本研究為探討一具微型渦輪噴射引擎初步理論計算、製造流程規劃與控制系統設計。微型渦輪噴射引擎區分為進氣道、壓縮機、擴散器、燃燒室、渦輪入口導葉、渦輪與噴嘴，理論計算上，吾人以一維理想氣動力流場作為計算基礎，利用假設之壓縮比與環境條件計算出各部件氣動力參數與外型。而引擎製造上一直都是個難題，吾人規劃利用車削、銑削、鑄造、焊接、深孔鑽孔、放電加工與板金工法間的互相配合完成微型渦輪引擎的製造與組裝。控制系統設計上，利用LabVIEW搭配國家儀器的硬體與微型渦輪引擎周邊所需要的硬體來完成程式撰寫與流程規劃，並撰寫測試用程式確保引擎控制程式的流程與保護機制是否正常運作。

This reseach investigated preliminary theoretical calculations, manufacturing process and control system design for a micro turbojet engine. Micro turbojet engine divided into inlet, compressor, diffuser, combustor chamber, turbine inlet guide vanes, turbine and nozzle. For theoretical calculations, we use one-dimensional ideal flow as the basis for calculation to decide aerodynamic parameter and aerodynamic shape by assuming pressure ratio of compressor and environment condition. The engine manufacturing has always been a difficult problem. We use turning, milling, casting, welding, deep hole drilling, electrical discharge machining, sheet metal methods to complete micro turbojet engine. In control system design, we write LabVIEW program with hardware by National Instrument and micro turbojet engine to complete process planning, and we also write a testing program to ensure whether control system operating normally.

目錄
圖目錄 vi
表目錄 x
符號說明	xi
第一章 緒論 1
1-1前言	1
1-2國內外微型渦輪噴射引擎發展 2
1-3研究背景與動機 4
第二章 理論計算與設計方法	8
2-1微型渦輪噴射引擎設計規格 8
2-2理想渦輪噴射引擎循環 9
2-3各站位氣動力計算 10
2-3-1  壓縮機出入口計算 11
2-3-2  擴散器出入口計算 14
2-3-3  燃燒室出入口與供油量計算 14
2-3-4  渦輪入口導片出入口計算 15
2-3-5  渦輪出入口計算 16
2-3-6  噴嘴出入口計算 17
第三章 引擎製作流程 18
3-1進氣道製作 18
3-2離心壓縮機製作 20
3-3擴散器製作 21
3-4連接套管製作 21
3-5外殼製作 23
3-6燃燒室製作 24
3-7渦輪入口導葉製作 27
3-8渦輪製作 29
3-9噴嘴製作 31
3-10測試架製作 31
第四章 引擎控制系統設計 33
4-1轉速量測 38
4-2溫度量測 39
4-3推力量測 40
4-4燃油流量量測 41
4-5控制系統設計 41
第五章 系統實驗及結論 53
5-1控制系統測試 53
5-2結論 58
參考文獻	60
附錄A 62

圖目錄
圖1-1:JATCAT SPT10-RX-H渦輪螺槳 3
圖1-2:JATCAT PHT3渦輪軸動力系統 3
圖1-3:PBS TJ100微型渦輪引擎應用在靶機上 4
圖2-1:Brayton Cycle 9
圖2-2:速度三角形	12
圖3-1:進氣道設計圖 19
圖3-2:離心壓縮機	20
圖3-3:擴散器設計圖 21
圖3-4:連接套筒 22
圖3-5:外殼設計圖	23
圖3-6:燃燒室剖面圖 25
圖3-7:燃燒室側視樣 26
圖3-8:燃燒室後視樣 26
圖3-9:渦輪入口導片車床加工圖 28
圖3-10:渦輪入口導葉3D圖 29
圖3-11:渦輪車床加工圖 30
圖3-12:渦輪3D設計圖 30
圖3-13:噴嘴完成品 31
圖3-14:測試架 32
圖4-1:Xicoy控制器 34
圖4-2:AMT V2控制器 34
圖4-3:JetCat PRO系列控制器 35
圖4-4:瓦斯及燃油啟動比較流程圖 36
圖4-5:轉速量測單元 38
圖4-6:熱電偶與訊號放大器 39
圖4-7:荷重元與訊號放大器 40
圖4-8:渦輪式流量計 41
圖4-9:NI-6343 42
圖4-10:啟動程序 43
圖4-11:引擎運轉控制流程圖	44
圖4-12:不同工作週期下的示意圖 45
圖4-13: Fuzzy System Designer的建立流程 46
圖4-14: 輸入值之隸屬函數 47
圖4-15: 輸出值之隸屬函數 48
圖4-16:去模糊化後之輸出曲線 50
圖4-17:LabVIEW程式內容 51
圖4-18:LabVIEW程式監測頁面 52
圖4-19:控制硬體對應NI-6343接線腳位圖 52
圖5-1:NI PXIe-1082 53
圖5-2:測試用程式碼 54
圖5-3:測試程式控制端 55
圖5-4:控制系統開啟點火器時機點 56
圖5-5:控制系統關閉點火器時機點 56
圖5-6:控制系統關閉啟動馬達時機點 57
圖5-7:控制系統開啟油泵輸出時機點 57
圖5-8:EGT過溫保護 57
圖5-9:製作完零件	59
圖5-10:引擎組裝完成樣 59

表目錄
表2-1:環境參數 10
表3-1:零件材料表	18
表3-2:材質成分表	27
表4-1:輸入值之隸屬函數範圍 47
表4-2:輸出值之隸屬函數範圍 48

[1] 李曜丞(2003)。一具微型渦輪發動機設計上的探討(碩士論文)。國立成功大學航空太空工程所，台南市。
[2] 賴唐鈺(2002)。渦輪噴射引擎元件特徵分析與平衡操作預測之研究(碩士論文)。國立成功大學航空太空工程所，台南市。
[3] 施尚融(2002)。葉頂間隙對壓縮機性能之影響(碩士論文)。國立成功大學航空太空工程所， 台南市。
[4] 李彥慶(2004)。微型渦輪引擎環狀燃燒室設計與實驗驗證之研究(碩士論文)。國立成功大學航空太空工程所，台南市。
[5] 黃澤民(2010)。直接噴油啟動之微型渦輪引擎研究(碩士論文)。國立成功大學航空太空工程所，台南市。
[6] 賴修成(2008)。二十公斤級微型渦輪引擎設計及測試研究(在職專班碩士論文)。國立成功大學航空太空工程所，台南市。
[7] 高嘉臨(2009)。八十磅級微型渦輪引擎設計及測試研究(在職專班碩士論文)。國立成功大學航空太空工程所，台南市。
[8] 林家榮(2012)。微型渦輪噴射引擎燃燒系統設計與測試研究(碩士論文)國立清華大學動力機械工程學系，新竹市。
[9] Shalini Bhardwaj. (2014). Centrifugal Compressor Analysis by CFD. International Journal of Science and Research.
[10] P.Le Sausse, P.Fabrie, F.Clunet. (2013). CFD comparison with centrifugal compressor measurements on a wide operating range. EPJ Web of Conferences.
[11] Marian Gieras. Tomasz Stan´kowski. (2012). Computational study of an aerodynamic flowthrough a micro-turbine engine combustor. Journal of Power Technologies.
[12] Abolgasem Mesoad Alarami. Abdulhafid M. Elfaghi. (2014). Optinun Design Procedures of Turbojet Combustion Chamber. ICAESAM .
[13] National Instruments. (2009). LabVIEW PID and Fuzzy Logic Toolkit User Manual.
[14] Alexandru Nicolae TUDOSIE. (2007). Turbo-jet engine’s rotation speed control system with fuel flow rate injection controller. International Conference on Electromechanical and Power Systems,
[15] Brian Binkley. (2011). Modeling and analysis of turbojet compressor inlet temperature measurement system performance (MASTER OF SCIENCE). 
[16] C. Le Brun, E. Godoy, D. Beauvois, G. Le Pache, and R. Noguera. (2014). Modeling and analysis of a turbojet fuel system. International Journal of Computer Theory and Engineering, 
[17] Dan Becker, Ivan Darias, Dwayne Gordon, Michelle Heethawakage, Kin Ng. (2007). Design of an operational turbojet data acquisition console – TURBODAC. Florida International University: 
[18] Dr. Meherwan, P. Boyce, P.E. (2003). CENTRIFUGAL COMPRESSORS A basic guide PennWell. 
[19] Michal Czarnecki, M. O. (2008). Preliminary design of micro scale turbojet. Journal of KONES Powertrain and Transport, 
[20] S. Chiesa, G. Medici, M. Balbo, Politecnico di Torino, Alenia Aermacchi.Turbojet analytical model development and validation. International Congress of the Aeronautical Sciences,