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楼主: best0816
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我们的涡喷计划,后面才是真正精彩的部分。持续更新中.....

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181
发表于 2017-3-21 14:48 | 只看该作者
给力,感谢楼主分享

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182
 楼主| 发表于 2017-3-21 17:18 | 只看该作者
本帖最后由 best0816 于 2018-12-13 03:25 编辑

各位看官大爷辛苦了,今天再来更新一部分,由于ECU还没有成型,先来更新喷管吧!老规矩,先上图!
下图是导流锥


下图是喷管


下图是组合后的模型



喷管是发动机中能量转换的重要部件,为使发动机燃烧室生成的高温高压气体加速排出,通常采用具有一定开口角度的喷管作为发动机的排气装置。
因为燃气在喷管内还会继续膨胀加速,气流最终高速从喷管排出,产生反作用力,进而发动机得到推力。
喷管的结构分类很多,有固定的扩张、收敛喷管,可调的扩张喷管,矢量喷管,带中心锥体位置可调喷管等等。就微型涡喷而言,我们采用的是固定收敛喷管。


我们从微型涡喷的外观来看,喷管都是入口大出口小。


看到这种外形结构可以让我们联想到,喷管产生推力作用的方法是缩小喷管出口面积,让气流更加高速喷出。


下图为喷管剖面图


以下3行文字说法有部分错误,感谢有朋友指出,为了不误导大家,下面的原文没有修改,更正在后面给出。由于通过涡轮的燃气流速相当快,在涡轮段燃气并没有完全膨胀。就微型涡喷而言,为了避免推力损失,我们尽量让燃气在喷管内达到完全膨胀。从结构上可以看出,喷管内的流道实际上是由喷管和导流锥共同组成的一个扩张型通道。但扩张角度过大会使燃气过度膨胀,会导致附面层相互作用,造成推力严重损失。


应该更正为:设计初期仿真的时候着重关注了燃气在喷管出口是否完全膨胀,忽略了喷口截面积的大小的问题。根据F=wc,流量不变速度增加推力增加,在亚音速状态收敛喷管可以提高喷气速度。应该是要把导流锥向后移动一段距离来调节出口截面积才正确(如最后一张图)。后来试验的时候换了好几个不同长度的喷管和导流锥来调整燃气在涡轮和喷管的膨胀比的分配,从而调整压气机和涡轮的共同工作点。但一直没有发现原来的设计有问题,非常感谢朋友的提醒!




下面来看看仿真结果
下图为温度 单位:开尔文


下图为压力 单位:帕


喷管的设计就简单介绍到这里。这段时间整体部件设计完成后,我们还完善了机内各种细节设计。
包括:
各种管路走线。
点火方式选择。
热电偶选型。
油泵的类型选择,确定流量需求。油泵电机的类型,功率计算。驱动控制电路等。
起动电机功率计算,转速、扭矩要求,位置安排,驱动控制电路等。
转速传感器的选型等等一系列工作。


接下来的工作就是通过一一实验,验证以上附属装置的设计和思路是否正确。完成后肯定会出现需要修改的地方,修改后再实验,再修改再实验达到设计目标为止。
我会把实验过程中的一些有意思的事情记录下来,与大家分享!
待所有实验工作完成后,预计在4月底出工程图,5月开始机械加工部分的工作。
今天就写到这里吧!
下图为整机装配图。





183
 楼主| 发表于 2017-3-22 11:52 | 只看该作者
sdxds 发表于 2017-3-19 13:15
忠告楼主,以你目前的思路无法制作出有用的涡喷!!!
涡喷制作虽然在国内业余爱好者中成功范例不多,但并 ...

请问什么是“更重要的事”?
制作涡喷成功的帖子确实很多,但都是按照图纸严谨的加工,零件为什么要那样设计,制作的朋友不一定都知道。
据我所知,小涡喷发动机从设计开始就严格按照科学的方法计算,分析,实验。遵循大发动机的研发流程来设计的帖子这是第一个。虽然我不敢说我和小伙伴很懂喷气发动机,但是涉及的知识点结合实际的设计工作拿来跟大家分享也不错嘛! 只是论坛发帖不可能做到一个螺丝的形状和材料都一一分析说明,我们不可能有那么多时间把大量的公式和计算过程一一展示出来。
我不知道发帖哪里做错了。



184
发表于 2017-3-22 12:57 | 只看该作者
持续关注中
185
发表于 2017-3-22 19:32 | 只看该作者
best0816 发表于 2017-3-22 11:52
请问什么是“更重要的事”?
制作涡喷成功的帖子确实很多,但都是按照图纸严谨的加工,零件为什么要那 ...

任何一台现代涡喷都是通过大量的实验-改进-实验再改进而成功的,也因此会耗费巨额科研经费。对一个现代涡喷项目来说设计虽然是基础工作,但在流体力学和空气动力学方面并没有出现突破性进步的情况下,这项基础工作就显得不那么重要了。因为不仅是专业人员,就是普通爱好者也懂这些基本原理。作为制作微型涡喷类精华贴,您知道大家关心的是如何制作涡喷零部件而不是在软件上仿真和重新设计,这无异于纸上谈兵。可以说,通过对你发帖的内容和对你基础理论的观察,我并不认为你更多的掌握了别人没有掌握的东西。因此,你依据这些东西和方法设计出来的新涡喷最多只能和现成的图纸一样,多数情况下您的设计可能达不到现有图纸的设计水平,毕竟现有图纸是经过验证的或者是多次失败才成功的。而您的这种做法即是没有必要也是不会有实质创新的,这种做法正是国内爱好者动手能力不强的根源。另外,看了您刚发的微涡喷剖面图仅仅只能作为示意图,完全按照它的结构来做,一定不会成功。

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发表于 2017-3-22 19:44 | 只看该作者
best0816 发表于 2017-3-22 11:52
请问什么是“更重要的事”?
制作涡喷成功的帖子确实很多,但都是按照图纸严谨的加工,零件为什么要那 ...

任何一台现代涡喷都是通过大量的实验-改进-实验再改进而成功的,也因此会耗费巨额科研经费。对一个现代涡喷项目来说设计虽然是基础工作,但在流体力学和空气动力学方面并没有出现突破性进步的情况下,这项基础工作就显得不那么重要了。因为不仅是专业人员,就是普通爱好者也懂这些基本原理。作为制作微型涡喷类精华贴,您知道大家关心的是如何制作涡喷零部件而不是在软件上仿真和重新设计,这无异于纸上谈兵。可以说,通过对你发帖的内容和对你基础理论的观察,我并不认为你更多的掌握了别人没有掌握的东西。因此,你依据这些东西和方法设计出来的新涡喷最多只能和现成的图纸一样,多数情况下您的设计可能达不到现有图纸的设计水平,毕竟现有图纸是经过验证的或者是多次失败才成功的。而您的这种做法即是没有必要也是不会有实质创新的,这种做法正是国内爱好者动手能力不强的根源。另外,看了您刚发的微涡喷剖面图仅仅只能作为示意图,完全按照它的结构来做,一定不会成功。

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 楼主| 发表于 2017-3-23 00:04 | 只看该作者
sdxds 发表于 2017-3-22 19:32
任何一台现代涡喷都是通过大量的实验-改进-实验再改进而成功的,也因此会耗费巨额科研经费。对一个现代涡 ...

你好朋友,看你的语气,很像之前一个叫liumy的坛友,不过是不是无所谓。
多谢你打这么大一篇。请教一下,剖面图的问题在哪里?
另外,饭一口一口吃,涡喷一步一步来做!该测试的要测试,不急嘛!会来更新制作步骤的,而且都是高清大图,细节丰富。先上几个配件图吧!



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188
发表于 2017-3-23 15:59 | 只看该作者
我不是liumy,也不知道liumy是谁。我只希望51里有真正的高手,只希望中国的涡喷飞模能跻身世界先进行列。
当年,我也是一名名副其实的航模爱好者,从橡皮筋动力,到油机动力、再到脉喷,从线操纵到自由飞、特技飞到像真缩比,都要老老实实的动手、实验,从失败到成功。就连当时风靡欧洲的比例舵机都是自己制作,遥控器从开关功能到4比例通道+2开关通道皆出己手。。。。再后来。。。。全靠购买器材飞行的后来和今天,我和很多老模友毅然退出航模的江湖。我们没有那么多钱去爱好爱好航模,关键是不再有人崇尚完全的自己动手打造。这就是走在岐路上中国航模。很多当年的高手都在吹捧专业器材,那是因为他们需要购买者,但也把年轻一代的爱好者带进了玉米地。坛子里华而不实帖子越来越多,还这么受欢迎这不是悲哀?如果您能如您所说,解决“阻碍我们动手有以下几个大的问题。
1,图纸易得,但全部照图纸精加工的条件不是人人都有。
2,涡喷用瓦斯启动很麻烦,也比较危险。
3,购买商品ECU价格动辄上千,而且还不能保证与自制机器匹配。
4,自制全功能ECU需要的电路,软件知识要求极高。难度不亚于涡喷的制作。
5,动平衡要求比较高DIY很难做。
基于以上原因,本人决定在摸索中前进,尽全力规避以上的难题,把制作的详细步骤和需要购买零件的型号提供给大家。
目的是跟大家共同进步,抛砖引玉。由于工期较长,工作较忙可能更新会比较慢,但是绝不拉稀摆带!
由于网购到货时间和工作时间关系,ECU和涡喷的制作会在整个过程中穿插进行。
     我最初的想法是用最少的钱,最简单的制作方法,能让发动机自己维持工作就是胜利,慢慢的在制作的过程中发现涡喷这个东西要能成功启动和很好的运行,简单的工具和超低的成本是做不出来的,除此以外还需要有多种学科的知识以及各种仿真实验的能力。要不然做出来的就是一堆废铁,或者长时间的走弯路。
     在制作期间有其他小伙伴加入进来,而他们所做的都是我无法完成的工作。涉及到非常专业的气动,热力,数字电路等等。所以随着工作的推进,我会尽力做好记录工作,分享期间的经验与教训,开心与苦恼。希望能坚持完成这个艰难的计划。”
这才是大家急需的,我看,您跑偏了吧?您还是告诉那些不具备按图纸精加工条件的模友如何按您设计的图纸做出涡轮、扩压器、涡轮静子、燃烧室,如何解决不用瓦斯启动、如何做出适合飞行需要的ECU。。。。。这才是重点。
189
发表于 2017-3-24 19:14 | 只看该作者
楼上“大爷”说话有点意思,有点老司机的意思,(估计年纪比我大,所以尊你大爷)
不嫌弃的话交个朋友,交流交流,

190
发表于 2017-3-24 21:38 | 只看该作者
本帖最后由 sdxds 于 2017-3-24 21:42 编辑
kingM 发表于 2017-3-24 19:14
楼上“大爷”说话有点意思,有点老司机的意思,(估计年纪比我大,所以尊你大爷)
不嫌弃的话交个朋友,交 ...

欢迎交流!还是称呼兄弟好听,我一直反对假把式。真的希望51模友从制作一根缝衣针开始交流,而不是从涡喷开始。


191
发表于 2017-3-24 22:11 | 只看该作者
首先,对LZ的努力给予积极的肯定和鼓励
但是,冷水也要泼一些的,基本将LZ的试验过程看了下。
没错,按照LZ现在的路子就是机械结构相似性+头脑风暴式的思考发展过程;但是,涡喷是一个非常严谨的课课题,及时对于微型涡喷来说。
不错,微型涡喷可以被“粗加工”的制造出来,甚至上机飞行,但“粗加工”也有不同的方式,一种是系统的发动机设计+较低的加工水平,发动机主要性能的影响均会收到加工精度、包括一次次设计试验的参数修改调整。但我不得不说的是,即使是微型涡喷DIY的始祖FD364也比LZ的发动机经历的相对系统的计算和设计,要知道,FD3 64的推力只有2.5kg,也没有ECU.甚至涡轮是通过手工的方法弯折制作的,不像后期的KJ66使用精铸的涡轮。但燃烧室等设计要科学的多,我们做涡喷不是简单的“液化气+电吹风”式的喷火组合。
当然,也能看到LZ在机械加工设备这方面非常熟悉,这也是有利的部分,但是相对弱势的就是发动机基本设计知识和理论。
以下是给LZ的几个建议:
1.扎实的理论基础。虽然我们是兴趣爱好DIY涡喷,可能会我不设计涡喷,不需要了解。这是非常严重的过失。涡喷的基本运行方式和原理要清楚,这个不止是结构方面的(我相信LZ应该仔细了解过),而是理论运行上的;例如LZ遇到的选择压气轮和涡轮这些,都会设计到轴功率、涡轮膨胀功等概念,这些设计参数均会影响涡喷前温度、涡轮后温度,气流量等,对应更加具体的,可能就是涡轮的材料和燃烧室的结构。
这方面资料,可以去查阅航空高等学校发动机专业的基本教材,在TB上可以找到,在了解这些后,将会有一个系统的了解,之后可以参考FD3 64,KJ66的设计手册,进一步了解。
至少我们通过学习,可以知道关键的把控点,既然是DIY,肯定会有些舍弃,我们要了解关键控制点,首先先熟悉这个东西。所以正确的项目管理思路是技术之外重要的成功因素。
2.先仿制,后改进。永远不要藐视现成品,“现有的都又了,再重新做没意思了”。很多人都会这样想,大错。仿制永远不可耻。任何科技的发展过程,从一般工业到航天工业的发展过程,历来都是先仿制,后改进。仿制最大的意义是实际操作经验,看到的任何一个技术成品只是状态,但是制造、调试它是一个过程,需要的是经验。毫不夸张的说,给LZ一个零件状态的发动机,真正调试好运行起来也要一番过程,会遇到和需要解决很多问题,可想而知现在了。所以,强烈建议LZ按照现有的技术资料和经验相对完整的发动机去试制,而不是LZ现在走的“自行设计+制造”的过程。国内真正能将KJ66做出来的DIY,也没几个,大部分都成了喷灯和一堆废铁了。
3.多利用现成品
多利用现成零件,不要尝试自己去制造每一个零件。非标的零件本来就有很多不可控因素,更多的利用成品零件。但是要识别出关键的控制点。例如涡轮、轴承。这些控制不好,会出严重安全问题的,可不是简单的损失几个钱。做这个东西要先了解它的危险性,例如LZ考虑到动平衡就非常好。涡轮建议根据参考设计直接采购成品铸造轴承,尽量避免自行CNC制造等。甚至直接采购现有的微型涡喷转子也可以。国内有这些厂家。
4.一些加工设备
LZ比较有优势的一点就是加工设备。但例如压气轮,会需要使用五轴加工中心进行修整后才能使用。
5.有用的一些资料
多参考一些设计资料,类似的DIY资料,以这些位置;通过查阅他人的经验帖主要是发现其他人遇到的问题是什么,以便自己有对策。设计资料可以查阅FD3 64和KJ66发动机的设计手册,这个比较经典了,并不过时。可以去Google上查阅资料,要知道,技术宅的利器是Google而不是百度,英文原版资料非常有价值的。
Utube也是很有用的网站,搜Micro Jet,Turbine Diy这些均可以看到很多他人的试制过程资料,让自己有图像上的感官。
最后,祝愿LZ早日成功!
192
发表于 2017-3-24 22:13 | 只看该作者
补充一点,不要担心ECU,ECU反而是最简单的,现在嵌入式这块非常成熟。均可用通过树莓派等一些开发控制器+源码实现。程序的开源源码在Github上都是有的,很大程度上减少了难度。
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 楼主| 发表于 2017-3-25 03:10 | 只看该作者
hawkattack 发表于 2017-3-24 22:11
首先,对LZ的努力给予积极的肯定和鼓励
但是,冷水也要泼一些的,基本将LZ的试验过程看了下。
没错,按照 ...

你好朋友,非常感谢你回复这么大一篇,提出多点建议。我一字一句认真看了两遍,就是打这么多字都值得尊重!但是有个问题我也不解,不知道是不是因为整个帖子篇幅过长,朋友你漏掉了一些。从压汽轮的设计开始,我们有专业涡喷发动机设计人员加入进来,可以说是完全按照大发动机的研发流程,一丝不苟的认真对待每一个细节。我给你举两个例子:通过与现有部分商品机参数对比,考虑加工精度,装配技术等原因的影响,因为我们采用了NASA的翼型扩压器叶片等成熟高效的设计理念,压缩机的效率之高甚至超过了所有能找到的商品机的性能。因为现有商品机为了加工和穿管方便,全部采用楔形叶片,导致无法避免的会增大扩压过程中的流阻损失,造成相比翼型叶片更大的总压损失。再一个就是燃烧室的设计,燃烧室设计要求极高,由于仿真分析技术在一定程度上准确率已经超过实物实验,因为高温高压测量手段本身误差较大,一般的机构都无法准确完成。所以燃烧室模拟设计更是优化了再优化的结果。就纸面性能来看也是佼佼者,这些都在帖子中有说明。不过这些等实物实验了看推力和油耗说话吧!
材料问题会在制作过程中详细说明,包括材料牌号,国内购买方便的高温合金种类,热处理方法等等。
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194
 楼主| 发表于 2017-3-25 03:19 | 只看该作者
hawkattack 发表于 2017-3-24 22:13
补充一点,不要担心ECU,ECU反而是最简单的,现在嵌入式这块非常成熟。均可用通过树莓派等一些开发控制器+ ...

朋友,看来你对软件也比较了解。谢谢你的补充。我们ECU采用通常弹用的控制芯片,FPGA。目前开发难度最大,耗时最久的一种发动机控制单元。缺点不少,但是优点的吸引力是无法抗拒的,拥有极高的稳定性和可靠性,永远不用担心程序跑飞,半路死机。从这里你也可以一窥参与设计人员的背景了!
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195
发表于 2017-3-25 10:16 | 只看该作者
期待大作!!!!!!!!!!!!
196
发表于 2017-3-25 18:28 | 只看该作者
sdxds 发表于 2017-3-23 15:59
我不是liumy,也不知道liumy是谁。我只希望51里有真正的高手,只希望中国的涡喷飞模能跻身世界先进行列。
...

我相信您的出发点是好的。
但是lz从头到尾都是说用此文来记录他们团队开发涡喷的过程,而不是说此文是制作涡喷的教程,何来带偏?
再说我相信模友们都有自己的判断力,而不是说不考虑自己的实力盲目照抄,觉得lz的文章有帮助就多学,没干货就不看,更不会跑偏啦,对不对?

197
发表于 2017-3-25 22:17 | 只看该作者
hfofhf 发表于 2017-3-25 18:28
我相信您的出发点是好的。
但是lz从头到尾都是说用此文来记录他们团队开发涡喷的过程,而不是说此文是制 ...

您没看懂我在说什么。

198
 楼主| 发表于 2017-3-28 01:15 | 只看该作者
太晚了 有时间我来回复!
先贴一张定做的热电偶疲劳测试。直径3个规格,长度两种共6根。
测试很简单。
保持700摄氏度,工作2小时。冷却后再加热到700摄氏度,工作两小时,如此循环25次。完毕后读数精度误差不大于5%,就算合格。


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199
发表于 2017-3-28 10:52 | 只看该作者
牛逼,大神收人不?

200
发表于 2017-3-28 23:18 | 只看该作者
LZ是要开启全民DIY涡喷的时代啊,哈哈
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