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Advisor(s)
Abstract(s)
Interest in pulsejet engines has been reignited, especially with the growth of new
technologies in the aeronautical industry. This type of propulsion was extensively used
during World War II; however, its application in civilian aviation was discarded due to
high noise levels and excessive vibrations. Nonetheless, owing to its simple and
lightweight design, it has propelled the implementation of pulsejet engines in the
Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) market. The complex nature of the processes involved
in this jet engine makes the analysis fragmented, demanding a deeper understanding of
its operation. Thus, to contribute to the demystification of this type of propulsion, a
practical study was conducted at the Department of Aerospace Sciences at UBI on a
valveless Chinese-type pulsejet.
The present dissertation investigated the behaviour of a valveless pulsejet when fueled
by liquid and gaseous fuel, allowing for comparison in both scenarios. One test was
conducted using propane, and three tests were carried out using gasoline, varying the
mass flow rate. This research also involved designing and constructing an injection
system capable of atomizing the liquid fuel. However, the engine operating with gasoline
was less efficient than when operated with propane. The TSFC values for gasoline
exceeded 1 kg/N.h, while for the propane test, the fuel consumption rate to achieve the
measured thrust was only 0.574 kg/N.h.
During each test, data regarding thrust force, intake temperature, exhaust temperature,
and operational frequency were recorded. All parameters in the gasoline tests decreased
due to the specific characteristics of gasoline, particularly the burning speed, but mostly
due to the injection pressure. The liquid fuel burner required more pressure to break the
gasoline into smaller particles to improve the interaction between the fuel and the air.
Nonetheless, the self-sustaining effect was achieved with both the propane and gasolineoperated engines, although unstable combustion was observed in the latter.
O interesse pelos motores pulsojato foi reacendido especialmente com o crescimento de novas tecnologias na indústria aeronáutica. Este tipo de propulsão foi muito utilizada na Segunda Guerra Mundial, no entanto o elevado ruído e as vibrações excessivas levaram a que a aplicação destes motores na aviação civil fosse descartada. Contudo, devido ao seu design simples e leve têm impulsionado a implementação do pulsojato no mercado de Veículos Aéreos Não Tripulados (UAV’s). A natureza complexa dos processos envolvidos neste motor a jato torna a análise fragmentada, exigindo uma compreensão mais aprofundada sobre o seu funcionamento. Assim, de forma a contribuir para a desmistificação do funcionamento deste tipo de propulsão, foi realizado um estudo prático no Departamento de Ciências Aeroespaciais da UBI, sobre um pulsojato sem válvulas do tipo Chinês. A presente dissertação, investigou o comportamento de um pulsojato sem válvulas quando alimentado a combustível líquido e gasoso, possibilitando a comparação em ambos os cenários. Foi realizado um teste para propano e três testes para gasolina, variando o caudal mássico debitado. Esta investigação permitiu também projetar e construir um sistema de injeção capaz de atomizar o combustível líquido. Ainda assim, o motor a funcionar com gasolina foi menos eficaz do que quando operado com propano. Os valores de TSFC para gasolina foram superiores a 1 kg/N.h e para o teste de propano a taxa de consumo de combustível para alcançar a tração medida foi apenas de 0,574 kg/N.h. Durante cada teste, os dados relativos à força de tração, temperatura de admissão, temperatura de escape e frequência operacional foram registados. Todos parâmetros, nos ensaios a gasolina, diminuíram devido às características específicas da gasolina, nomeadamente à velocidade de queima, mas sobretudo à pressão de injeção. O queimador de combustível líquido necessitava de mais pressão para fragmentar a gasolina em partículas menores, de forma a melhorar a interação entre o combustível e o ar. Contudo obteve-se o efeito autossustentável tanto com o motor a funcionar a propano como a gasolina, embora tenha sido observada uma combustão instável nesta última.
O interesse pelos motores pulsojato foi reacendido especialmente com o crescimento de novas tecnologias na indústria aeronáutica. Este tipo de propulsão foi muito utilizada na Segunda Guerra Mundial, no entanto o elevado ruído e as vibrações excessivas levaram a que a aplicação destes motores na aviação civil fosse descartada. Contudo, devido ao seu design simples e leve têm impulsionado a implementação do pulsojato no mercado de Veículos Aéreos Não Tripulados (UAV’s). A natureza complexa dos processos envolvidos neste motor a jato torna a análise fragmentada, exigindo uma compreensão mais aprofundada sobre o seu funcionamento. Assim, de forma a contribuir para a desmistificação do funcionamento deste tipo de propulsão, foi realizado um estudo prático no Departamento de Ciências Aeroespaciais da UBI, sobre um pulsojato sem válvulas do tipo Chinês. A presente dissertação, investigou o comportamento de um pulsojato sem válvulas quando alimentado a combustível líquido e gasoso, possibilitando a comparação em ambos os cenários. Foi realizado um teste para propano e três testes para gasolina, variando o caudal mássico debitado. Esta investigação permitiu também projetar e construir um sistema de injeção capaz de atomizar o combustível líquido. Ainda assim, o motor a funcionar com gasolina foi menos eficaz do que quando operado com propano. Os valores de TSFC para gasolina foram superiores a 1 kg/N.h e para o teste de propano a taxa de consumo de combustível para alcançar a tração medida foi apenas de 0,574 kg/N.h. Durante cada teste, os dados relativos à força de tração, temperatura de admissão, temperatura de escape e frequência operacional foram registados. Todos parâmetros, nos ensaios a gasolina, diminuíram devido às características específicas da gasolina, nomeadamente à velocidade de queima, mas sobretudo à pressão de injeção. O queimador de combustível líquido necessitava de mais pressão para fragmentar a gasolina em partículas menores, de forma a melhorar a interação entre o combustível e o ar. Contudo obteve-se o efeito autossustentável tanto com o motor a funcionar a propano como a gasolina, embora tenha sido observada uma combustão instável nesta última.
Description
Keywords
Atomização Bico Queimador de Combustível Líquido Combustível Líquido Gasolina Pulsojato Pulsojato Sem Válvulas Pulsojato Tipo Chinês