自制航模涡喷引擎教材.docx

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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，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40～50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640～800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）

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安全守则：

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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。

（制作涡喷特别提醒！

安全第一）

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安全守则：

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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。

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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

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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。

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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。

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成品涡喷分解

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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。

KJ66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：

550degC 

净重：

1.140Kg 

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涡喷自制问题解答：

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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？

Smallgasturbinesarenotscaleddownlargeengines.Anyattempttodosoislikelytofail.KurtSchrecklingistobecommendedforhisoriginalapproachtothedesignofsmallenginesassetoutinhisbookontheFD364.Hecarriedoutthetherorecticalconsiderationsandcametotheconclusionthatasimpleradialcompressorandturbinewheelwithasingleannularcombustionchamberwouldproducethebestresults.Hisviewshavebeenconfirmedbytherapidprogressinrefiningthedesignsandextractingmorepowerfromthesamebasicsize.SpreadsheetshavebeendevelopedbyanumberofpeoplebasedontheFormulasintheSchrecklingandKampsbooksthatmodeltheprocessesthatgoonintheengine.TheGTBAhasalsocommissionedburstanalysisoftheturbinewheel.

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-KurtSchreckling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 

Thecompressedairinthechamberpassesdownthebearingtubeandexitsbothendstoprovidecoolingtothebearings.Thebearingsaresimpleballracesandtheyareoiledwithoilmistsuppliedbuythepressurefromtheengineitself.Verylowflowsofoilarebetterthanaconstantflowasthedropscancausetheballtoskidintheraceways.Turbineoilorthinmachineoilcanbeused.

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。

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制作过程，即为英国原著《gasturbineengineformodelaircraft》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！

<喷气发动机制作大全>

以下问答摘自：

（GTBA）英国喷气发动机制作协会

Startingtheengine

启动发动机 

Allenginesrequirealargevolumeofairtostartthem.SomeliketheAMTandJPXusescubatanks.Thehome-builtenginesmostlyarestartedwithafanheldontheairintake.Thefancanbeaconvertedhairdryerfittedwithamorepowerfulmotor.Thealternativeistouseahighrevvingsmallelectricmotorontoafrictioncup.Thesupplementarygasislightedandthefanincreasestherevs.Theliquidfuelisslowlyfedinuntiltheenginespeedpicksupandtheengineselfsustains.Itcangethotwhenstartingiftoomuchfuelisfedintoquickly.Withpracticestartingissimpleandundramatic,thereshouldbenoflamesvisibleeitherduringstartingorrunning.

Controllingthespeed

控制速度 

Thisisachievedbytheuseofaspeedcontrollerthatcontrolsthefuelpumpmotor.Whenbenchtestingitismoreconvenienttocontrolthespeedbyahandoperatedcontrollersuchasaminidrillspeedcontrollerratherthanuseatransmitterreceiverandspeedcontroller.WhenmountedinaplaneamotorspeedcontrollerisusedorifavailableafullyprogrammedECU.Overspeedshouldbecontrolledbyacombinationofbatterypowerandpumppressuresothatwhateverhappenstothereceiverortransmitterthesupplyoffuelisrestricted. 

Underspeedcanbecontrolledviaapressureswitchthatstopstheengineifpressuredropsbelowapredeterminedpoint.

Whatisasensiblerevlimit?

转速控制

IntheKampsbookthereisfulldetailonhowtocalculatethecriticalspeedfortheshaft.Thespeedwilldependonthematerialtheshaftismadeofandthethicknessaswellastheweightofthecompressorandturbineandtheirpositions.Inpracticeengineswitha316or310stainlesssteelturbineshouldhavetherevsrestrictedtoabout75,000rpm.Abovethisspeedthematerialwillexpandandcauseittobindonthehousing.TheKampsengineislimitedtoabout103,000rpmandthenewSchrecklingat117,000rpm.Thehighertherevsthemoreneedthereisfortheenginebeingwellbalanced.

HowdoIbalancetheengine?

如何做动平衡

Simplestaticbalancinghasprovedtobeadequate.ThemethodintheKampsbookproducesgoodresults.Heusesatubethatcontains2newbearingsandtheshafttobebalanced.Thisislaidonaflatsurfacesuchasapieceofglassandisrockedtoandfrountiltheheavypointreachesthebottom.Thisismarkedandalittleisgroundawayontheheavyside.Whentheshaftisbalancedthecompressorisbalanced.Thoughthisisfromthefactorythebalancehasinpracticefoundnottobeaccurateenough.Thecompressorisremovedandtheturbinewheelisfittedandthisisbalanced.Thebladescanbethinnedortherootscanbegroundawayslightlytoreducetheweight. 

HowdoImaketheturbinewheel?

如何制作涡轮 

Theearlywheelsaremadefromsheetthatisslitandtwistedtothecorrectangleandprofiledbyhandminigrinder.Betterwheelscanbegroundfromthickdiscs.ThisistimeconsumingbutwillgivebetterresultsparticularlywithInconel.CastInconelwheelsarebecomingavailablenowforthosethatdonotfeeltheyhavetheskilltomakeone.

Aretheenginesnoisy?

Ifyoustandclosetoagasturbineyouwillfindthenoiselevelgreaterthanapistonengine.Howeverintheairthenoiseisdissipatedsothatitismuchlessobtrusivethanapistonengine.Indeedifapistonengineandaturbineareflyingtogetheritisdifficulttoheartheturbineatall.

HowdoIweldstainlesssteel?

如何焊接不锈钢 

Thisisnotaskilleveryonecanacquire.Thinstainlesscanbespot-we