叶轮。绘图、说明

叶轮。给建模者的建议

配备活塞发动机的飞机数量逐年减少。喷气发动机重量轻、经济，使用的燃料比汽油便宜，甚至正在取代农业航空中的活塞发动机。但“活塞时代”在任何飞机建模比赛中仍然占据主导地位。在跑道上，您会看到精心制作的 Ilya Muromets、Nieuport、I-15、Yak-3 的复制品……不要只是尝试寻找喷气式飞机的模型 - 快速现代机器建模的时代尚未到来。其原因是缺乏喷气微型发动机，或者至少是它们的模仿者：带叶轮的活塞发动机。不幸的是，建模者多次尝试制造准喷气发动机都没有成功 - 通常，这些设备的效率极低，并且无法产生模型稳定飞行所需的推力。

更成功的叶轮版本是由苏联飞机建模专家、高尔基居民 P.P. Smirnov 建造的。采用“十cc”发动机，其自重为830克的两级风扇可产生2,25公斤/秒的推力。这不仅足以满足绳索模型的飞行，也足以满足无线电控制复制模型的飞行。

我们邀请本刊读者共同参与打造优化设计的准喷气发动机的工作，谈论自主开发的设计，分享想法和想法。最好的技术解决方案将被公布。

在设计叶轮时，我面临着以最小的风扇直径获得最大推力（从而实现螺旋桨的最大效率）的任务。事实证明，这只有在使用两级叶轮时才可能实现。第一级和第二级的刀片位于矫直机刀片之间的环形通道中。

首先，气流进入入口导叶——一个环形通道，其中有 11 个径向异型叶片。它们中的每一个都与气流方向成 15° 角，这样就可以沿转子的旋转方向扭转气流。这降低了相对于第一级叶轮的转子叶片的流速。

经过第一个风机后，空气进入中间矫直器。与入口不同，它具有更多数量的叶片（22），其弦平行于通道轴线。然后气流进入第二级，加速并通过出口矫直器。后者的设计与入口类似，具有相同数量的叶片，但它们的安装角度相反 - 这是均衡流量所必需的。然后空气冲进接收器——大部分高速通过喷嘴，一部分流过发动机气缸盖，对其进行冷却。

叶轮部件由密度为 1,78 g/cm56 的镁合金制成 - 这使得创建重量相对较轻的设计成为可能。那些打算重复我的准喷气发动机的人应该考虑到镁非常容易氧化，因此它的所有部件都必须氧化，然后进行喷漆和抛光。我建议使用带有 EP-XNUMX 初步底漆的聚氨酯和五邻苯二甲酸瓷漆，因为其他涂料会溶解于甲醇。

非常简要地介绍了设计特点。叶轮的“十立方体”辉光发动机安装在框架上，框架是出口导向叶片的一部分。两个转子的轮毂和机头旋转器被拉在一起形成一个整体，并用螺柱拧入电机轴。该块的前支撑是一个滚动轴承，安装在入口导叶的壳体内。转子的轮毂经过加工，与中间矫直机的外壳之间留有 0,5 毫米的间隙，这使得转子能够自由旋转，同时不会对气流产生过大的阻力。

转子是复合材料，每个转子都由轮毂和十二个叶片组装而成。在用于固定后者的轮毂中，钻有 12 个等距的径向孔。叶片具有相当复杂的轮廓——每个叶片的截面具有可变的弦、厚度，此外，叶片的端部相对于弦等于21毫米的截面是扭曲的。为了更准确地将叶片与转子轮毂对齐，我使用了一个简单的模板。在这两个风扇上，叶片安装的角度与旋转平面（相对于弦）相同，即 41°9'。

P. Smirnov 设计的叶轮（点击放大）：1 - 入口导叶 (MA-8)、2 - 弓形旋转器 (MA-8)、3 - 锥形衬套 (St. 45)、4 - 螺纹螺柱 (30HGSA) , 5 - 卷曲螺母 (St. 45), 6 - 轴承 (12x24x6 mm), 7 - 第一级风扇轮毂 (MA-8), 8 - 中间导叶壳 (MA-8), 9 - 第二级风扇轮毂 ( MA -8), 10 - 风扇叶片 (MA-8), 11 - 出口导向叶片 (MA-8), 12 - 接收器的外部整流罩（玻璃纤维和环氧树脂）, 13 - 接收器的内部整流罩（玻璃纤维和环氧树脂）树脂），14 - 锥形衬套（St. 45），15 - 夹子（ML-2），16 - 出口矫直器外壳（MA-8），17 - 中间矫直器（MA-8），18 - 间隔衬套（30KhGSA），T6X0,5毫米），19-进口导叶外壳（MA-8），20-螺钉M3，21-螺母（MA-8），22-螺钉M1，23-发动机。

最终组装后，转子在车床上加工，使每个转子的外径为 98 毫米 - 这在壳体和风扇叶片之间提供了 0,25 毫米的环形间隙。最后，考虑到高惯性负载，转子的平衡必须非常小心。

在为您的发动机开发设计时，请注意，风扇叶片的指示安装角度是根据其旋转频率选择的（特别是我的发动机，转速为 14 rpm），而推力为最大。如果您的发动机速度较低（或较高），则必须增加（或减少）叶片的安装角度。

接收器的内壳和外壳由玻璃纤维和环氧树脂粘合而成。最好将它们模制在用木头雕刻而成的心轴上，并用镶木地板胶泥预先润滑。绘制壳体轮廓时，请注意接收器出口处喷嘴的面积应为叶轮环形通道面积的75-100%。将接收器元件固定在外壳上 - “电子”镁合金夹。外壳上切有一个 8 毫米宽的孔，空气通过该孔进入以冷却发动机。

通道的所有内表面都必须抛光，这会显着提高叶轮的效率，从而提高推力。

为了接触火花塞电极，在整流罩上切一个 Ø 10 mm 的孔。化油器针和发动机速度控制杆超出叶轮轮廓。

从弓形旋转器的侧面看，转子的旋转方向为逆时针方向。需要使用启动器来启动发动机，该启动器的轴具有带内锥体的橡胶喷嘴的技巧。启动后，要小心——叶轮通过入口导叶非常强烈地吸入空气。

总之，为那些想要制作类似设备的人提供一些建议。您不应该对准喷气发动机的某些“过于复杂”感到困惑。这是因为我的设计应该提供定制的可能性 - 改变风扇叶片的安装角度、型材的选择和矫直叶片的安装角度。一旦与发动机转速匹配，许多设计元素可以使用合成树脂成型以及玻璃和碳纤维成型等先进制造技术大大简化。因此，特别是，您可以制作风扇叶片甚至整个风扇。一般来说，有一些东西会让经验丰富的建模者感到头疼。

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