國外動手達(dá)人開發(fā)出樹脂3D打印的脈沖噴氣發(fā)動機(jī)功能原型

脈沖噴氣發(fā)動機(jī)是一種無閥發(fā)動機(jī)，其燃料在被一系列脈沖點燃之前被注入管道,，已經(jīng)存在了一個多世紀(jì),，但它們往往發(fā)出較低的比沖。因此,，這些輕量級的推進(jìn)系統(tǒng)可以被應(yīng)用到很少移動或靜態(tài)的部件上,，使它們易于維護(hù)，但它們的低效率繼續(xù)限制了它們在車輛推力方面的應(yīng)用潛力,。

2022年8月31日,，南極熊獲悉，為了解決這個問題,，國外YouTube博主Integza已經(jīng)采用3D打印開發(fā)了一個能夠連續(xù)點火的無閥發(fā)動機(jī),。利用這項技術(shù)，這位博主建立造了自己的脈沖噴氣機(jī),，其特點是燃燒室配有打印的燃料和氧氣進(jìn)氣閥,，在這個原型的基礎(chǔ)上，他又提出了一個升級的金屬機(jī)版本,，它可以達(dá)到每秒十個脈沖,。

Integza表示，這臺發(fā)動機(jī)不是他造過的最快的發(fā)動機(jī),，但有了更好的閥門,，它應(yīng)該做得更好。提及以后的計劃,，這位YouTuber補(bǔ)充說,，如果他能找到一種方法，他會建造一個使用爆震的連續(xù)流動的發(fā)動機(jī),，這樣產(chǎn)生的推力將是瘋狂的,。考慮到這一點,，Integza透露,，他現(xiàn)在正在研究一種旋轉(zhuǎn)引爆轟發(fā)動機(jī)，可以產(chǎn)生更大的效率和推力,。

爆轟發(fā)動機(jī)是如何工作的,？

從本質(zhì)上講，脈沖引爆發(fā)動機(jī)的工作原理是將氧氣和推進(jìn)劑注入一端開放,、另一端關(guān)閉的長筒中。一旦這些管道被填滿,，其填充物被點燃,，導(dǎo)致燃料燃燒并迅速過渡到爆炸。這種沖擊波的壓力可以以高達(dá)10馬赫的速度傳播,，將排氣推到管道出口外,，產(chǎn)生推力,。

脈沖噴氣發(fā)動機(jī)的一個主要優(yōu)勢是，它們可以在足夠高的壓力下提升燃料和氧化劑,，不需要渦輪泵就能發(fā)揮作用,。相比之下，典型的火箭發(fā)動機(jī)依靠復(fù)雜,、昂貴的渦輪泵將燃料和氧化劑以足夠高的壓力推入一個腔室,，以避免其被吹回外面。

然而,，正如Integza公司發(fā)現(xiàn)的那樣,，脈沖噴氣機(jī)也可能非常嘈雜，使其不適合為載人飛行提供動力,，而且比內(nèi)燃機(jī)的能源效率低,。因此，這種推進(jìn)系統(tǒng)更常用于熱能轉(zhuǎn)換或為輕型無線電控制飛機(jī)提供動力,，而不是用于提供噴氣推力,。

△Integza開發(fā)的帶有3D打印腔體的初始發(fā)動機(jī)原型。照片來自Integza

Integza的3D打印原型

正如Integza在他的視頻中解釋的那樣,，脈沖噴氣發(fā)動機(jī)的特點是巧妙的幾何形狀,，它創(chuàng)造了一個空氣自吸的循環(huán)，與燃料混合并再次被點燃,，但這并不能實現(xiàn)持續(xù)的推力,。為了產(chǎn)生更大的動力，這位博主認(rèn)為最好是在這種類型的發(fā)動機(jī)上使用爆轟輔助,，他使用Prusa SL1S 3D打印機(jī)測試了這一理論,。

利用這套打印系統(tǒng)和Siraya Tech樹脂，Integza最初3D打印了一個燃燒室,，連接到一個長的丙烯酸管以及空氣和燃料閥門,。他表示，通過Arduino控制器可以操作高壓發(fā)生器被點燃,，但并不確定這種設(shè)置是否會產(chǎn)生爆震,。因此，為了給他的發(fā)動機(jī)提供更多動力,，Integza采用了向其注入純氧的方法,。

這使他能夠達(dá)到每秒80米的輸出，足以在一張紙上打一個洞,，并使氣球爆炸,。然而，這位YouTuber并不滿足于這個推力水平,，他還進(jìn)一步用金屬加工了另一個原型,，他說這個原型能夠產(chǎn)生純凈和一致的爆炸沖擊力,，同時實現(xiàn)每秒10個脈沖的速度。

當(dāng)把發(fā)動機(jī)放在軌道上時,，它也被證明能夠推動一個平臺前進(jìn),，因此Integza把他的原型描述為 "探索爆轟驅(qū)動的一個好方法"。盡管如此,，Integza也認(rèn)為他的設(shè)計由于使用了脈沖流而存在缺陷,，因此他現(xiàn)在正在開發(fā)一種旋轉(zhuǎn)引爆發(fā)動機(jī)，這種發(fā)動機(jī)允許一個或多個引爆點在一個環(huán)形通道上連續(xù)行駛,。

這些發(fā)動機(jī)的較大功率輸出使它們比傳統(tǒng)的基于脈沖的替代品更適合于車輛推進(jìn),，而這位YouTuber現(xiàn)在已經(jīng)承諾在他的下一個視頻中制作自己的發(fā)動機(jī)。同時,，Integza已經(jīng)提供了他的噴氣發(fā)動機(jī)原型的3D模型設(shè)計文件供免費下載,，使那些有勇氣的人能夠在家里嘗試3D打印一個。

△測試期間,，Integza的金屬原型安裝在軌道上的平臺上,。照片來自Integza。

像Integza這樣的內(nèi)容創(chuàng)作者為各地的創(chuàng)客提供了一種可獲得的方式,，以了解更多關(guān)于3D打印以及如何以創(chuàng)新和令人興奮的方式部署該技術(shù),。2021年8月，Integza自己開發(fā)了一個3D打印引擎,，其靈感來自于納粹的設(shè)計,，由揮發(fā)性化學(xué)反應(yīng)而非普通燃料提供動力。

最近,，YouTube博主AkakiKuumeri也開發(fā)了一個3D打印的PS5控制器適配器,，使用戶可以單手玩游戲。這位內(nèi)容創(chuàng)作者現(xiàn)在正在開發(fā)一個游戲控制器的3D打印部件庫,，該資源庫迎合了非標(biāo)準(zhǔn)的手部姿勢,，使玩視頻游戲更加方便。