海外の実践的な専門家が、樹脂3Dプリントのパルスジェットエンジンの機能プロトタイプを開発

パルスジェットは、燃料をパイプに噴射し、一連のパルスで点火するバルブレスエンジンで、1世紀以上前から存在しているが、比推力が低い傾向がある。その結果、これらの軽量推進システムは、可動部品や静止部品のほとんどに適用できず、メンテナンスが容易になりますが、効率が低いため、車両の推進力への応用の可能性は依然として制限されています。

2022年8月31日、Antarctic Bearは、この問題を解決するために、海外のYouTubeブロガーIntegzaが3Dプリントを使用して連続点火が可能なバルブレスエンジンを開発したことを知りました。この技術を利用して、ブロガーは独自のパルスジェットを製作した。このジェットは、印刷された燃料と酸素吸入バルブを備えた燃焼室を特徴としている。このプロトタイプを基に、彼は1秒間に10パルスに達するアップグレードされた金属バージョンを考案した。
インテグザ氏は、このエンジンはこれまで作った中で最速ではないが、バルブを改良すればもっと速いはずだと語った。将来の計画について、このユーチューバーは、もし方法を見つけることができれば、爆発を利用した連続流エンジンを作り、生成される推力はとんでもないものになるだろうと付け加えた。これを念頭に、インテグザ氏は現在、さらに高い効率と推力を生み出すことができる回転デトネーションエンジンの開発に取り組んでいることを明らかにした。

デトネーションエンジンはどのように機能するのでしょうか?
本質的に、パルスデトネーションエンジンは、一方の端が開いていてもう一方の端が閉じられている長いシリンダーに酸素と推進剤を注入することによって機能します。これらのチューブが満たされると、充填物が点火され、燃料が燃焼してすぐに爆発に移行します。この衝撃波の圧力はマッハ 10 までの速度で伝わり、排気管の出口から排気を押し出して推力を生み出します。
パルスジェットの主な利点は、燃料と酸化剤を十分に高い圧力で昇圧できるため、機能するためにターボポンプを必要としないことです。対照的に、一般的なロケットエンジンは、燃料と酸化剤が外部に吹き戻されるのを防ぐのに十分な高圧でチャンバー内に押し込むために、複雑で高価なターボポンプに依存しています。
しかし、インテグザが発見したように、パルスジェットは騒音も非常に大きいため、有人飛行の動力源としては不向きであり、内燃機関よりもエネルギー効率が低い。その結果、このタイプの推進システムは、ジェット推進力を提供するためではなく、熱エネルギーの変換や軽量の無線操縦航空機への動力供給のために使用されることが多くなりました。
△Integza は、3D プリントされたキャビティを備えた最初のエンジンプロトタイプを開発しました。写真提供：Integza
Integza の 3D プリントされたプロトタイプ<br /> インテグザ氏がビデオで説明しているように、パルスジェットは、空気が自己吸収され、燃料と混合され、再び点火されるというサイクルを作り出す巧妙な形状を特徴としているが、これでは持続的な推力は得られない。ブロガーは、より多くのパワーを生み出すには、このタイプのエンジンにデトネーションアシストを使用するのが最善だと考え、Prusa SL1S 3D プリンターを使用してこの理論をテストしました。
Integza は、印刷システムと Siraya Tech 樹脂を使用して、最初に長いアクリルチューブに接続された燃焼室と、空気バルブおよび燃料バルブを 3D プリントしました。同氏は、高電圧発生器はArduinoコントローラーを使用して点火できるが、この設定で爆発が起こるかどうかは不明だと述べた。そこで、エンジンのパワーを高めるために、インテグザは純酸素を注入することにした。
これにより、紙に穴を開けたり風船を破裂させたりするのに十分な毎秒80メートルの出力を実現できます。しかし、このレベルの推進力に満足せず、このユーチューバーはさらに一歩進んで、金属から別のプロトタイプを機械加工し、1秒間に10パルスの速度を達成しながら純粋で一貫した爆発的なパンチを生み出すことができるとしている。
エンジンを軌道上に設置したところ、プラットフォームを前進させることもできたため、インテグザ氏はこの試作品を「デトネーション推進を研究する素晴らしい方法」と表現している。しかしながら、インテグザ氏は、パルス流を使用しているため設計に欠陥があると考えており、現在、1 つ以上のデトネーションポイントが円形のチャネル内を連続的に移動できる回転式デトネーションエンジンを開発しています。
これらのエンジンは出力が大きいため、従来のパルスベースのエンジンよりも車両の推進力として適しており、このYouTuberは次の動画で独自のエンジンを作ることを約束している。一方、Integza はジェットエンジンのプロトタイプの 3D モデル設計ファイルを無料でダウンロードできるようにし、自宅で 3D プリントを試みる勇気のある人にも利用してもらえるようにしました。
△テスト中は、Integzaの金属製プロトタイプがトラック上のプラットフォームに設置されます。写真提供：Integza。
Integza のようなコンテンツクリエイターは、世界中のメーカーが 3D プリントについて、またこのテクノロジーを革新的でエキサイティングな方法で展開する方法について詳しく学べるアクセス可能な方法を提供します。 2021年8月、インテグザはナチスの設計にヒントを得て、通常の燃料ではなく揮発性化学反応で動く独自の3Dプリントエンジンを開発した。
最近、YouTubeブロガーのAkakiKuumeri氏も、ユーザーが片手でゲームをプレイできるようにする3DプリントPS5コントローラーアダプターを開発しました。コンテンツクリエイターは現在、ビデオゲームのプレイをより便利にするために、非標準の手の位置に対応するゲームコントローラー用の 3D プリント可能なパーツのライブラリを開発しています。

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