Реактивный двигатель для любительских проектов. 1 этап

ИДЕЯ ТАКАЯ.

Спроектировать, сделать своими руками и испытать воздушно-реактивный двигатель. Движок, можно будет устанавливать на пилотируемые транспортные средства. Карты, лодки, мото парапланы, легкие самолеты, реактивные ранцы.

Все этапы изготовления снимаем на видео и делаем серию роликов. После успешного пуска двигателя разрабатываем пошаговый гид по его сборке. В итоге получаем готовый движок, видео инструкцию +PDF гид по сборке на русском и английском языках. Видео будет доступно всем зрителям канала Alex Lab. Чертежи и инструкции доступны для спонсоров. Весь проект делаем быстро, за 2 месяца.

Кому нужен двигатель и зачем его делать?

Проект будет интересен любителям экстремальных видов спорта, техно-блогерам и разработчикам летательных аппаратов. Но зачем нужно разрабатывать движок, а не использовать готовый?

Потому что таких не делают. В продаже есть готовые реактивные двигатели. Большие для самолетов и маленькие для радио управляемых моделей. Большие слишком громоздки, дороги и просто не доступны для большинства. У авиамодельных движков недостаточная тяга. И они, кстати, тоже не дешевые. То есть наш двигатель занимает промежуточное положение по габаритам и мощности. А главное, его можно сделать своими руками.

РЕШЕНИЕ!

После безуспешных поисков готового двигателя, я решил сделать его самостоятельно. Это будет воздушно реактивный турбо-компрессорный двигатель на пропане, бензине или керосине. С перспективой добавления водорода в качестве топлива.

Почему именно этот тип двигателя?
Все дело в конечной цели. Двигатель мне нужен для компактного летательного аппарата. В идеале летательного костюма. И похоже, что на текущей ступеньке развития техники - это почти единственный вариант, который способен дать необходимую тягу при относительно небольших габаритах.

Вот краткий обзор альтернативных вариантов двигателей. То есть варианты, которые нам не подходят.

• Схема литий ионный аккумулятор + воздушный винт. Самый распространенный вариант для беспилотников. Все коптеры летают на литий ионках. Первые летающие такси от Uber тоже будут использовать этот вариант в 2020ом. Главный минус - низкая энергетическая плотность литий ионных аккумуляторов - 6 Мдж/кг. Что это значит? Что вес батарей, необходимый для полета слишком велик для проекта сверхлегкого пилотируемого летательного аппарата. И еще один недостаток - воздушный винт. Ни один летательный аппарат с воздушным винтом не сможет преодолеть скорость звука. Этот недостаток относится и к следующим двум вариантам.
• Водородный баллон + топливный элемент + воздушный винт. На этой технологии Skai Global запускает пассажирский мультикоптер в 2020 году.
  Минусы: дорогие и пока труднодоступные топливные элементы. Также нужно специальное оборудование для сжижения водорода, и опять же - воздушный винт. То есть задумка пока не для гаража.
• Двигатель внутреннего сгорания + воздушный винт. Один из самых проработанных вариантов.
  Минусы - воздушный винт и невозможность сделать летательный аппарат меньше кукурузника. То есть для летательного костюма точно не вариант.
• Авиамодельные воздушный реактивный двигатель. Вы видели такие в Ютубе. На них летают Фрэнк Запата, Ричард Браунинг, Ив Росси. У Запаты эти двигатели приделаны к летающей доске, у Браунинга к рукам, у Росси к крылу. Варианты хороши тем, что они работают. Видеоролики получаются просто космическими, также как и цена. От 150 тысяч за один двигатель и таких нужно не меньше 4 штук.
• Ракетный двигатель. Да, мы проработали все варианты. Кстати, не худший вариант для костюма Железного Человека, но есть сложности с точной дозировкой газа. Помните партию бракованных машин, у Тойоты у которых западала педаль газа и машину нельзя было остановить? Тот же косяк. И еще в отличии от воздушного реактивного двигателя, который берет окислитель из окружающего воздуха, ракетному двигателю кроме бака с топливом, нужен еще бак с окислителем.
• Пульсирующий воздушно реактивный двигатель. Прост в изготовлении и можно уложиться в 20 тысяч за штуку. Но есть нюанс. Тяга в пульсирующем двигателе создается за счет взрывов в камере сгорания. Это значит, что при выходе на режим полной тяги на шум жалуются в радиусе 6-7 км в зависимости от направления ветра. В зомби апокалипсис будем использовать его, но пока - турбо-компрессорный.

Проработав эти и другие варианты, я понял что для летающей машины или костюма нужен именно турбо-компрессорный двигатель.

5 преимуществ двигателя:

• Дешевизна. Расчетная цена серийного двигателя составит - 40-50 т.р. Удешевление достигается за счет использования доступных и готовых узлов.
  Например, самые дорогие в изготовлении узлы авиационного турбо-компрессорного двигателя , это… турбина и компрессор. В нашем двигателе мы возьмем готовый автомобильный турбокомпрессор и адаптируем его для наших нужд.
• Простота изготовления. Подобные двигатели смогут изготавливать в гаражных условиях. Это одна из задач проекта: сделать возможным производство реактивных двигателей не только на крупных заводах, но и на малых предприятиях.
• Сроки выполнения проекта. Планирую справиться с разработкой за 1-1,5 месяца. Потому что уже есть команда, поставщики и оборудование для производства.
• Модульность. Двигатель будет как конструктор. Каждый сможет адаптировать его для своих нужд. Например на следующем этапе я планирую добавить к нему форсажную камеру и увеличить мощность.
• Универсальность. Такой реактивный двигатель можно устанавливать на любой двигающийся аппарат. Ездить, плавать и летать.
• Перспективность. На следующих этапах я планирую адаптировать двигатель для водорода - более экологичного вида топлива.

Расчетные характеристики.

Тип двигателя. воздушно-реактивный турбо-компрессорный двигатель с принудительны масляным охлаждением.
Тяга прототипа: 10-12 кг
Габариты двигателя и системы управления: 1000*300*300
Сухая масса 5-8 кг
Расход топлива, 6038 мг/Нс
Тип топлива: пропан, керосин, бензин. В последующих этапах частичная адаптация для водорода
Рабочие пбороты вала турбо-компрессора 100 000 об/мин
Рабочая температура выходящей воздушно-газовой смеси: 650-700 градусов
Способ крепление к транспортному средству: кронштейны и винты
Транспортные средства: мотоборд, карт, лодка, серф, планер, параплан

Калькуляция.

Разработка двигателя дело затратное. Вот калькуляция проекта. Постарался учесть все необходимые расходы. Если заметите, что не учел, напишите мне. Это важно. Если знаете на чем можно сэкономить, или есть знакомые кто может помочь тоже пишите.

Такая сумма нужна, чтобы осуществить первый этап. Если собираем больше - переходим к следующему этапу. Этапы и перспективы описаны ниже.

Об авторе.

Разработчик проекта - Алексей Буркан. Окончил Казанский Авиационный Институт в 2013г. С 2017 сотрудник кафедры научно технического творчества молодежи КНИТУ КАИ им Туполева. С 2018 года руководитель научно исследовательской лаборатории Alex Lab Researches и автор канала Alex Lab в YouTube.
За 2019 год выполнил 7 успешных научно-технических проектов. Среди них генераторы водорода, плазменный репульсор Железного Человека, стенд водородная ракета, водородный ускоритель для двигателей. Все устройства работают и успешно демонстрировались в лаборатории и на международных выставках в Казани, Санкт Петербурге, Таллине, Вильнюсе. За год к команде добавились 224 спонсора, 5 производственных площадок с оборудованием и 500 000 зрителей.

Команда. Как мы работаем?

У меня нет единой команды для всех проектов. Вернее так, сейчас в моей команде около 150 000 помощников. Для каждого проекта из них набирается свой состав в зависимости от задач. Например, в задачи прошлого проекта входили разработка и изготовление пульсирующего авиационного двигателя. За 2 дня в команде Alex Lab появились эксперт двигателист, сварщик с цехом, технолог со станком лазерной резки и испытательный бокс для запуска. Двигатель разработали и изготовили за 7 дней. Это включая знакомство, обсуждения, переезды и плановую прокрастинацию. Для этого проекта буду использовать ту же схему. По-моему, Илон Маск начинал так же.
Хотите в команду? Присоединяйтесь!

Как я работал над прошлыми успешными проектам

Я разрабатываю идею и концепцию проекта. Затем создаю простейшую рабочую модель, которая подтверждает работоспособность идеи. После этого становится понятно, какие специалисты и ресурсы будут нужны для проекта. Набираю команду, делаю чертежи, закупаю материалы. Работа над каждый проектом занимали от недели до 3 месяцев. Все процессы разработки и изготовления я снимаю и затем выкладываю подробные ролики на свой канал.

В результате каждый проект - это новый рабочий девайс, видео ролики про изготовление, и подробные PDF инструкции (тех карта) для спонсоров. Все расходы на проект я покрываю из личных средств и вложений спонсоров канала.

Почему для этого проекта я изменил тактику и сделал проект на Boomstarter?

Изготовление реактивного двигателя затратнее по ресурсам, чем предыдущие проекты. Но в остальном, работа над этим проектом ничем не отличается от предыдущих. И по-моему, это отличный повод расширить мою команду!)
Итак..

ЭТАПЫ, ПЕРСПЕКТИВЫ.

Вы до сих пор читаете описание проекта и еще не в команде? Можно я вам тогда расскажу про долгосрочный план проекта?

• 1 этап. (сейчас мы на нем). Создаем первый рабочий прототипа. Запускаем двигатель на пропане и керосине, выводим на холостой режим и затем выводим на режим полезной нагрузки. Замеряем фактические показания. Тягу, мощность, обороты, расход и остальные характеристики. Снимаем все на камеру и загружаем ролики в ютуб. Устонавливаем движок на сверхлегкое транспортное средство - мотоборд, карт или аэросани. Понимаете от чего зависит выбор тс? Тогда не медлите со спонсорством)
• 2 этап. Отлаживаем двигатель. Устраняем неисправности, которые однозначно будут после первых испытаний. Вносим усовершенстования в камеру сгорания, настраиваем топливную системы и систему охлаждения.
• 3 этап. Повышаем мощность. Добавляем к двигателю форсажную камеры. Экспериментируем с водородным топливом в форсажной камере. Тесты, замеры, съемки, безудержное веселье…
• 4 этап. Ставим двигатель на беспилотный летательный аппарат. Тесты, замеры, съемки, чуть больше веселья.
• 5 этап. Молимся и устанавливаем двигатель на пилотируемый летательный аппарат в качестве дополнительного двигателя. Испытания, замеры, съемки…

Круто? Конечно круто. Но давайте двигаться последовательно и сначала сделаем движок. Первый опытный прототип не будет обладать феноменальными характеристиками. Но без этого этапа никуда. Главное доказать, что его можно изготовить самому и что он будет работать.
Также, обратите внимание, что в вознаграждениях вы не найдете вариант «получить рабочий двигатель». До этого вознаграждения еще нужно поработать. Но, вы получите кое-что другое.

Что вы получите, вступив в команду Alex Lab?

• Вы станете частью команды разработчиков Alex Lab. Сможете участвовать в следующих проектах и получать доступ к чертежам и остальным материалам.
• Личную благодарность от автора. От упоминания в титрах многомилионных роликов до памятных сертификатов спонсоров.
• Но главное, помогаю проекту вы получите гораздо большее. Вы становитесь частью сообщества людей, которые меняют этот мир. И нас уже полмиллиона! Просто задумайтесь. Ведь именно техника и технологии действительно меняют мир и наделяют человека настоящими супер способностями. Летать быстрее скорости звука, передвигаться там, где раньше было невозможно и покорять новые миры.

Гарантия выполнения.

Хорошая новость в том, что я сделаю двигатель, даже если не соберу достаточной суммы. Это займет больше времени и я закончу проект в середине декабря. Восторг от полевых испытаний двигателя в декабре не такой полный, как от испытаний в октябре. И снимать ролики на морозе тоже будет не круто.

Кроме того, где как не в России разрабатывать новые авиационные двигатели, учитывая вклад советских авиаконструкторов в эту область.

Жду вас в команду прямо сейчас!
Алексей Буркан.