Chế tạo tên lửa, tại sao không?

Chế tạo tên lửa, tại sao không?

Tên lửa hành trình tự chế tạo giá chỉ ....5000 USD

Chúng ta thường thấy trên báo chí phản ánh về các lọai phương tiện giao thông tự chế như : xe ba gác, xe lôi, xe công nông, xe "đầu ngang", xe "chuồng gà"...Nhưng ngay cả lọai phương tiện quân sự kỹ thuật cao như tên lửa hành trình cũng đã có người tự chế tại garage nhà mình và đã thành công với chi phí không tưởng : 6000-10000 USD (tên lửa Tomahawk của Mỹ giá tới hàng triệu USD ).


B.Simpson và động cơ Pulse-jet

Bruce Simpson người New Zealand ,đã bỏ ra 8 năm để nghiên cứu , tự chế tạo và thử nghiệm các lọai động cơ tên lửa ( từ những lọai cổ điển như Pulse-jet lắp trên bom bay V1, động cơ Pulse-jet kiểu Lockwood-Hiller , Ram-jet và sau cùng ông thiết kế lọai động cơ của riêng mình X-jet), các thiết bị định vị, dẫn đường, xác định mục tiêu .....của tên lửa hành trình.


B.Simpson và động cơ Lockwood-Hiller

Mục tiêu của B.Simpson là thiết kế và chế tạo một lọai tên lửa hành trình có hầu hết các tính năng như các lọai tên lửa hành trình đang có trong kho vũ khí của quân đội các nước phương Tây:
-Dẫn đường và định vị mục tiêu bằng GPS
-Trang bị một hệ thống điều khiển quán tính (hay tương tự) dự phòng
-Động cơ phản lực cho phép tên lửa đạt tốc độ cao, giảm thiểu thời gian tiếp cận mục tiêu
-Khả năng chống phản xạ sóng ra đa (tàng hình)
-Chế độ bay hòan tòan tự động
-Hệ thống camera thời gian thực.

Cụ thể các thông số kỹ thuật phải đạt được:
- Tầm bắn : ít nhất 100 Km
- Khả năng mang đầu đạn khối lượng ít nhất 10 Kg
- Độ chính xác tiếp cận mục tiêu : trong phạm vi 100 m

Ngòai ra, các điều kiện để chế tạo tên lửa phải rất dễ thực hiện:
- Nguyên liệu, linh kiện mua được dễ dàng trên thị trường công nghiệp, thậm chí có thể mua được ở các cửa hàng...đồ chơi (mô hình máy bay)
-Máy móc thiết bị để gia công chế tạo chỉ tương đương máy móc có trong một...ga ra ô tô

Tên lửa hành trình chế tạo xong phải rất gọn nhẹ, có thể chở trên 1 xe...Pick-up

Và đây là Prototyping đầu tiên trông khá giống bom bay V1 của Đức


Dự án của B.Simpson đang tiếp tục, với mẫu gắn động cơ X-Jet.

Dự án nhận được sự quan tâm của rất đông người ham thích kỹ thuật trên thế giới. Tuy nhiên cũng nhiều ý kiến phản đối, cho rằng sẽ rất nguy hiểm nếu Al Quaeda chế tạo được tên lửa hành trình nhờ dự án này. Theo B.Simpson ngay chính phủ New Zealand cũng cản trở ông phổ biến các thông tin về dự án này trên Internet.

Nguồn : Vinatech.org 24/08/2006

Đừng lo lắng về vũ khí sinh học của Nga và chương trình hạt nhân của Bắc Triều Tiên : sự đe dọa an ninh thế giới có thể đến từ một nhà để xe ở New Zealand.

Đó là câu mở đầu bài viết sau đây của David Fickling trên tạp chí The Gurdian, Anh Quốc:

Một nhà chế tạo mô hình máy bay ở North Island, New Zealand thông báo đã chế tạo đựoc 1 tên lửa hành trình tại nhà để xe của ông với giá chỉ cỡ 3000 bảng Anh và có kế họach phổ biến rộng rãi trên Internet.


Tên lửa hành trình của B.Simpson, mẫu gắn động cơ X-jet

Bruce Simpson mua hệ thống định vị tòan cầu GPS trên eBay với giá 75 bảng và hệ thóng điều khiển bay từ một shop đồ chơi online giá 300 bảng.


Hệ thống điều khiển bay của B.Simpson

B.Simpson khẳng định tên lửa hành trình của ông đạt tầm bắn 100 Km, tốc độ 800 Km/h ,có thể mang đầu đạn 10 kg, độ chính xác 100m Sử dụng một động cơ tên lửa tương tự chư bom bay V1 của Đức trong chiến tranh thế giới lần thứ II, ông cho rằng tên lửa của mình có thể chở bằng xe pick-up và phóng lên từ lề đường.

"Hiển nhiên là mục tiêu của tôi không phải là cung cấp cho bọn khủng bố hay những kẻ hung ác dự án về tên lửa hành trình, mà để nhắc nhở các quốc gia nên chuẩn bị đối phó với dạng tấn công kỹ thuật cao này." B.Simpson phát biểu .

Doug Richardson, biên tập viên của Jane’s Missiles and Rocket, cho rằng lọai tên lửa này không thực sự là mối đe dọa an ninh nghiêm trọng . “Bạn có thể chế tạo một tên lửa với giá rẻ, nhưng để tạo ra một tên lửa có thể xuyên thủng các hệ thống phòng thủ thì khó hơn nhiều” ông nhấn mạnh.

Một cảnh sát từ chối phát biểu về tên lửa của B.Simpson , và nói :” Tôi khuyên mọi người không nên thử chế tạo tên lửa tại nhà”.

Nguồn : Vinatech.org 24/08/2006


Trước hết dự án sẽ nhắm vào thiết kế 1 động cơ turbo-jet có cấu hình như sau:
- Thiết kế đơn giản, chỉ bao gồm 1 tầng nén và 1 tầng turbin
- Lực đẩy khoảng 8 đến 12kg, nặng khảng 1 đến 2 kg, đường kính dưới 10 cm.

Đây là cấu hình chuẩn cho động cơ thế hệ đầu (từ năm 1997 trở lại đây) cho các máy bay phản lực điều khiển từ xa hiện đại. Các dòng động cơ thế hệ 2 có lực đẩy lên tới 20kg với kích thước tương đương đòi hỏi thiết kế phức tạp hơn cũng như trình độ gia công cao. Còn cấu hình như trên có thể thực hiện được với các máy gia công đơn giản, một số chi tiết quá phức tạp có thể đặt gia công hoặc đặt mua. Các bạn dân cơ khí chuyên nghiệp mà tham gia được vụ này thì quá tuyệt.


Hình này đã được resize. Click vào đây để xem ở kích thước thực. Kích thước file hình là 892x652 và dung lượng 26KB.

Điểm qua chút sơ đồ nguyên lý của turbin khí (gas turbine)

Một gas turbine là một động cơ mà trong đó nhiên liệu được đốt liên tục với không khí nén mật độ cao để sản sinh ra dòng khí nóng có tốc độ cao. Dòng khí này sẽ làm quay cánh turbine, cánh turbin ở trên cùng 1 trục với cánh máy nén nên năng lượng này cũng đồng thời làm quay cánh máy nén để nén không khí vào. Động cơ turbin bao gồm 3 phần chính.
- Máy nén -compressor
- Buồng đốt - combustor chamber
- Turbine.

Máy nén -compressor - thường nằm ở phần đầu động cơ. Nó sẽ hút không khí vào, nén lại rồi tống thẳng vào buồng đốt -combustion chamber. Máy nén có dạng cánh quay và được dẫn động bởi 1 trục nối chung với turbine.

Buồng đốt -combustion chamber-là nơi nhiên liệu được phun vào, hòa trộn với không khí áp suất cao cung cấp bởi máy nén và đốt cháy nhằm sản sinh khí cháy có tốc độ cao. Có 1 hoặc nhiều igniter (kiểu như bugi ấy) làm nhiệm vụ đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu+ không khí này. Việc đốt cháy nhiên liệu sẽ được duy trì mà không cần đến các igniter này nữa khi động cơ đã khởi động.

Turbine nhận luồng khí nóng tốc độ cao từ buồng đốt, luồng khí này sẽ làm quay turbine. Vì turbine và compressor được gắn chung 1 trục quay nên khi turbine quay nó sẽ làm compressor quay theo. Phần khí thải sẽ thóat khỏi đáy động cơ để cung cấp lực đẩy - thrust - đối với động jet hoặc sẽ có thêm 1 hoặc nhiều tầng turbine khác được sử dụng để dẫn động các thiết bị khác như rotor của máy bay trực thăng, cánh quạt - propeller- hoặc máy phát điện.

Hình này đã được resize. Click vào đây để xem ở kích thước thực. Kích thước file hình là 700x440 và dung lượng 63KB.

Tất nhiên đây chỉ là mô hình đơn giản ban đầu. Các động cơ ngày nay thường có tối thiểu 8 tầng máy nén để tăng tỷ số nén, 2 đến 4 tầng turbine để tận dụng tối đa hiệu suất của dòng khí nóng. Nhưng chúng quá phức tạp để ta có thể để mắt tới .

Hình này đã được resize. Click vào đây để xem ở kích thước thực. Kích thước file hình là 703x297 và dung lượng 53KB.
sơ đồ nguyên lý do cha đẻ của động cơ turbin là Frank Whittle vẽ

Với 1 tầng máy nén và 1 tầng turbin, khi được giới thiệu nó không được quan tâm lắm và chính phủ Anh không đánh giá đúng tầm quan trọng của nó mà cho phép công bố rộng rãi. Các kỹ sư Đức đã tiếp tục ý tưởng này để sản xuất các máy bay chiến đấu sử dụng động cơ phản lực đầu tiên. Các động cơ phản lực sau này đều xuất phát từ nâng cấp ý tưởng của bản vẽ này

Mời các bạn đọc thêm về cha đẻ của động cơ turbo jet

Code:
[You must be registered and logged in to see this link.]
Nguyên lý cấu tạo của một thiết bị hết sức quan trọng trong các động cơ ô tô, máy kéo hiện đại- máy nén tăng áp hay turbocharger.



Turbocharger là gì, nó hoạt động như thế nào và dùng để làm gì?

Turbocharger là một thiết bị được sử dụng trong các động cơ nổ 4 thì hiện đại dựa trên nguyên tắc tăp áp suất khí nạp để tăng hiệu suất động cơ, nó tận dụng luồng khí thải nóng có áp suất cao thải ra tại kỳ thứ 4 trong chu trình của động cơ đốt trong để làm quay 1 cánh turbin, cánh turbin này lại gắn trên cùng 1 trục với 1 cánh máy nén, máy nén quay sẽ nén không khí hút vào để nạp cho động cơ đốt trong.

Turbocharger có 1 phần. Thứ nhất là 1 máy nén -compressor, nó bao gồm 1 cánh quay (hình giống múi khế xoắn) quay với vận tốc rất cao để hút và nén không khí. Compressor phải quay với tốc độ rất cao (tới trên 100.000 vòng/phút) để có lực nén chấp nhận được. Máy nén compressor được lắp chung trên 1 trục quay của turbocharger. Phần phía bên kia của trục quay gắn một cánh turbine. Luồng khí thải nóng của động cơ làm quay cánh turbin đồng thời làm quay luôn máy nén, máy nén sẽ cung cấp không khí áp suất cao cho động cơ, chu trình cứ thế tiếp diễn.



Ta có thể thấy turbocharger có cấu trúc nghe qua tương đối giống một động cơ gas turbine, nó thiếu buồng đốt do nó xài buồng đốt của chính động cơ đốt trong. Thêm một khác biệt nho nhỏ nữa là theo cái sơ đồ động cơ gas turbin trên kia thì luồng khí từ máy nén dông tuốt theo hướng trục quay vào turbin còn trong này thì lại ra theo hướng vuông góc, không sao, tại vì có chúng sử dụng 2 loại thiết kế máy nén khác nhau là centrifugal compressor và axial compressor mà thôi.

Ý tưởng ở đây là gì, nếu turbocharger thiếu buồng đốt thì ta chỉ cần làm cho nó 1 cái buồng đốt, vậy là ta có ngay 1 cái turbin jet rồi. Ý tưởng này là của Frank Whittle- cha đẻ của turbo jet, thiết kế ban đùa của ông cũng sử dụng máy nén và turbin theo kiểu vuông góc này và bị chính phủ Anh đánh giá là quá cồng kềnh, không thể lắp trên máy bay, ông chỉnh sửa lại thiết kế theo kiểu axial và có hình vẽ chính thức trên.

Như vậy ta sẽ có sơ đồ thiết kế cho một động cơ phản lực turbo jet thế hệ thứ nhất của box KTQS:
- Một turbocharger tháo ra từ 1 động cơ xe cũ
- Một buồng đốt tự hàn từ ống nước.




Động cơ này dùng làm vào việc gì ?

- Động cơ này đúng là không thể lắp lên UAV hay máy nay mô hình do nó quá cồng kềnh và nặng nề so với lực đẩy mà nó sinh ra. Có người đã lắp nó lên cano, lên xe trượt tuyết...

(Bài viết này có tính chất tham khảo)

Một số hình ảnh :

Hình này đã được resize. Click vào đây để xem ở kích thước thực. Kích thước file hình là 618x480 và dung lượng 44KB.



Bản thiết kế ngon nhất mà Mig (tác giả bài viết này) tìm được về kiểu động cơ này cho bản thử nghiệm của chúng ta. Không cần hàn, tiện, phay, bào gì hết, càng không cần máy CNC, tất cả làm bằng ống nước. Đã thế đã được test thử và chạy khá ngon (dù khói lửa không hoành tráng lắm do tác giả sợ cháy nhà nên chưa dám chạy hết ga )



Chạy thử nghiệm

Hình này đã được resize. Click vào đây để xem ở kích thước thực. Kích thước file hình là 1024x768 và dung lượng 112KB.

Nguồn : vinatech.org 16/09/2006