UAV动力系统

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UAV动力系统

发动机术语表

  • TBO(Time Between Overhauls): 大修间隔时间
  • TSN(Time Since New) 总运转小时数
  • TSO(Time Since Overhaul) 大修后运转小时数
  • TSR(Time Since Repair) 维修后运转小时数
  • CSN(Cycle Since New) 总循环数
  • CSO(Cycle Since Overhaul) 大修后循环数

发动机参数指标汇总

发动机类型

  • 活塞发动机:
    • 燃油类型:汽油、重油(航空煤油、柴油);
    • 燃油雾化形式:化油器、电子喷油器;
    • 增压与否:决定飞行高度、是否适用于高原起降;
    • 冷却方式:气体冷却、液体冷却;
  • 涡轮风扇;
  • 涡轮喷气;
  • 涡轮轴;
  • 涡轮螺旋桨;

性能参数

  • 推力(功率)、耗油率
  • 燃油类型
  • 功率提取
  • 起动形式
  • 重量、几何尺寸
  • 总寿命、翻修期、首翻期
  • 引气量
  • 供货稳定性、交货周期

发动机选型依据

1. 选择类型适合的发动机

依照下图选择合适的发动机类型。

发动机选型

  • 按功率选择类型: 400-500kW为分界点。一般低于400kW则活塞机更优,高于500kW则涡轴更优。

2. 在各种工况下,功率足够

这一部分需要考虑的功率需求如下:

  1. 旋翼功率需求;
  2. 尾桨功率需求;
  3. 起落架收放等液压机械功率需求;
  4. 电气功率需求;
  5. 计算时,需要考虑各部分功率损失:
    • 进排气造成的发动机功率损失;
    • 减速、传动装置效率损失;
    • 附件本身的功率转化率(液压泵、发电机);
    • 防除冰、引气、红外抑制等需求引起的发动机功率损失。

对应的飞机状态校核主要有:

  • 起飞状态;
  • 巡航状态;

3. 发动机特性满足飞机要求

此处需要考察发动机下列特性线,并与飞机需求进行对比。

  • 高度特性
  • 温度特性;
  • 速度特性;
  • 起动特性;
    • 暖机时间;
    • 起动环境温度限制;
    • 起动方式:是否需要外带起动电瓶或APU辅助;
    • 空中停车起动是否可能;
  • 加减速特性:
    • 加减速时间:慢车到最大,约3-5s;
    • 可承受极限加速度;
  • 倾斜角度范围;

4. 发动机工作限制参数,与飞机总体需求相匹配

这部分主要包括:

  • 尺寸、重量、安装接口与空间;
  • 工作温度限制:
    • 起动温度限制;
    • 冷却液温度限制;
    • 滑油温度限制;
  • 使用高度范围;
  • 振动水平;
  • 噪声水平;

5. 附件的齐备性

查看以下附件的齐备性:

  • 滑油泵(滤);
  • 燃油泵(滤);
  • 发电机;
  • 起动电机;

选择无需自主选配更多附件的发动机。

6. 发动机具有经济性,且供货稳定,周期允许

  • 发动机成本在预算范围内:一般是整机成本的20%;
  • 优先选择重油发动机:重油的燃油成本是是汽油的40~50%;
  • 发动机供货周期可控,且满足飞机研制要求;
  • 发动机供货质量稳定;

滑油成本: 涡轮发动机比活塞滑油成本更低;

5. 以上均满足的情况下,对比以下总体参数

  • 发动机成熟度: 曾为其他型号配装,有过成熟应用的优先考虑;
  • 功重比:选择更大的;
  • 耗油率:选择更小燃、滑油消耗率的;
  • 单位横截面积有效功率:选择更大的;
  • 可靠性: 选择总寿命更长、大修间隔期更短的;
  • 燃油类型: 重油优于汽油;
  • 维护简易性: 活塞一般维护性更差;
  • 接口的改动: 考察ECU等电气、机械接口与飞机需求的匹配情况,如总线通信形式等,选择所需改动更少的;

发动机子系统资料

燃、滑油

燃油参数

Keywords: UAV Engine
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