Động cơ xung phản lực hoạt động dựa trên nguyên lý nhiệt động, tạo ra lực đẩy bằng cách đốt cháy nhiên liệu và không khí trong các xung liên tục.
Cách một động cơ xung phản lực hoạt động như thế nào
Động cơ xung phản lực, hay còn gọi là “pulse jet engine”, là một loại động cơ phản lực đơn giản và ít linh kiện chuyển động. Chúng đã được sử dụng rộng rãi trong việc chế tạo các tên lửa và máy bay không người lái do độ đơn giản và hiệu suất của chúng. Bài viết này sẽ giải thích nguyên tắc cơ bản về cách một động cơ xung phản lực hoạt động.
Nguyên lý hoạt động cơ bản
Động cơ xung phản lực hoạt động theo nguyên lý đơn giản nhưng hiệu quả: sử dụng các xung đốt cháy ngắt quãng để tạo lực đẩy. Quy trình hoạt động cơ bản của động cơ xung phản lực diễn ra theo các bước sau:
- Nạp nhiên liệu và không khí: Không khí được hút vào động cơ thông qua một van (có thể là van một chiều) ở phía đầu vào. Nhiên liệu (thường là xăng hoặc dầu hỏa) được phun vào không khí này để tạo hỗn hợp cháy.
- Đốt cháy hỗn hợp: Hỗn hợp nhiên liệu và không khí được đốt cháy trong buồng đốt. Ngọn lửa lan nhanh làm tăng nhiệt độ và áp suất trong buồng đốt.
- Xả khí thải và tạo lực đẩy: Áp suất cao tạo ra lực đẩy mạnh, đẩy khí thải ra phía sau qua một ống xả. Chính độ tăng áp suất này tạo ra lực đẩy cho động cơ.
- Chu kỳ lặp lại: Sau khi khí thải được đẩy ra, áp suất trong buồng đốt giảm xuống, kéo thêm không khí và nhiên liệu mới vào, và chu kỳ tiếp tục.
Chu kỳ hoạt động chi tiết
Để hiểu rõ hơn về cách mà từng chu kỳ của động cơ xung phản lực hoạt động, chúng ta cùng xem xét các bước cụ thể:
- Nạp và trộn nhiên liệu: Khi áp suất bên trong buồng đốt giảm, không khí mới và nhiên liệu sẽ được hút vào. Van đầu vào có thể hoạt động tự động mà không cần hệ thống điều khiển phức tạp.
- Đốt cháy: Hỗn hợp nhiên liệu-không khí bị đốt cháy, và quá trình này xảy ra rất nhanh chóng, khiến áp suất và nhiệt độ trong buồng đốt tăng mạnh.
- Xả khí thải: Khí thải nóng và có áp suất cao được đẩy ra phía sau qua ống xả, tạo ra lực đẩy theo nguyên tắc bảo toàn động lượng (quy luật Newton’s thứ ba).
- Làm mát và chuẩn bị cho chu kỳ mới: Khi áp suất và nhiệt độ trong buồng đốt giảm, chu kỳ mới sẽ bắt đầu với việc nạp thêm không khí và nhiên liệu.
Ứng dụng thực tế
Động cơ xung phản lực đã được sử dụng trong nhiều ứng dụng thực tế, từ các loại tên lửa đơn giản đến các máy bay không người lái (UAV). Đáng chú ý nhất, động cơ xung phản lực đã được sử dụng trong các tên lửa V-1 của Đức Quốc xã trong Chiến tranh Thế giới thứ hai, một trong những loại tên lửa hành trình đầu tiên trên thế giới.
Mặc dù ngày nay có nhiều loại động cơ tiên tiến hơn, nhưng sự đơn giản và hiệu quả của động cơ xung phản lực vẫn làm chúng trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho nhiều ứng dụng kỹ thuật và nghiên cứu khác nhau.