國外動手達人開發(fā)出樹脂3D打印的脈沖噴氣發(fā)動機功能原型

脈沖噴氣發(fā)動機是一種無閥發(fā)動機,，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,，但它們往往發(fā)出較低的比沖,。因此,，這些輕量級的推進系統(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，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,。利用這項技術(shù),，這位博主建立造了自己的脈沖噴氣機，其特點是燃燒室配有打印的燃料和氧氣進氣閥,，在這個原型的基礎(chǔ)上,，他又提出了一個升級的金屬機版本，它可以達到每秒十個脈沖,。

Integza表示,，這臺發(fā)動機不是他造過的最快的發(fā)動機，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，這樣產(chǎn)生的推力將是瘋狂的,�,？紤]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,，可以產(chǎn)生更大的效率和推力。

爆轟發(fā)動機是如何工作的,？

從本質(zhì)上講,，脈沖引爆發(fā)動機的工作原理是將氧氣和推進劑注入一端開放、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)燃機的能源效率低。因此,，這種推進系統(tǒng)更常用于熱能轉(zhuǎn)換或為輕型無線電控制飛機提供動力,，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,，這位博主認為最好是在這種類型的發(fā)動機上使用爆轟輔助,，他使用Prusa SL1S 3D打印機測試了這一理論。

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)動機放在軌道上時，它也被證明能夠推動一個平臺前進,，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,，這種發(fā)動機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,，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,。同時，Integza已經(jīng)提供了他的噴氣發(fā)動機原型的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準的手部姿勢,，使玩視頻游戲更加方便,。