Tìm hiểu về pulsejet - loại động cơ phản lực đơn giản như một cái ống pô

Đảm bảo khi nghe đến từ “động cơ phản lực” thì đa số chúng ta sẽ nghĩ ngay đến những thiết bị tối tân với cấu tạo vô cùng phức tạp, mình cũng vậy luôn. Tuy nhiên không phải tất cả các loại động cơ phản lực đều như thế, điển hình là pulsejet loại động cơ từng được Đức Quốc xã sử dụng trên bom bay V-1. Nó có cấu tạo vô cùng đơn giản, cứ như một cái ống pô vậy, thế là vẫn tạo ra được lực đẩy phản lực mới hay. Trong bài viết sau đây, mời các bạn cùng mình tìm hiểu qua về loại động cơ vô cùng độc đáo này nhé.

Bom bay V-1 và khối động cơ pulsejet đặt trên lưng

Nguyên lý chung của động cơ phản lực

Khi bạn thả một cái bong bóng được bơm căng thì nó sẽ phụt ra một dòng khí về phía sau và bay về phía trước. Cái bong bóng đã tác động một lực lên không khí bên trong nó và đẩy không khí về phía sau, đồng thời lượng không khí đó cũng tác động lên cái bong bóng một lực đẩy nó về phía trước.

Động cơ phản lực cũng tương tự như cái bong bóng đó vậy, khi nó đẩy vật chất (nước, không khí nóng, sản phẩm cháy từ nhiên liệu…) về phía sau thì lượng vật chất đó cũng đẩy động cơ về phía trước. Khi gắn khối động cơ phản lực này lên các phương tiện như máy bay, xe, tàu thủy… thì nó cũng đẩy cả phương tiện đi về phía trước luôn.

Đến nay thì con người đã phát minh ra được nhiều dạng động cơ có thể tạo ra phản lực, ví dụ như turbojet, turbofan, ramjet, scramjet, pulse, rocket… tuy nhiên trong bài viết thì mình sẽ chỉ nhắc đến 2 loại của động cơ phản lực dạng pulse jet thôi.

Động cơ pulsejet có 2 dạng chính là loại có van và loại không van

Về cấu tạo thì các loại động cơ pulsejet đều là một cái ống. Chúng được thiết kế sao cho khi nhiên liệu và không khí trong ống được đốt lên thì sẽ phát nổ và tạo thành một luồng khí phản lực thoát ra ngoài. Đồng thời cái ống này cũng phải tận dụng được lực xả của khí nóng thoát ra để hút khí mới vào trong ống, hòa trộn với nhiên liệu và tiếp tục đánh lửa. Các chu kỳ nổ liên tục lặp lại sẽ tạo thành xung nổ, tạo ra lực đẩy ổn định.

Động cơ pulse jet có thể được chia làm 2 dạng chính với cấu tạo và nguyên lý làm việc khác nhau. Tuy nhiên nhìn chung thì chúng đều đặc trưng ở chỗ là đốt nhiên liệu theo xung nhịp, tạo ra tiếng nổ tương tự như động cơ piston chứ không không đốt liên tục như các kiểu động cơ phản lực khác.

Động cơ pulsejet có van

Động cơ pulsejet có van về bản chất là một cái ống kim loại thẳng, có van 1 chiều ở 1 đầu và có bộ phận phun nhiên liệu bên trong. Đầu có van là miệng hút khí của động cơ, còn đầu không có van là ống xả, còn khu vực đánh lửa thì gọi là buồng đốt.

Động cơ pulsejet có van của bom bay V-1

Khi hỗn hợp nhiên liệu và không khí bên trong động cơ được đốt lên, không khí sẽ nóng lên và giãn nở thể tích cực nhanh. Do van 1 chiều không cho không khí thoát ra ngoài miệng hút nên không khí sẽ thoát ra ngoài theo đường ống xả, tạo thành luồng khí xả phản lực đẩy khối động cơ về phía trước.

Khi không khí theo quán tính mà thoát ra ngoài bằng đường ống xả thì cũng tạo ra vùng áp suất thấp tại khu vực miệng hút khí. Vùng áp suất thấp này sẽ hút không khí đi qua van 1 chiều vào trong buồng đốt của động cơ. Ở đây nó sẽ hòa cùng nhiên liệu để chuẩn bị cho lần đốt tiếp theo.

Về ứng dụng thực tế thì loại động cơ này được người Đức sử dụng trên bom bay V-1. Đây là một loại tên lửa tự động được trang bị hệ thống dẫn đường bằng la bàn và con quay hồi chuyển, nó cũng tiền thân của tên lửa hành trình ngày nay. Loại động cơ này cũng được chế tạo với kích thước rất nhỏ để trang bị trên máy bay điều khiển từ xa. Trong chương trình truyền hình nổi tiếng MythBusters cũng có một tập người ta chế tạo được một chiếc xe phản lực sử dụng loại động cơ này.

Ngoài ra thì do tính đơn giản, dễ chế tạo mà nhiều dân chơi thích chế cháo cũng đã chế tạo thành công kiểu động cơ này. mấy bạn có thể lên Youtube để tìm hiểu thêm nhé.

Động cơ pulsejet không van

Nếu mấy bạn nghĩ động cơ pulsejet có van đã quá đơn giản thì loại pulsejet không van còn đơn giản hơn nữa, vì nó không có van. Về cơ bản thì loại động cơ này bao gồm 1 buồng đốt nối với 2 cái ống, ống dài là ống xả còn ống ngắn là ống hút khí.

Khi động cơ đánh lửa, hỗn hợp không khí và nhiên liệu bên trong buồng đốt sẽ nóng lên và dãn nở. Do không có van nên luồng khí sẽ xả ra ngoài theo cả ống ngắn lẫn ống dài, tạo luồng khí xả phản lực bằng cả 2 đường ống đó. Đây là lý do người ra thường bẻ cho 2 cái ống của động cơ pulsejet không van quay về cùng 1 hướng tận dụng lực đẩy từ cả 2.

Khí trong ống ngắn sẽ thoát ra khỏi ống nhanh hơn, và khi ống ngắn đã ngưng xả thì không khí trong ống dài vẫn tiếp tục thoát ra ngoài theo quán tính. Khi đó không khí thoát ra ở ống dài sẽ tạo một lực hút ở đầu ống ngắn. Thế là ống ngắn lại hút khí mới vào buồng đốt, hòa trộn với nhiên liệu và chuẩn bị cho lần đánh lửa tiếp theo.

Bạn nào biết Youtuber người Anh nổi tiếng Colin Furze thì có lẽ sẽ biết mấy cái động cơ pulsejet không van của anh này. Colin Furze từng chế được một cái chỉ bằng cách hàn 2 miếng sắt lại với nhau rồi bơm nước vào cho nó phồng lên, sau đó tỉa tót lại một chút là thành cái động cơ. Ảnh còn chế thêm một cái nữa để gắn lên xe đạp và xe go kart.

Ngoài Colin Furze thì các dân chơi thích chế cháo cũng cực kỳ ưa chuộng kiểu động cơ này do nó dễ chế tạo còn hơn cả loại có van.

Ưu nhược của động cơ pulsejet so với các dạng động cơ phản lực khác

Động cơ pulsejet tồn tại khá nhiều nhược điểm. Cái dễ thấy nhất là nó rất ồn, lý do là vì nó nổ theo xung nhịp chứ không đốt liên tục nên mỗi phát nổ đều có âm lượng rất lớn. Cũng chính vì kiểu phát nổ theo xung nên nó rung lắc rất dữ dội. Ngoài ra thì nó cũng rất hao nhiên liệu do tỉ số nén khí hầu như bằng không. Đó chính là những điểm yếu chí mạng khiến cho kiểu động cơ phản lực này không được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống như động cơ turbojet và turbofan – 2 kiểu động cơ thường thấy trên máy bay phản lực.

Một chiếc tàu lượn trang bị động cơ pulsejet loại không van

Nhưng mà nói đi cũng phải nói lại, dù nhiều nhược điểm nhưng pulsejet cũng có nhiều cái hay. So với mặt bằng chung của động cơ phản lực thì động cơ pulsejet rất nhẹ (do nó chỉ là 1 cái ống), rất rẻ và đơn giản như một cái ống pô. Thậm chí nó còn dễ chế tạo hơn cả motor điện và động cơ xe máy nữa. Đó là những ưu thế tuyệt đối của loại động cơ này, khiến cho dân đam mê sáng tạo trên khắp thế giới ưu ái nó, và nhiều người đã chế tạo thành công với trang thiết bị thô sơ ngay trong vườn nhà mình.

Trên đây là là bài viết tìm hiểu về động cơ phản lực pulsejet. Hy vọng đã giúp các bạn biết thêm về một loại động cơ thú vị. Cảm ơn các bạn vì đã đọc và hy vọng các bạn luôn ủng hộ GVN 360 trong những bài viết “em yêu khoa học” tiếp theo. 

Mời các bạn tham khảo thêm một số thông tin liên quan tại GVN 360 như:

• Động cơ phản lực trên máy bay hoạt động như thế nào?
• “Lỗ hậu” dưới chóp đuôi máy bay thương mại dùng để làm gì?
• Vì sao máy bay chiến đấu phải vứt thùng nhiên liệu phụ khi lao vào không chiến?

Tham khảo: Wikipedia – Pulsejet