167 подписчиков
🧠 Что такое ПуВРД
Пульсирующий воздушно-реактивный двигатель (ПуВРД) — это тип реактивного двигателя, работа которого основана на периодических взрывах (пульсациях) топливно-воздушной смеси в камере сгорания. После каждого цикла сгорания образуются импульсы реактивной тяги.
Главное преимущество — простота конструкции: нет компрессора, турбин или вращающихся частей.
---
⚙️ Основные элементы ПуВРД
1. Воздухозаборник — подает воздух для горения.
2. Клапанная или бесклапанная система впуска — регулирует поток воздуха.
3. Камера сгорания — где происходит взрыв смеси.
4. Резонансная труба (сопло) — усиливает тягу за счет отражения ударных волн.
---
📐 Базовые принципы расчета ПуВРД
Расчет ПуВРД основан на акустико-газодинамической модели — двигатель работает как резонатор, где частота пульсаций зависит от длины камеры и скорости звука в газах.
1. Определение частоты пульсаций
Формула для первой гармоники (основного тона):
f = \frac{a}{4L}
где:
— частота пульсаций (Гц);
— скорость звука в газах (≈ 1000–1200 м/с при 1000–1200°C);
— общая длина двигателя (м).
📘 Пример:
Если м и м/с,
то Гц.
---
2. Определение длины камеры
Длина двигателя подбирается из условия резонанса:
L = \frac{a}{4f}
Обычно длина ПуВРД для малых установок = 0.6–1.2 м.
---
3. Расчет массы топливно-воздушной смеси
Объем камеры сгорания :
V_k = \frac{\pi D_k^2}{4} \cdot L_k
где — диаметр камеры, — её длина.
Количество топлива за цикл:
m_t = \frac{p V_k}{R T} \cdot \frac{1}{\lambda}
где:
— давление в камере,
— газовая постоянная,
— температура смеси,
— коэффициент избытка воздуха (обычно 1.1–1.2).
---
4. Энергия цикла и тяга
Энергия, выделяемая при сгорании:
E = m_t \cdot Q
где — теплота сгорания топлива (для бензина ≈ 43·10⁶ Дж/кг).
Средняя тяга двигателя:
F = \frac{E \cdot \eta}{f \cdot L / a}
где — КПД (0.2–0.3 для простых ПуВРД).
---
5. Удельный импульс
I_{уд} = \frac{F}{\dot{m}}
(аналогично ракетным двигателям),
где — массовый расход топлива (кг/с).
Для ПуВРД .
---
🔧 Пример расчета
Пусть ПуВРД имеет:
длину 0.8 м,
диаметр камеры 0.08 м,
бензиновое топливо,
частоту пульсаций 350 Гц.
1. Объем камеры:
V_k = \frac{\pi \cdot 0.08^2}{4} \cdot 0.3 = 0.0015 \text{ м}^3
2. Масса смеси за цикл (p=1.5·10⁵ Па, T=900 K):
m_t = \frac{1.5×10^5 × 0.0015}{287 × 900} ≈ 0.0009 \text{ кг}
3. Энергия цикла:
E = 0.0009 × 43×10^6 = 38.7 \text{ кДж}
4. Средняя мощность:
P = E × f = 38.7×10^3 × 350 = 13.5 \text{ МВт}
(реальная — около 0.3–0.5 МВт с учётом КПД 3–5%).
---
💡 Практические советы
Камеру делают из жаропрочной стали или инконеля.
Важно правильно подобрать длину диффузора и сопла — они влияют на устойчивость пульсаций.
Для устойчивого запуска нужна искра и обогащённая смесь.
После выхода на резонанс двигатель может работать непрерывно без поджига.
---
📊 Заключение
Расчет ПуВРД — это комбинация акустического резонанса и термогазодинамики.
Главное — подобрать длину двигателя под частоту пульсаций и обеспечить стабильное горение.
Преимущества:
простота конструкции,
дешевизна,
высокая удельная мощность,
отсутствие движущихся частей.
Недостатки:
высокий шум,
невысокий КПД,
трудность управления тягой.
2 минуты
21 октября 2025