脈沖噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是一種無(wú)閥發(fā)動(dòng)機(jī)，其燃料在被一系列脈沖點(diǎn)燃之前被注入管道，已經(jīng)存在了一個(gè)多世紀(jì)，但它們往往發(fā)出較低的比沖。因此，這些輕量級(jí)的推進(jìn)系統(tǒng)可以被應(yīng)用到很少移動(dòng)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?cè)谲?chē)輛推力方面的應(yīng)用潛力。

2022年8月31日，為了解決這個(gè)問(wèn)題，國(guó)外YouTube博主Integza已經(jīng)采用3D打印開(kāi)發(fā)了一個(gè)能夠連續(xù)點(diǎn)火的無(wú)閥發(fā)動(dòng)機(jī)。利用這項(xiàng)技術(shù)，這位博主建立造了自己的脈沖噴氣機(jī)，其特點(diǎn)是燃燒室配有打印的燃料和氧氣進(jìn)氣閥，在這個(gè)原型的基礎(chǔ)上，他又提出了一個(gè)升級(jí)的金屬機(jī)版本，它可以達(dá)到每秒十個(gè)脈沖。Integza表示，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)不是他造過(guò)的最快的發(fā)動(dòng)機(jī)，但有了更好的閥門(mén)，它應(yīng)該做得更好。提及以后的計(jì)劃，這位YouTuber補(bǔ)充說(shuō)，如果他能找到一種方法，他會(huì)建造一個(gè)使用爆震的連續(xù)流動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)，這樣產(chǎn)生的推力將是瘋狂的?？紤]到這一點(diǎn)，Integza透露，他現(xiàn)在正在研究一種旋轉(zhuǎn)引爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)，可以產(chǎn)生更大的效率和推力。

爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)是如何工作的？

從本質(zhì)上講，脈沖引爆發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理是將氧氣和推進(jìn)劑注入一端開(kāi)放、另一端關(guān)閉的長(zhǎng)筒中。一旦這些管道被填滿，其填充物被點(diǎn)燃，導(dǎo)致燃料燃燒并迅速過(guò)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(dòng)機(jī)的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)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(dòng)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(gè)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(dòng)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?yàn)檩p型無(wú)線電控制飛機(jī)提供動(dòng)力，而不是用于提供噴氣推力。

△Integza開(kāi)發(fā)的帶有3D打印腔體的初始發(fā)動(dòng)機(jī)原型。照片來(lái)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(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是巧妙的幾何形狀，它創(chuàng)造了一個(gè)空氣自吸的循環(huán)，與燃料混合并再次被點(diǎn)燃，但這并不能實(shí)現(xiàn)持續(xù)的推力。為了產(chǎn)生更大的動(dòng)力，這位博主認(rèn)為最好是在這種類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)上使用爆轟輔助，他使用Prusa SL1S 3D打印機(jī)測(cè)試了這一理論。

利用這套打印系統(tǒng)和Siraya Tech樹(shù)脂，Integza最初3D打印了一個(gè)燃燒室，連接到一個(gè)長(zhǎng)的丙烯酸管以及空氣和燃料閥門(mén)。他表示，通過(guò)Arduino控制器可以操作高壓發(fā)生器被點(diǎn)燃，但并不確定這種設(shè)置是否會(huì)產(chǎn)生爆震。因此，為了給他的發(fā)動(dòng)機(jī)提供更多動(dòng)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(gè)洞，并使氣球爆炸。然而，這位YouTuber并不滿足于這個(gè)推力水平，他還進(jìn)一步用金屬加工了另一個(gè)原型，他說(shuō)這個(gè)原型能夠產(chǎn)生純凈和一致的爆炸沖擊力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)每秒10個(gè)脈沖的速度。當(dāng)把發(fā)動(dòng)機(jī)放在軌道上時(shí)，它也被證明能夠推動(dòng)一個(gè)平臺(tái)前進(jìn)，因此Integza把他的原型描述為 "探索爆轟驅(qū)動(dòng)的一個(gè)好方法"。盡管如此，Integza也認(rèn)為他的設(shè)計(jì)由于使用了脈沖流而存在缺陷，因此他現(xiàn)在正在開(kāi)發(fā)一種旋轉(zhuǎn)引爆發(fā)動(dòng)機(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)允許一個(gè)或多個(gè)引爆點(diǎn)在一個(gè)環(huán)形通道上連續(xù)行駛。這些發(fā)動(dòng)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(chē)輛推進(jìn)，而這位YouTuber現(xiàn)在已經(jīng)承諾在他的下一個(gè)視頻中制作自己的發(fā)動(dòng)機(jī)。同時(shí)，Integza已經(jīng)提供了他的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)原型的3D模型設(shè)計(jì)文件供免費(fèi)下載，使那些有勇氣的人能夠在家里嘗試3D打印一個(gè)。

△測(cè)試期間，Integza的金屬原型安裝在軌道上的平臺(tái)上。照片來(lái)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(kāi)發(fā)了一個(gè)3D打印引擎，其靈感來(lái)自于納粹的設(shè)計(jì)，由揮發(fā)性化學(xué)反應(yīng)而非普通燃料提供動(dòng)力。

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

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