Один из самых простых реактивных двигателей это пульсирующий ПуВРД. Он не содержит двигающихся частей. Можно сказать, что он состоит только из корпуса.
Принцип работы состоит из 4 этапов:
Разряжение воздуха во внутреннем объеме
Набор горючего и воздуха для создания рабочей смеси
Зажигание горючей смеси
Повышение давления и создание реактивной струи. Из-за большей длины рабочей трубы, создается разряжение в меньшей топливной трубе и рабочей камере (переходим на 1 этап).
Почему 3D-печать металлом?
Конструкция двигателя достаточно проста, его можно сделать собственными руками и он будет работать, ну как работать - жужжать. КПД двигателя сильно зависит от формы и качества сварки двигателя, особенно в местах подвода топлива.
Повторяемый процесс производства при помощи 3D-печати металлом позволяет гарантировать характеристики для каждого двигателя в серии. Стабильность характеристик также упрощает настройку системы управления и тестирование двигателей.
3D-печать металлом позволяет делать очень тонкие стенки, возможно с усилителями, для достижения максимально легкого веса при сохранении механической прочности.
Какие еще сложности у традиционного производственного процесса
Реактивные двигатели всегда связаны с большими температурами - поэтому для изготовления жаровой камеры применяют жаропрочные сплавы. В классическом подходе двигатель сваривается из нескольких частей листовых деталей и труб. Отсутствие на рынке большого сортамента из жаропрочных сплавов ограничивает возможности дизайна двигателя, что может сильно снизить КПД и увеличить вес изделия.
Применение 3D-печати металлом снимает эти ограничения. Все детали печатаются из порошка, не важно какой они формы или какого сечения. 3D-печать позволяет применять жаропрочные сплавы для всего изделия, в том числе сплавы новых поколений.
Двигатель изготовлен из 3х частей, которые собираются на защелках и хомутах. Это позволяет оперативно изменить конфигурацию двигателя и уменьшает габаритные размеры при транспортировке.
Итеративный дизайн. Эксперименты
3D-печать позволяет поэкспериментировать с формой и конфигурацией двигателя в том числе камеры сгорания. Это позволяет повысить КПД двигателя за счет правильно настроенных потоков. Применение 3D-печати металлом раскрывает возможности итеративного подхода к проектированию, что значительно ускоряет процесс разработки. Также возможно применение генетических методов оптимизации моделей - когда одновременно создается несколько вариаций изделия, проводят испытания на стендах, и по результатам создаются новые вариации из комбинации лучших вариантов.