тогда как привлекательность концепции двигателя PDE заключается в большей степени на высоких скоростях, но демонстрация показала, что PDE может быть интегрирован в раму самолета, не испытывая структурных проблем из-за взрывных волн 195-200 дБ. . Больше полетов модифицированного Long-EZ не планируется, но успех, вероятно, приведет к увеличению финансирования исследований PDE. Сам самолет перенесен в Национальный музей ВВС США для отображения. [8]

Читать еще:  Датчик температуры двигателя starline a63

Импульсный детонационный двигатель — Pulse detonation engine

А импульсный детонационный двигатель (PDE) является разновидностью движение система, которая использует детонационные волны к гореть топливо и окислитель смесь. [1] [2] Двигатель работает в импульсном режиме, потому что смесь необходимо обновлять в камера сгорания между каждой детонационной волной и следующей. Теоретически PDE может работать от дозвуковой до гиперзвуковой скорость полета примерно Мах 5. Идеальная конструкция PDE может иметь термодинамическую эффективность выше, чем другие конструкции, такие как турбореактивные двигатели и турбовентиляторы потому что волна детонации быстро сжимает смесь и добавляет тепло при постоянном объеме. Как следствие, движущиеся части подобно компрессорные катушки не обязательно требуются в двигателе, что может значительно снизить общий вес и стоимость. PDE рассматривались в качестве силовых установок с 1940 года. [3] Ключевые вопросы для дальнейшего развития включают быстрое и эффективное смешивание топлива и окислителя, предотвращение самовоспламенение, а также интеграция с впускным отверстием и соплом.

На сегодняшний день никаких практических PDE не было запущено в производство, но было построено несколько испытательных двигателей, и один был успешно интегрирован в низкоскоростной демонстрационный самолет, который совершал продолжительный полет на PDE в 2008 году. В июне 2008 года Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) обнародована Blackswift, который должен был использовать эту технологию для достижения скорости до 6 Махов. [4] Однако вскоре, в октябре 2008 года, проект был закрыт.

Содержание

  • 1 Концепция
    • 1.1 Импульсные форсунки
    • 1.2 PDEs
  • 2 Первый полет с двигателем PDE
  • 3 Популярная культура
  • 4 Смотрите также
  • 5 Рекомендации
  • 6 внешняя ссылка

Концепция

Импульсные форсунки

Основная работа PDE аналогична работе импульсный реактивный двигатель. В импульсной струе воздух смешивается с топливом, образуя горючую смесь, которая затем воспламеняется в открытой камере. Получающееся сгорание значительно увеличивает давление смеси примерно до 100 атмосфер (10 МПа), [5] который затем расширяется через сопло для тяги.

Чтобы смесь выходила сзади и тем самым толкала самолет вперед, используется серия заслонок, закрывающих переднюю часть двигателя. Тщательная настройка воздухозаборника гарантирует, что заслонки закрываются в нужное время, чтобы заставить воздух двигаться в одном направлении только через двигатель. В некоторых конструкциях импульсных струй использовалась настроенная резонансная полость для обеспечения действия клапана через воздушный поток в системе. Эти конструкции обычно выглядят как U-образная трубка, открытая с обоих концов.

В любой системе у импульсной струи есть проблемы в процессе сгорания. Когда топливо сгорает и расширяется, создавая тягу, оно также выталкивает оставшийся несгоревший заряд назад, из сопла. Во многих случаях часть заряда выбрасывается перед горением, что вызывает знаменитый след пламени, видимый на Летающая бомба Фау-1 и другие импульсные форсунки. Даже находясь внутри двигателя, объем смеси постоянно меняется, что неэффективно превращает топливо в полезную энергию.

Все штатные реактивные двигатели и большинство ракетных двигателей работают на дефлаграция топлива, то есть быстрое, но дозвуковой горение из топливо. В настоящее время активно разрабатывается концепция импульсного детонационного двигателя для создания реактивного двигателя, работающего на сверхзвуковой детонация топлива. Поскольку сгорание происходит очень быстро, заряд (топливно-воздушная смесь) не успевает расшириться во время этого процесса, поэтому оно происходит почти под водой. постоянный объем. Сжигание постоянного объема более эффективно, чем конструкции с открытым циклом, такие как газовые турбины, что приводит к большему эффективность топлива.

Поскольку процесс сгорания происходит так быстро, механические заслонки трудно установить с требуемой производительностью. Вместо этого PDE обычно используют серию клапанов, чтобы тщательно рассчитать время процесса. В некоторых конструкциях PDE от General Electric, заслонки устраняются благодаря тщательному расчету времени, используя разницу давлений между различными частями двигателя, чтобы гарантировать, что «выстрел» выбрасывается назад. [ нужна цитата ]

Другой побочный эффект, еще не продемонстрированный на практике, — время цикла. Традиционная импульсная струйная печать обеспечивает максимальную скорость около 250 импульсов в секунду из-за продолжительности цикла механических заслонок, но цель PDE — тысячи импульсов в секунду, [ нужна цитата ] настолько быстро, что с инженерной точки зрения он практически непрерывен. Это должно помочь сгладить иначе сильно вибрирующий импульсный реактивный двигатель — много небольших импульсов создадут меньший объем, чем меньшее количество больших импульсов при той же чистой тяге. К сожалению, взрывы во много раз громче горящих.

Основная трудность с импульсным детонационным двигателем — запуск детонации. Хотя можно запустить детонацию непосредственно с помощью большой искры, количество потребляемой энергии очень велико и непрактично для двигателя. Типичное решение — использовать переход от дефлаграции к детонации (DDT), то есть начать высокоэнергетическое горение и заставить его разогнаться по трубе до точки, где она станет достаточно быстрой, чтобы превратиться в детонацию. [ нужна цитата ] В качестве альтернативы детонация может быть направлена ​​по кругу, а клапаны гарантируют, что только максимальная пиковая мощность может попасть в выхлоп. Так же система взрыва импульсного сжатия может применяться для решения проблемы инициации.

Этот процесс намного сложнее, чем кажется, из-за сопротивления, с которым сталкивается продвигающийся волновой фронт (аналогично волновое сопротивление). ДДТ возникает гораздо быстрее, если в трубке есть препятствия. Наиболее широко используется «Щелкин спираль», который предназначен для создания наиболее полезных вихрей с наименьшим сопротивлением движущейся смеси топлива / воздуха / выхлопных газов. Вихри приводят к разделению пламени на несколько фронтов, некоторые из которых движутся назад и сталкиваются с другими фронтами, а затем ускоряются впереди них.

Такое поведение сложно смоделировать и предсказать, и исследования продолжаются. Как и в случае с обычными импульсными струями, существует два основных типа конструкций: клапанные и бесклапанные. Конструкции с клапанами сталкиваются с теми же трудными для решения проблемами износа, что и их эквиваленты для струйной печати. Бесклапанные конструкции обычно основаны на отклонениях в воздушном потоке для обеспечения одностороннего потока, чего очень трудно добиться с помощью обычного ДДТ.

НАСА поддерживает программу исследований PDE, направленную на высокую скорость, около Мах 5, гражданские транспортные системы. [ нужна цитата ] Однако большая часть исследований PDE носит военный характер, поскольку двигатель может быть использован для разработки нового поколения высокоскоростных двигателей большой дальности. самолет-разведчик который будет летать достаточно высоко, чтобы быть вне зоны досягаемости любой существующей системы ПВО, при этом предлагая дальность полета значительно больше, чем у СР-71, что потребовало использования большого танкерного флота поддержки.

В то время как большинство исследований посвящено высокоскоростному режиму, новые конструкции с гораздо более высокими частотами импульсов, составляющими сотни тысяч, работают хорошо даже на дозвуковых скоростях. В то время как традиционные конструкции двигателей всегда включают в себя компромиссы, ограничивающие их диапазон «наилучших скоростей», PDE, похоже, превосходит их на всех скоростях. Обе Пратт и Уитни и General Electric теперь у них есть активные исследовательские программы PDE в попытке коммерциализировать проекты. [ нужна цитата ]

Основные трудности в импульсных двигателях детонации заключаются в получении ДДТ без необходимости использования трубки достаточно длинной, чтобы сделать ее непрактичной и вызывающей сопротивление летательного аппарата (добавление U-образного изгиба в трубку гасит детонационную волну); снижение шума (часто описывается как звук отбойного молотка); и гашение сильной вибрации, вызванной работой двигателя.

Первый полет с двигателем PDE

Первый известный полет самолета с импульсным детонационным двигателем состоялся в г. Воздушный и космический порт Мохаве 31 января 2008 г. [6] Проект разработан Исследовательская лаборатория ВВС и Innovative Scientific Solutions, Inc.. Самолет, выбранный для полета, был сильно модифицирован. Масштабированные композиты Long-EZ, названный Borealis. [7] Двигатель состоял из четырех трубок, производящих импульсные детонации с частотой 80 Гц, создавая тягу до 200 фунтов (890 ньютонов). Многие виды топлива рассматривались и тестировались разработчиками двигателей в последние годы, но усовершенствованный октан был использован для этого полета. Для облегчения взлета Long-EZ использовалась небольшая ракетная система, но PDE работала самостоятельно в течение 10 секунд на высоте примерно 100 футов (30 м). Очевидно, что этот полет проходил на низкой скорости, тогда как привлекательность концепции двигателя PDE заключается в большей степени на высоких скоростях, но демонстрация показала, что PDE может быть интегрирован в раму самолета, не испытывая структурных проблем из-за взрывных волн 195-200 дБ. . Больше полетов модифицированного Long-EZ не планируется, но успех, вероятно, приведет к увеличению финансирования исследований PDE. Сам самолет перенесен в Национальный музей ВВС США для отображения. [8]

Читать еще:  Что такое тормозная мощность двигателя

Импульсный детонационный двигатель — Pulse detonation engine

А импульсный детонационный двигатель (PDE) является разновидностью движение система, которая использует детонационные волны к гореть топливо и окислитель смесь. [1] [2] Двигатель работает в импульсном режиме, потому что смесь необходимо обновлять в камера сгорания между каждой детонационной волной и следующей. Теоретически PDE может работать от дозвуковой до гиперзвуковой скорость полета примерно Мах 5. Идеальная конструкция PDE может иметь термодинамическую эффективность выше, чем другие конструкции, такие как турбореактивные двигатели и турбовентиляторы потому что волна детонации быстро сжимает смесь и добавляет тепло при постоянном объеме. Как следствие, движущиеся части подобно компрессорные катушки не обязательно требуются в двигателе, что может значительно снизить общий вес и стоимость. PDE рассматривались в качестве силовых установок с 1940 года. [3] Ключевые вопросы для дальнейшего развития включают быстрое и эффективное смешивание топлива и окислителя, предотвращение самовоспламенение, а также интеграция с впускным отверстием и соплом.

На сегодняшний день никаких практических PDE не было запущено в производство, но было построено несколько испытательных двигателей, и один был успешно интегрирован в низкоскоростной демонстрационный самолет, который совершал продолжительный полет на PDE в 2008 году. В июне 2008 года Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) обнародована Blackswift, который должен был использовать эту технологию для достижения скорости до 6 Махов. [4] Однако вскоре, в октябре 2008 года, проект был закрыт.

Содержание

  • 1 Концепция
    • 1.1 Импульсные форсунки
    • 1.2 PDEs
  • 2 Первый полет с двигателем PDE
  • 3 Популярная культура
  • 4 Смотрите также
  • 5 Рекомендации
  • 6 внешняя ссылка

Концепция

Импульсные форсунки

Основная работа PDE аналогична работе импульсный реактивный двигатель. В импульсной струе воздух смешивается с топливом, образуя горючую смесь, которая затем воспламеняется в открытой камере. Получающееся сгорание значительно увеличивает давление смеси примерно до 100 атмосфер (10 МПа), [5] который затем расширяется через сопло для тяги.

Чтобы смесь выходила сзади и тем самым толкала самолет вперед, используется серия заслонок, закрывающих переднюю часть двигателя. Тщательная настройка воздухозаборника гарантирует, что заслонки закрываются в нужное время, чтобы заставить воздух двигаться в одном направлении только через двигатель. В некоторых конструкциях импульсных струй использовалась настроенная резонансная полость для обеспечения действия клапана через воздушный поток в системе. Эти конструкции обычно выглядят как U-образная трубка, открытая с обоих концов.

В любой системе у импульсной струи есть проблемы в процессе сгорания. Когда топливо сгорает и расширяется, создавая тягу, оно также выталкивает оставшийся несгоревший заряд назад, из сопла. Во многих случаях часть заряда выбрасывается перед горением, что вызывает знаменитый след пламени, видимый на Летающая бомба Фау-1 и другие импульсные форсунки. Даже находясь внутри двигателя, объем смеси постоянно меняется, что неэффективно превращает топливо в полезную энергию.

Все штатные реактивные двигатели и большинство ракетных двигателей работают на дефлаграция топлива, то есть быстрое, но дозвуковой горение из топливо. В настоящее время активно разрабатывается концепция импульсного детонационного двигателя для создания реактивного двигателя, работающего на сверхзвуковой детонация топлива. Поскольку сгорание происходит очень быстро, заряд (топливно-воздушная смесь) не успевает расшириться во время этого процесса, поэтому оно происходит почти под водой. постоянный объем. Сжигание постоянного объема более эффективно, чем конструкции с открытым циклом, такие как газовые турбины, что приводит к большему эффективность топлива.

Поскольку процесс сгорания происходит так быстро, механические заслонки трудно установить с требуемой производительностью. Вместо этого PDE обычно используют серию клапанов, чтобы тщательно рассчитать время процесса. В некоторых конструкциях PDE от General Electric, заслонки устраняются благодаря тщательному расчету времени, используя разницу давлений между различными частями двигателя, чтобы гарантировать, что «выстрел» выбрасывается назад. [ нужна цитата ]

Другой побочный эффект, еще не продемонстрированный на практике, — время цикла. Традиционная импульсная струйная печать обеспечивает максимальную скорость около 250 импульсов в секунду из-за продолжительности цикла механических заслонок, но цель PDE — тысячи импульсов в секунду, [ нужна цитата ] настолько быстро, что с инженерной точки зрения он практически непрерывен. Это должно помочь сгладить иначе сильно вибрирующий импульсный реактивный двигатель — много небольших импульсов создадут меньший объем, чем меньшее количество больших импульсов при той же чистой тяге. К сожалению, взрывы во много раз громче горящих.

Основная трудность с импульсным детонационным двигателем — запуск детонации. Хотя можно запустить детонацию непосредственно с помощью большой искры, количество потребляемой энергии очень велико и непрактично для двигателя. Типичное решение — использовать переход от дефлаграции к детонации (DDT), то есть начать высокоэнергетическое горение и заставить его разогнаться по трубе до точки, где она станет достаточно быстрой, чтобы превратиться в детонацию. [ нужна цитата ] В качестве альтернативы детонация может быть направлена ​​по кругу, а клапаны гарантируют, что только максимальная пиковая мощность может попасть в выхлоп. Так же система взрыва импульсного сжатия может применяться для решения проблемы инициации.

Этот процесс намного сложнее, чем кажется, из-за сопротивления, с которым сталкивается продвигающийся волновой фронт (аналогично волновое сопротивление). ДДТ возникает гораздо быстрее, если в трубке есть препятствия. Наиболее широко используется «Щелкин спираль», который предназначен для создания наиболее полезных вихрей с наименьшим сопротивлением движущейся смеси топлива / воздуха / выхлопных газов. Вихри приводят к разделению пламени на несколько фронтов, некоторые из которых движутся назад и сталкиваются с другими фронтами, а затем ускоряются впереди них.

Такое поведение сложно смоделировать и предсказать, и исследования продолжаются. Как и в случае с обычными импульсными струями, существует два основных типа конструкций: клапанные и бесклапанные. Конструкции с клапанами сталкиваются с теми же трудными для решения проблемами износа, что и их эквиваленты для струйной печати. Бесклапанные конструкции обычно основаны на отклонениях в воздушном потоке для обеспечения одностороннего потока, чего очень трудно добиться с помощью обычного ДДТ.

НАСА поддерживает программу исследований PDE, направленную на высокую скорость, около Мах 5, гражданские транспортные системы. [ нужна цитата ] Однако большая часть исследований PDE носит военный характер, поскольку двигатель может быть использован для разработки нового поколения высокоскоростных двигателей большой дальности. самолет-разведчик который будет летать достаточно высоко, чтобы быть вне зоны досягаемости любой существующей системы ПВО, при этом предлагая дальность полета значительно больше, чем у СР-71, что потребовало использования большого танкерного флота поддержки.

В то время как большинство исследований посвящено высокоскоростному режиму, новые конструкции с гораздо более высокими частотами импульсов, составляющими сотни тысяч, работают хорошо даже на дозвуковых скоростях. В то время как традиционные конструкции двигателей всегда включают в себя компромиссы, ограничивающие их диапазон «наилучших скоростей», PDE, похоже, превосходит их на всех скоростях. Обе Пратт и Уитни и General Electric теперь у них есть активные исследовательские программы PDE в попытке коммерциализировать проекты. [ нужна цитата ]

Основные трудности в импульсных двигателях детонации заключаются в получении ДДТ без необходимости использования трубки достаточно длинной, чтобы сделать ее непрактичной и вызывающей сопротивление летательного аппарата (добавление U-образного изгиба в трубку гасит детонационную волну); снижение шума (часто описывается как звук отбойного молотка); и гашение сильной вибрации, вызванной работой двигателя.

Первый полет с двигателем PDE

Первый известный полет самолета с импульсным детонационным двигателем состоялся в г. Воздушный и космический порт Мохаве 31 января 2008 г. [6] Проект разработан Исследовательская лаборатория ВВС и Innovative Scientific Solutions, Inc.. Самолет, выбранный для полета, был сильно модифицирован. Масштабированные композиты Long-EZ, названный Borealis. [7] Двигатель состоял из четырех трубок, производящих импульсные детонации с частотой 80 Гц, создавая тягу до 200 фунтов (890 ньютонов). Многие виды топлива рассматривались и тестировались разработчиками двигателей в последние годы, но усовершенствованный октан был использован для этого полета. Для облегчения взлета Long-EZ использовалась небольшая ракетная система, но PDE работала самостоятельно в течение 10 секунд на высоте примерно 100 футов (30 м). Очевидно, что этот полет проходил на низкой скорости, тогда как привлекательность концепции двигателя PDE заключается в большей степени на высоких скоростях, но демонстрация показала, что PDE может быть интегрирован в раму самолета, не испытывая структурных проблем из-за взрывных волн 195-200 дБ. . Больше полетов модифицированного Long-EZ не планируется, но успех, вероятно, приведет к увеличению финансирования исследований PDE. Сам самолет перенесен в Национальный музей ВВС США для отображения. [8]

Читать еще:  Cummins двигатель на чем устанавливаются

Обзор систем впрыска дизельных двигателей

Можно долго и нудно объяснять принцип действия различных систем впрыска применяемых в моторостроении, принцип работы самого двигателя и системы его управления. Из той информации – реально для владельца важна лишь 1/10 часть: количество потребляемого топлива на 100 км пути, вид установленной на моторе системы впрыска топлива, мощность мотора, «живучесть» системы и, если всё же потребуется, стоимость ремонта/новой детали.

На сегодняшний день в моторостроении применяется несколько систем впрыска топлива от 5 основных производителей, представленных в нашей стране. Это компании BOSCH, ZEXEL(Diesel-Kiki), DENSO(NIPPON-DENSO), DELPHI(Lucas), Continental/VDO(Siemens).

Львиную долю рынка занимает концерн BOSCH (Германия) — «пионеры» в серийном производстве топливной аппаратуры (с 1925 г.)

1927 г. Топливный насос для легкового автомобиля Stoewer. При объеме 2.6 литра этот мотор развивал 27 л.с. примерно 20 кВт.

Данная конструкция ТНВД (PE –type) дожила до наших дней, претерпев множество изменений.

Топливный насос для автомобиля MAN TG-A. Мощность 460 л.с. (345 кВт). На данный момент является конечным этапом развития ТНВД с рядной компоновкой. В отличие от предыдущих поколений механизм опережения встроен в корпус. Имеет электромеханическое управление количеством впрыска и углом начала впрыска.

Но в связи с невозможностью обеспечить всё более ужесточающиеся экологические требования, дальнейшая модернизация не проводится. Концерн разработал за прошедший век топливные насосы различных конструкций.

Примерно в те же годы развивается и основной конкурент BOSCH — LUCAS CAV (Великобритания). Создаются и разрабатываются конструкции, принципиально отличающиеся, но выполняющие функции такие же как и немецкие аналоги. Для грузовиков создается ТНВД со съемной головкой высокого давления (аналогичная схема использована в ТНВД Алтайского Завода Прецизионных Изделий и TGL(ГДР) – для IFA). Позднее для тяжелых двигателей была разработана собственная система насос-форсунок и индивидуальных насосов с электроуправляемыми клапанами, построенная по собственной технологии (несмотря на схожесть с немецкими аналогами). Для быстроходных двигателей создается семейство распределительных насосов DPA(лицензионным производством которых занялся венгерский завод «MEFIN»). На смену DPA пришел DPC, а позднее DP 200(210), EPIC (ТНВД с управлением электроклапанами, в России наиболее часто встречается на автомобилях FORD Transit и Mercedes-Benz). Схема оказалась настолько «живучей», что была применена при разработке ТНВД для Common Rail, по такому же принципу создан насос VP44 (BOSCH). В начале 2000 года фирма LUCAS CAV была приобретена американским концерном DELPHI. Продукция концерна поставляется многим автопроизводителям.

Бренд ZEXEL появился в 1939 году, когда японская фирма DIESEL KIKI купила лицензию у BOSCH на производство дизельных топливных насосов высокого давления, и с помощью немецких специалистов организовала их выпуск. В 1990-м году, компания производящая продукцию под маркой Zexel, стала называться Zexel Corporation. В 2000-м году была реорганизована под названием Bosch Automotive Systems Corporation (RBAJ), то есть стала японским отделением корпорации BOSCH. Топливная аппаратура данного производителя хотя и повторяет модельный ряд BOCSH, но имеет ряд конструктивных особенностей. Таких, как система электромеханических регуляторов.

Свою историю компания DENSO начала в 1949 году под названием Nippon Denso. В 1996 она была преобразована в корпорацию DENSO, так как предыдущее название переводилось с японского языка, как «Японские электронные запчасти», что не соответствовало достигнутому уровню развития компании, которая расширила рынок продаж своих комплектующих, кроме Японии, на рынки Европы, Америки и Азии. Долгое время компания производила распределительные насосы по лицензии BOSCH. Но DENSO в 1995 году впервые в мире применила систему Common Rail на серийном автомобиле Toyota – Hino, после чего данная система получила признание во всем мире. По похожей схеме разработана система BOSCH CP2.

Компания SIEMENS AG/VDO представлена на российском рынке в основном системами Common Rail. Принципиальным отличием от остальных производителей является использование управляющего элемента из пьезокристаллического пакета. Это повышает скорость срабатывания управляющего элемента в несколько раз, в сравнении с индуктивными элементами.

Ещё одна компания, активно присутствующая на российском рынке – MOTORPAL(Чехия). Данная фирма выпускает рядные ТНВД для спецтехники и сельхозтехники, а так же Газель (механические насос-форсунки) и УАЗ Hunter(рядный ТНВД). Компания активно проводит разработки альтернативы системе Common Rail (TIER 3).

Ну, вот с производителями ТНВД мы определились, теперь попробуем определиться «что за зверь такой создает давление?».

Рядные ТНВД (PE – type) классификация Bosch

Из названия класса – расположение насосных секций в ряд, по одной на каждый цилиндр. Имеет собственный корпус, кулачковый вал, систему изменения цикловой подачи в зависимости от изменения режима нагрузки на двигатель (центробежный и/или всережимный регулятор), автомат опережения впрыска, топливоподающий насос. В более поздних версиях механические регуляторы уступили место электромеханическим (RE – type).

Распределительные ТНВД (VE – type)

Класс ТНВД применяемый в основном на легковых автомобилях и легком коммерческом транспорте. Имеют один плунжер, могут поддерживать работу от 2 до 6 цилиндров. Плунжер, двигаясь аксиально – создает давление, одновременно вращаясь – распределяет топливо под высоким давлением по цилиндрам. В корпусе конструктивно объединены несколько систем: Приводной вал, топливоподающий насос, центробежный и всережимный регуляторы, автомат опережения впрыска, механизм коррекции цикловой подачи по давлению наддува или в зависимости от положения над уровнем моря, автомат облегчения старта. Несмотря на весьма обширный список устройств, все они расположены в одном корпусе, довольно малого размера и веса. С 1986 года применяются как механические регуляторы, так и электромеханические.

Распределительные ТНВД DP(A/C) –type(VP44/VRZ)

Данный тип был разработан фирмой Lucas CAV. Принципиальным отличием от Bosch VE является использование 2, 3 или 4 радиально движущихся навстречу друг другу плунжеров. Ротор, в котором находятся плунжера, вращаясь, распределяет топливо по цилиндрам. Остальные функциональные возможности и принципы действия систем похожи на описанные выше насосы VE. С разработкой и внедрением быстродействующих клапанов, появились насосы серий EPIC(Lucas), VP44(Bosch), VRZ(ZEXEL), V4(DENSO). Для корректировки погрешностей механической обработки применяется метод программного корректирования.

Насос-форсунки (PDE/UIS)

Данная система объединяет в одном корпусе насосную секцию и форсунку. Привод насосной секции осуществляется от распределительного вала двигателя. Регулировка подачи топлива осуществляется как с помощью зубчатой рейки (регулятор установлен на двигателе), так и с помощью электромагнитного клапана. В насос-форсунках американских двигателей применены гидравлические привода. Система находит применение не только на грузовых автомобилях, но и на легковых (Land Rover, VW) Система выпускается четырьмя производителями — Bosch, Delphi, Continental/VDO, Motorpal.

Индивидуальные насосы (PLD/UPS)

Насосная секция в данной системе, как и в предыдущей, приводится в действие от распределительного вала двигателя (при установке непосредственно в ГБЦ), так и от отдельного кулачкового вала (при установке в отдельный корпус). Для впрыска топлива в цилиндры применяется обычная форсунка. Различие с традиционными системами впрыска состоит в том, что применяется короткая трубка высокого давления с минимальными изгибами, в свою очередь это позволяет добиться более стабильных результатов. Для регулирования количества подачи применяется как зубчатая рейка, так и электроклапан. Наиболее широко эта система применяется на строительной технике и грузовых автомобилях. Таких как DAF XF95, MERSEDES Atego/Actros, RENAULT Magnum.

Common Rail (общая дорога (англ.)). Аккумуляторная система впрыска

На данный момент система является вершиной эволюции ТПА. За счет увеличения давления впрыска (до 2000 бар.) удалось добиться снижения расхода топлива, снижения токсичности выхлопа (за счет выполнения до 9 впрысков за один рабочий такт в цилиндре). Топливные насосы производства BOSCH, DENSO и SIEMENS построены по схожим схемам. DELPHI использует собственную схему, пришедшую от серии DPA/DPC. Впрыск топлива в цилиндры осуществляется через электроуправляемые форсунки SIEMENS и BOSCH используют в своих инжекторах пьезокерамические пакеты, в качестве управляющих элементов. Система применяется практически всеми производителями дизельных моторов, как легковых, так и грузовых автомобилей.

Уважаемый посетитель! Мы физически не можем отвечать на каждый комментарий..
Для того, чтобы Вы могли самостоятельно (или с помощью ближайшего автосервиса) устранить неисправности дизеля, мы разработали ОнлайнДиагностику. Это интерактивное руководство, которое содержит все известные причины неисправностей дизельных двигателей и указывает пути достижения правильной работы конкретного двигателя.

Приглашаем вас воспользоваться ОнлайнДиагностикой прямо сейчас!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector