Silnik pulsacyjny - Polski Serwis Naukowy

1. Zasysanie powietrza i tworzenie mieszanki
2. wybuch i wylot spalin.

Silnik pulsacyjny – odmiana silników odrzutowych niewyposażona w zespół sprężarki. Najbardziej znanym zastosowaniem tego silnika była skrzydlata bomba Fieseler Fi-103 - bardziej znana pod nazwą V-1.

Działanie

Jak sama nazwa wskazuje, spalanie paliwa w silniku pulsacyjnym ma charakter powtarzalnych eksplozji. W czasie spalania porcji mieszanki paliwowo-powietrznej ciśnienie w komorze spalania dociska sprężynowe żaluzje (rodzaj zaworów), zamykając wlot powietrza. Fala ciśnienia może przemieszczać się tylko rurą wylotową. Przy odpowiednio długiej rurze po przejściu fali powstaje podciśnienie, powodujące otwarcie sprężynowych żaluzji i powodujących zasysanie przez wlot nowej porcji powietrza. Kiedy silnik się rozgrzeje zapłon świeżych porcji mieszanki następuje samoczynnie, od rozżarzonej rury wylotowej.

Spalanie to reakcja chemiczna przebiegająca między materiałem palnym lub paliwem a utleniaczem, z wydzieleniem ciepła i światła. Paliwa i utleniacze mogą występować w trzech stanach skupienia: gazowym, ciekłym i stałym. Powszechnie dostępnym utleniaczem gazowym jest tlen zawarty w powietrzu. Utleniacze ciekłe i stałe są stosowane w silnikach rakietowych.

Eksplozja – gwałtowny wybuch powodujący powstanie fali uderzeniowej rozchodzącej się z prędkością powyżej 400 m/s – ale poniżej maksymalnej prędkości możliwej dla danego materiału wybuchowego.

Silniki pulsacyjne mają statycznie bardzo niewielki ciąg, rosnący w miarę wzrostu prędkości. Z tego względu wymagają zastosowania dla statku powietrznego dodatkowego silnika (lub wyrzutni – jak to było w przypadku V-1). Dodatkowo pulsacyjne spalanie generuje hałas i jest źródłem silnych wibracji. Z tego względu są niepraktyczne w zastosowaniu. Jedynymi ich zaletami jest prosta konstrukcja i niewielkie wymagania materiałowe.

Częstotliwość określa liczbę cykli zjawiska okresowego występujących w jednostce czasu. W układzie SI jednostką częstotliwości jest herc (Hz). Częstotliwość 1 herca odpowiada występowaniu jednego zdarzenia (cyklu) w ciągu 1 sekundy. Najczęściej rozważa się częstotliwość w ruchu obrotowym, częstotliwość drgań, napięcia, fali.

Samolot – statek powietrzny cięższy od powietrza (aerodyna), utrzymujący się w powietrzu dzięki wytwarzanej sile nośnej za pomocą nieruchomych, w danych warunkach względem statku, skrzydeł. Ciąg potrzebny do utrzymania prędkości wytwarzany jest przez jeden lub więcej silników.

Pulse Detonation Engine (PDE).

Eksperymentalny silnik PDE jest w pewnym sensie połączeniem silnika strumieniowego i pulsacyjnego. Do działania wymaga wstępnego wywołania naddźwiękowego przepływu powietrza – we wlocie musi uformować się fala uderzeniowa. Podobnie jak w silniku pulsacyjnym, spalanie jest cyklem eksplozji, ale zapłon jest zsynchronizowany z wtryskiem paliwa. Wymuszona częstotliwość eksplozji jest znacznie wyższa niż w silniku pulsacyjnym.

Silnik strumieniowy (ang. ramjet) jest specyficzną odmianą silnika odrzutowego - nie ma żadnych części ruchomych. Jego konstrukcja jest pozornie prosta: komora spalania z dyszą, wtryskiwacze paliwa i stabilizatory płomienia.

Statek powietrzny to urządzenie zdolne do unoszenia się w atmosferze na skutek oddziaływania powietrza innego niż oddziaływanie powietrza odbitego od podłoża (zgodnie z definicją legalną z ustawy — Prawo lotnicze). Ze względu na sposób unoszenia się w powietrzu statki powietrzne dzieli się na aerostaty (lżejsze od powietrza) i aerodyny (cięższe od powietrza).

Cykl pracy PDE można przedstawić w trzech etapach:

Wytworzenie mieszanki paliwowo-powietrznej,
Zapłon; fala eksplozji rozprzestrzenia się w komorze spalania,
Czoło fali dociera do dyszy wylotowej,
Za falą eksplozji w komorze spalania pozostaje obszar obniżonego ciśnienia, umożliwiający ponowne wytworzenie mieszanki paliwowo-powietrznej.

Zaletami PDE są prostota samego silnika, bardzo duży impuls właściwy i możliwość regulacji średniego ciągu silnika. Silniki PDE umożliwiają osiągnięcie prędkości do mach 12. Sądzi się że hipotetyczny amerykański samolot Aurora jest napędzany właśnie silnikiem PDE.

Ciśnienie to wielkość skalarna określona jako wartość siły działającej prostopadle do powierzchni podzielona przez powierzchnię na jaką ona działa, co przedstawia zależność:

Bomba - broń w postaci ładunku materiału wybuchowego, zazwyczaj w specjalnej obudowie, wyposażonego w mechanizm detonujący (zapalnik). Służy przede wszystkim do niszczenia obiektów siłą energii wybuchu, rażąc odłamkami lub wywołując pożar. Bomby zaliczane do broni masowego rażenia zamiast materiału wybuchowego posiadają atomowy, biologiczny lub chemiczny ładunek bojowy.