- YouTuberが3D印刷技術を利用して燃焼器を製作し、電動ファンの推進力を向上させた。
- 後燃器はプロパンを注入して空気を加熱し、推力を増加させる理論が合理的である。
- テストでは推力が2ポンドから3ポンドに増加し、50%の増加を示した。
- Rechtinは金属製のアップグレード版設計を発表する予定である。
一名YouTuberが機能的な自作後燃器を創造し、主に3D印刷部品で構成されている。彼は基本的に電動噴気ファン（EDF）を使用し、プロパンを排気中に注入することで追加の推力を生み出している。EDFとは、高速の電動ファンを管内に設置したものであり、通常は航空機のジェットエンジンを模擬するために使用される。従来のジェットエンジンとは異なり、EDFは燃料を燃焼させるのではなく、電動モーターでファンを駆動し、空気を後方に加速させて推力を生み出す。彼の最新プロジェクトでは、YouTuberのMichael Rechtinがその後に燃焼室を追加することを決定した。
このプロセスは理論的には非常に簡単である。
後燃器の動作原理
3D印刷の後燃器は、通常通りに管を通して空気を加速させることができるはずである。その後、プロパンはファンの下流の流動空気に注入される。何らかの点火源がプロパンを点火し、空気を激しく加熱してその体積を拡大し、通常よりも高い速度で熱ガスを排出する。理論的には、これは後燃器のように機能し、「エンジン」が生成する推力を増加させるはずである。物理学的には合理的だが、実用化するためには燃料の「コスト」が十分な追加推力を生み出す必要がある。
ジェットエンジンと推進の根本原理は運動量である。与えられた質量の空気を後方に投げ出す速度が速ければ速いほど、前方の推力を生み出すことができる。プロパンが燃焼すると、気流に熱エネルギーが加わる。もし管とノズルが十分なエネルギーを追加の排気速度に変換できれば、推力は増加する。しかし、単に空気を加熱するだけでは自動的に推力が増加するわけではない。新たに追加された燃焼室は、圧力損失や乱流、抵抗を引き起こし、利益を相殺する可能性がある。「真の」後燃器では、航空機のジェットエンジンやターボジェットエンジンは燃焼前に空気を大幅に圧縮する。
空気が後燃器に到達する際には、加速するのに十分な圧力を持っている。
対照的に、EDFはほとんど圧縮されない空気を取り込む。これにより二つの問題が生じる。第一は燃焼の安定性であり、空気が火炎を消してしまう可能性がある、特に燃料の混合が不均一な場合である。第二は、十分な圧力（および適切なノズル）がない場合、追加の熱がほとんど排出され、推力が増加しない可能性がある。したがって、単にファンの後に燃焼室を追加するだけでは後燃器にはならない。
実験結果と今後の計画
では、これは効果があるのか？彼の動画によれば、ファン単体の推力は2ポンド（9 N）である。後燃器を有効にすると、この数値は3ポンド（13.3 N）に跳ね上がる。これは50%の増加である！テスト終了後、3D印刷の部品には顕著な焦げ跡が見られたが、燃焼によって生じた温度に耐えられるようである。部品は主にプラスチックで構成されているため、継続的な使用は理論上最終的に永久的な損傷を引き起こす可能性がある。特に大多数の3D印刷プラスチックは、プロパンの燃焼点よりもはるかに低い温度で軟化することを考慮すると、Rechtinはこのことを理解しており、彼の設計には実験中に生存の機会を少なくとも高める巧妙な形状が含まれている。
それにもかかわらず、3D印刷であるため、交換品の生産はこのYouTuberにとってそれほど大きな懸念ではない。したがって、Rechtinは3D印刷プラスチックではなく金属を使用したアップグレード版設計を発表する予定である。
3D印刷技術の推進システムへの応用可能性
このプロジェクトは、3D印刷技術が革新的な推進システムに応用される可能性を示している。自作の燃焼器を通じて、YouTuberは電動ファンの推進力を向上させただけでなく、既存の技術基盤に基づいて改善の可能性を探求している。材料の耐熱性や燃焼の安定性という課題に直面しながらも、この革新はDIYプロジェクトが新技術を利用してエンジニアリングの境界を押し広げる方法を示している。設計のアップグレードに伴い、将来的にはより広範な応用において類似の技術進展が見られるかもしれない。