国外动手达人开发出树脂3D打印的脉冲喷气发动机功能原型

脉冲喷气发动机是一种无阀发动机，其燃料在被一系列脉冲点燃之前被注入管道，已经存在了一个多世纪，但它们往往发出较低的比冲。因此，这些轻量级的推进系统可以被应用到很少移动或静态的部件上，使它们易于维护，但它们的低效率继续限制了它们在车辆推力方面的应用潜力。

2022年8月31日，南极熊获悉，为了解决这个问题，国外YouTube博主Integza已经采用3D打印开发了一个能够连续点火的无阀发动机。利用这项技术，这位博主建立造了自己的脉冲喷气机，其特点是燃烧室配有打印的燃料和氧气进气阀，在这个原型的基础上，他又提出了一个升级的金属机版本，它可以达到每秒十个脉冲。

Integza表示，这台发动机不是他造过的最快的发动机，但有了更好的阀门，它应该做得更好。提及以后的计划，这位YouTuber补充说，如果他能找到一种方法，他会建造一个使用爆震的连续流动的发动机，这样产生的推力将是疯狂的。考虑到这一点，Integza透露，他现在正在研究一种旋转引爆轰发动机，可以产生更大的效率和推力。

爆轰发动机是如何工作的？

从本质上讲，脉冲引爆发动机的工作原理是将氧气和推进剂注入一端开放、另一端关闭的长筒中。一旦这些管道被填满，其填充物被点燃，导致燃料燃烧并迅速过渡到爆炸。这种冲击波的压力可以以高达10马赫的速度传播，将排气推到管道出口外，产生推力。

脉冲喷气发动机的一个主要优势是，它们可以在足够高的压力下提升燃料和氧化剂，不需要涡轮泵就能发挥作用。相比之下，典型的火箭发动机依靠复杂、昂贵的涡轮泵将燃料和氧化剂以足够高的压力推入一个腔室，以避免其被吹回外面。

然而，正如Integza公司发现的那样，脉冲喷气机也可能非常嘈杂，使其不适合为载人飞行提供动力，而且比内燃机的能源效率低。因此，这种推进系统更常用于热能转换或为轻型无线电控制飞机提供动力，而不是用于提供喷气推力。

△Integza开发的带有3D打印腔体的初始发动机原型。照片来自Integza

Integza的3D打印原型

正如Integza在他的视频中解释的那样，脉冲喷气发动机的特点是巧妙的几何形状，它创造了一个空气自吸的循环，与燃料混合并再次被点燃，但这并不能实现持续的推力。为了产生更大的动力，这位博主认为最好是在这种类型的发动机上使用爆轰辅助，他使用Prusa SL1S 3D打印机测试了这一理论。

利用这套打印系统和Siraya Tech树脂，Integza最初3D打印了一个燃烧室，连接到一个长的丙烯酸管以及空气和燃料阀门。他表示，通过Arduino控制器可以操作高压发生器被点燃，但并不确定这种设置是否会产生爆震。因此，为了给他的发动机提供更多动力，Integza采用了向其注入纯氧的方法。

这使他能够达到每秒80米的输出，足以在一张纸上打一个洞，并使气球爆炸。然而，这位YouTuber并不满足于这个推力水平，他还进一步用金属加工了另一个原型，他说这个原型能够产生纯净和一致的爆炸冲击力，同时实现每秒10个脉冲的速度。

当把发动机放在轨道上时，它也被证明能够推动一个平台前进，因此Integza把他的原型描述为 "探索爆轰驱动的一个好方法"。尽管如此，Integza也认为他的设计由于使用了脉冲流而存在缺陷，因此他现在正在开发一种旋转引爆发动机，这种发动机允许一个或多个引爆点在一个环形通道上连续行驶。

这些发动机的较大功率输出使它们比传统的基于脉冲的替代品更适合于车辆推进，而这位YouTuber现在已经承诺在他的下一个视频中制作自己的发动机。同时，Integza已经提供了他的喷气发动机原型的3D模型设计文件供免费下载，使那些有勇气的人能够在家里尝试3D打印一个。

△测试期间，Integza的金属原型安装在轨道上的平台上。照片来自Integza。

像Integza这样的内容创作者为各地的创客提供了一种可获得的方式，以了解更多关于3D打印以及如何以创新和令人兴奋的方式部署该技术。2021年8月，Integza自己开发了一个3D打印引擎，其灵感来自于纳粹的设计，由挥发性化学反应而非普通燃料提供动力。

最近，YouTube博主AkakiKuumeri也开发了一个3D打印的PS5控制器适配器，使用户可以单手玩游戏。这位内容创作者现在正在开发一个游戏控制器的3D打印部件库，该资源库迎合了非标准的手部姿势，使玩视频游戏更加方便。