کاربرد استیل در تولید موتور جت

[metallurgy12]

​

​

مقدمه​

موتور پالس جت یک دستگاه فوق‌العاده ساده و متشکل از یک لوله توخالی از جنس ورق استیل 321 می باشد که با سوزاندن سوخت در پالس‌های سریع و متوالی، نیروی رانش را تولید می‌کند. این طراحی بسیار ابتدایی و مناسب بودن قیمت ورق استیل 321، ساخت موتور پالس جت را برای آماتورها نیز آسان و ارزان می کند و فقط به مهارت ها و تجهیزات اولیه نیاز دارد. موتورهای پالس جت در بین علاقه مندان به هواپیماها محبوبیت خاصی پیدا کرده اند. با توجه به اینکه موتورهای پالس جت به طور مداوم در معرض سایش و برخورد ذرات قرار دارند، در ساخت بدنه آنها از مواد با آماده سازی سطحی غیر صیقلی نظیر ورق استیل مات استفاده می کنند.
​

طرح های مختلف موتور پالس جت​

استفاده از ورق استیل 321 با سطح پایانی مناسب (ورق استیل مات) جایگاه تثبیت شده ای را در ساخت موتورهای پالس جت بدست آورده است. به دلیل مناسب بودن کیفیت و قیمت ورق استیل 321، طراحان تمایلی به جایگزینی این مواد با مواد دیگر ندارند و بیشتر علاقه مند هستند تا تمرکز خود را بر بهبود عملکرد و راندمان موتور پالس جت معطوف دارند. به طور کل دو طرح متمایز موتور پالس جت وجود دارد. برخی از موتورها برای تنظیم جریان هوا به مجموعه ای از دریچه های ورودی یک طرفه تکیه می کنند و دسته دوم موتور پالس جت بدون سوپاپ هستند که اصلاً قسمت متحرک ندارد و در عوض برای تنظیم جریان هوا به شکل و هندسه موتور متکی هستند. با این حال، هر دو طرح از اصول یکسانی بهره می برند و به یک روش عمل می کنند. سوخت مشتعل شده در محفظه احتراق به صورت انفجاری منبسط می شود و از اگزوز باریک عبور می کند. نیروی آن اگزوز نیروی رانشی را ایجاد می کند و موتور را به جلو هدایت می کند.
​

​

سیکل کاری موتور پالس جت
در نگاه اول، به نظر می رسد که سوخت در محفظه منفجر می شود، موتور کمی به جلو خم می شود، و تمام می شود، اما این انفجار تنها اولین مرحله از چرخه احتراق است. با دمیدن اگزوز، فشار در محفظه احتراق کاهش می یابد. اینرسی جریان هوا را حتی پس از کاهش فشار به زیر فشار هوای اطراف حفظ می‌کند و فشار کم در محفظه باعث می‌شود هوای تازه و سوخت به داخل لوله کشیده شود. اینجا جایی است که هوا و سوخت مشتعل می‌شوند و فرآیند دوباره آغاز می‌شود. در موتورهای بزرگ، این چرخه 45 بار در ثانیه تکمیل می شود، اما یک موتور پالس جت کوچک ممکن است 250 بار در ثانیه پالس کند. معمولاً برای راه اندازی موتور به شمع نیاز است، اما پس از احتراق، چرخه به خودی خود ادامه می یابد و نیازی به احتراق بیشتر نیست.
در موتورهای پالس جت سوپاپ دار، سوپاپ های یک طرفه از خروج محصولات سوخت از بخش ورودی جلوگیری می کنند. اما در موتورهای بدون سوپاپ با قرار دادن لوله های ورودی و خروجی در یک جهت این مشکل را بر طرف شده است. هنگام احتراق، اگزوز ممکن است از ورودی منفجر شود، اما با کاهش فشار، هوا از طریق لوله ورودی کوتاه‌تر به داخل محفظه احتراق جریان می‌یابد. اینرسی به حفظ این جهت جریان کمک می کند و اگزوز در جهت مورد نظر منفجر می شود. موتورهای بدون سوپاپ این مزیت را دارند که بدون هیچ گونه قطعه متحرک کار می کنند و با جلوگیری از آسیب دیدن سوپاپ ها به دلیل پالس زدن سریع و استرس حرارتی، قابل اعتمادتر می شوند.
این موتورها شاید بیشتر با بمب V-1 آلمان در جنگ جهانی دوم مرتبط هستند که به دلیل صدای متمایز موتور به buzzbomb معروف است. پس از جنگ، پیشرفت در فن آوری های توربوجت و موشک به معنای پایان کاربرد نظامی پالس جت بود. در سال‌های بعد، موتورهای پالس جت در هواپیماهای مدل تفریحی، مولدهای مه‌گیر و گرمایش خانه مورد استفاده قرار گرفتند.
​

کاربردهای موتور پالس جت​

از پالس جت ها می توان برای کارهای مختلفی استفاده کرد​

آنها می توانند به عنوان یک وسیله گرمایشی (به عنوان مثال برای گرم کردن آب، یخ زدایی، ...) استفاده شوند. در این نوع کاربرد به پتانسیل کامل خود می رسند (بالاترین بازدهی). آنها را می توان برای راندن یک توربین (مثل توربین تسلا) و برای اهداف حمل و نقل (بدون استفاده از توربین) استفاده کرد. اگرچه موتورهای احتراق داخلی، موتورهای استرلینگ و ... در این زمینه کارآمدتر هستند، اما مزایایی نسبت به آنها دارند.
​

​

​

مزایا و معایب موتور پالس جت​

در مقایسه با موتور احتراق داخلی (موتور استرلینگ)، موتور پالس جت دارای مزایای زیر است:
به دلیل تکنولوژی بسیار پایین؛ آنها را می توان با تعداد کم یا بدون قطعات متحرک ساخت و برخلاف موتور احتراق داخلی، تقریباً می‌توان آن را با هر سوختی (از جمله سوخت‌های چرب، سوخت‌های زیستی، ...) راه اندازی کرد. البته توجه داشته باشید که بسته به سوخت مورد استفاده، اندازه (قطر لوله) و نوع پالس جت ممکن است تغییر کند.
بزرگ ترین عیب موتورهای پالس جت این است که بسیار پر سر و صدا (تا 140 دسی بل) هستند. این مشکل بزرگ باعث می شود دستگاه برای استفاده در وسایل نقلیه سرنشین دار و یا هر وسیله نقلیه ای که در نزدیکی افراد کار می کند نامناسب باشد.​