脉动喷气发动机

近十余年来，喷气航空事业的发展日新月异。随着空气动力学的发展，喷气发动机得到不断的改进。喷气发动机的理论已成为一门独立的科学。虽然还比较年青，但已取得世界各国科学界人士广泛的重视。螺旋桨发动机的霸权时代已是一去不复返了。

喷气发动机的主要工作原理，是依据牛顿的运动定律。燃料在发动机内燃烧所发出的热能，直接用来变成气流动能，它的反作用力就成为有用的推力。

喷气发动机可以分成两类：1.火箭发动机。它本身携带氧化剂及燃料。最近苏联发射的人造行星的发动机就属于这一类型。2.空气喷气式发动机。它本身只带有燃料，而氧气却是在周围空气中取得。它们可以分做压缩机式和无压缩机式。属于压缩机式有涡轮喷气发动机和涡轮螺桨发动机，属于无压缩机式有冲压式及脉动式空气发动机。

这里我们只来谈谈脉动喷气发动机。

远在1906年俄国工程师兼发明家B.B.卡拉沃金就已经建议，并于1908年制成脉动喷射燃气涡轮，它具有四个燃烧室，每个长3米，每秒钟循环30次。它与近代脉动喷射机相近似。

德国法西斯利用脉动喷气发动机制成V－1型飞弹，于1944年6月13日首次被用来轰炸伦敦，落于伦敦之北约25哩处。同月15日又曾落在伦敦市中心区。

美国则在V－1型飞弹落在英国一月后，才开始进行研究二架破损的脉动喷气发动机，并依据一中文译本而试造成功。

脉动喷气发动机其简单结构如图所示。

它由扩散器(扩压器)、进气活门、燃烧室、文氏管(导流片)，油料喷嘴，中介锥形管、尾喷管等组成。

工作循环过程是：1.起动阶段。利用外面压缩空气起动，起动时压缩空气调节适当，使燃料喷入并具有适当的速度，以利于燃料与空气的适量混合，初期系利用普通火花塞点火燃烧。

2.进气阶段。经点燃后，燃烧内压力向四周传递，使进气门关闭，此时因尾部无阻力，气体即由尾部喷管排出。因燃气被排出，随着气体的惯性，燃烧室内压力逐渐降低，而发生吸气作用，进气活门被打开，放入新鲜空气。而燃料亦因压力不同而喷入燃烧室，新鲜气体经文氏管而与燃料均匀混合。

3.爆炸阶段。新混合气体与残余过浓混合气及未熄的残留燃气混合，并与高热的燃烧室壁相接触，故燃烧自进口处与四壁同时进行。爆炸后压力升高，将进气门关闭，高压气向尾喷管喷出而产生推方。由于排气的惯性，进气活门被打开，新的循环得以继续进行。

其频率为每秒40－50次，工作过程自起动后完全自动进行。

这里需要说明的，燃料在发动机整个工作循环内不断进入燃烧室，但其喷入速度还是变的。这就是说，在膨胀过程末期，燃烧室内气体受惯性影响，低于大气压时，则流速为最大；而在燃烧过程末期，室内压力超过了3公斤/厘米2，这时流速为最小。其次进气活门的被打开，不是由于速度冲压，而是决定于燃烧室内的真空度(冲压式喷气发动机在600－800公里/小时时，速度冲压仅0.1－0.3公斤/厘米2，是很小的)。

脉动喷射机的构造简图

脉动喷气发动机由于构造简单、重量轻，成本低，所以可用在只需一次使用寿命的武器上，例如在V－1型飞弹上便得了应用。它可以使导弹得到400－600公里/小时的速度，并且可以保证200－300公里的航程。在这种用途上，它是优于一切其它型别的航空发动机的。虽然它的耗油量为同功率的螺桨发动机的7倍。但是螺桨发动机构造复杂，价值昂贵，且重量为脉动喷射机的10倍。

脉动式发动机在亚音速时，功率及经济性能远胜过冲压发动机，并可由停机线上起动，这是脉动式发动机的最大特点。

但是由于工作循环是脉动式，所以每个循环的功率及推力较低。单位耗油量很大，约为4.5－5.5公斤/每公斤推力小时，而涡轮发动机的单位耗油量才0.6公斤/每公斤推力小时。

此外，其进气活门易于损坏，工作不可靠，最多工作半小时多一些。所以在航空上未得到广泛的应用。由于其使用性能和经济性能差，不宜用作运输机的发动机。

任何一个航模小组，都有能力制作这样的喷气发动机。

因为脉动式发动机在原地也一样可以工作，因此它本身可以旋转螺旋桨。还在1949年就已制作了并试验过的一架喷气直升机。在旋翼末端处安装了两个小型脉动喷气发动机。飞行时，每个发动机产生了45公斤推力，有效载荷为175公斤(连驾驶员)，续航距离为220公里。可见这个直升机质量相当好，而构造却相当简单，装置起来只需半小时。这说明脉动式发动机还可以得到某些应用。