无人机结构与系统-第3章 无人机动力系统PPT格式课件下载.pptx

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,由于造价低、易于维修等优点仍用于一些初级教练机和小型运输机上，多为气冷式小功率活塞式发动机。

活塞式发动机发展史,国外美国的“辉光”无人机的动力装置就采用了莱康明公司生产的0-235-C型四缸对置活塞式发动机。

俄罗斯苏霍伊设计局设计的苏-49初级教练机安装有一台M-9F型9缸气冷活塞式发动机，功率420hp。

国内我国现役运5、运5B、初教6飞机上的动力装置均为活塞式发动机。

西北工业大学研制的轻型近距无人战术侦察机ASN-206。

活塞式发动机发展现状,3.3活塞式发动机,无人战术侦察机,可用于昼夜空中侦察、战场侦察、目标定位、炮火定位、边境巡逻、核辐射取样、空中摄影和探矿以及电子战等。

该型无人机动力装置为一台水平对置、气冷、四缸、二行程、功率为51hp的HS700型活塞式发动机。

ASN-206,3.3活塞式发动机,1.类型,二行（冲）程发动机,四行（冲）程发动机,只是在过去的少数飞机上采用过。

目前使用的全部航空活塞式发动机。

3.3.1活塞式发动机的类型与结构,

（1）四行程的类型按所用燃料分：

轻油、重油按形成混合气方式分：

汽化器式、直接喷射式,1.类型,汽化器式燃油系统简图,直接喷射式燃油系统简图,

（1）四行程的类型按混合气着火方法分：

点燃式、压燃式按冷却发动机方法分：

气冷式、液冷式,4.1.2活塞式发动机,气冷式,液冷式,

（1）四行程的类型,H型,X型,按汽缸排列方式分：

直列型、星型直立型对立型V型,W型,1.类型,星型,单排,双排,

（1）四行程的类型按所用燃料分：

汽化器式、直接喷射式按混合气着火方法分：

气冷式、液冷式按汽缸排列方式分：

直列型、星型按空气进入汽缸前是否增压分：

吸气式、增压式,1.类型,星型、单排、九汽缸、气冷式的四行程活塞发动机,2.结构组成,气门机构气缸活塞曲轴连杆机匣,气门机构：

由曲轴带动，按照气缸的工作次序，控制进、排气门适时地打开和关闭。

凸轮盘,气门弹簧,气门,推筒,推杆,摇臂,气缸：

燃油和空气组成的混合气进行燃烧的地方。

散热片,进气口,排气口电嘴孔,冷气嘴孔气缸头,气缸筒,电嘴：

适时高压放电，点燃汽缸中的新鲜混合气。

电嘴亦称为火花塞。

电嘴孔,中央极,旁极,电嘴间隙,气缸,排列次序,螺旋桨旋转方向,活塞：

用来承受混合气燃烧后所产生的压力，在气缸内来回移动作功。

活塞,涨圈,活塞销,曲轴：

支承在机匣内，把活塞的直线运动转换为曲轴的旋转运动，以带动螺旋桨旋转和其它附件工作。

连杆：

连接活塞和曲轴，来回传递活塞和曲轴的运动。

副连杆,主连杆,机匣：

用来安装气缸、支承曲轴，并将所有的机件连接起来，构成一台完整的发动机。

支承螺旋桨轴、减速器等附件,支承曲轴、固定气缸和部分气门机构的零件,连接发动机架、安装增压器和进气管,安装附件、附件传动机构,3.3.2工作原理及辅助系统,1.工作原理*术语上死点：

活塞顶面距曲轴旋转中心最远的位置。

下死点：

活塞顶面距曲轴旋转中心最近的位置。

*术语,活塞行程：

上死点与下死点之间的距离。

*术语,*术语,*活塞式发动机的工作原理,进气行程,压缩行程,膨胀行程,排气行程,混合气中汽油和空气的比例为：

1/15即燃烧1kg的汽油需要15kg的空气。

进气行程,活塞运动到上死点时，燃烧室内混合气体的压强增加到10个大气压，温度增加到400C左右。

压缩行程,压缩比：

活塞式航空发动机的压缩比58,混合气被压缩的程度,膨胀行程,燃烧时间：

约0.015s速度：

约30m/s压强：

6075个大气压温度：

20002500C,局部温度：

30004000C燃气冲击力：

15000kg,在惯性作用下，曲轴继续旋转，使活塞由下死点向上运动。

当活塞到达上死点时，绝大部分的废气已被排出。

排气行程,热能,机械能带动螺旋桨全过程为一个循环“热循环”,进气行程,压缩行程,膨胀行程,排气行程,进气行程,压缩行程,膨胀行程,排气行程,发动机功率发动机经济性,进气的多少；

压缩程度的大小；

燃烧是否完善；

膨胀是否充分；

排气是否干净等。

（1）理想工作循环,四行程：

进气、压缩、膨胀、排气,五过程：

进气、压缩、燃烧、膨胀、排气,理想工作过程：

无摩擦、无热交换、燃烧和放热都不需要耗费时间。

01：

进气过程,12：

压缩过程,23：

燃烧过程,34：

膨胀过程,410：

排气过程,等容排气、等压排气,等压进气,绝热压缩,等容燃烧,绝热膨胀,理想工作过程压容图,

（1）理想工作循环,*二冲程的工作原理,压缩混合气,进气,点火燃烧,排气,换气孔,进气孔,排气孔,火花塞,二冲程发动机与四冲程发动机比较，其主要优点、缺点如下：

优点：

1）曲轴每转一周就有一个作功行程，因此，当二冲程发动机的工作容积和转速与四冲程发动机相同时，在理论上它的功率应等于四冲程发动机的两倍。

由于发生作功过程的频率较高，故二冲程发动机的运转比较平稳。

由于没有专门的换气机构，所以其结构较简单，质量也比较小。

由于附属机构少，所以受磨损和经常需要修理的运动部件数量也比较少缺点：

1）不易将气缸内的废气排除干净，而且在换气时减少了有效工作行程。

因此，在同样的工作容积和曲轴转速下，二冲程发动机的功率并不等于四冲程发动机的两倍，只等于1.51.6倍。

2）在换气时有一部分新鲜可燃混合气随废气排出，因此，二冲程发动机不如四冲程发动机经济。

*螺旋桨,活塞式发动机不能单独驱动飞机，它必须通过曲轴驱动螺旋桨才能使飞机运动，因此活塞式发动机需要与螺旋桨一起才能构成飞机的推进系统。

燃油系统,冷却系统,起动系统,2.辅助系统,功用：

储存燃油和点向火发系动机统连续供油。

供油过程中，将燃油雾化并与空气均匀掺混成为新鲜混合气之后，供入汽润滑系统,缸。

功用：

产生高压电，并将高压电依次接通各个汽缸的电嘴，使电嘴产生电,火花，将汽缸中的新鲜混合气点燃。

减轻发动机上各个相对运动机件之间的摩擦，加强发动机内部冷却,等。

润滑系统,功用：

发动机开车时，由起动系统将曲轴冷转动却，系使统发动机由静止状态过渡到正常运转状态，完成起动过程。

起动系统,燃油系统点火系统功用：

加强发动机的外部冷却。

外部冷却和滑油系统的内部冷却使发动机能,够在允许的温度条件下正常运转。

2.辅助系统,1.写出图中1-6各零件名称。

2.看下图写出活塞发动机四行程是什么？

5个工作过程是、。

第3章无人机动力装置,3.4涡轮发动机,涡轮发动机的工作原理,2,涡轮发动机的组成,1,3.4.1涡轮发动机组成（涡轮喷气发动机）,进气道,飞行方向,燃烧室,尾喷管,驱动轴,压气机涡轮与活塞发动机相比结构简单，重量轻，推力大，推进效率高，主要适用于高速飞行，特别是超音速飞行耗油率大，噪声大,

（1）进气道,功能：

在各种状态下,将足够量的空气,以最小的流动损失,顺利地引入发动机，在飞行中还可通过冲压作用提高气体压力。

（2）压气机,功能：

通过旋转的叶片对气体进行压缩,提高空气的压力,为燃气膨胀作功创造条件，同时为飞机和发动机提供高压气源。

图3-33离心式压气机组成,（3）燃烧室,功能：

将喷嘴供应的燃油和压气机供应的空气混合燃烧释放热量，供给涡轮所需的均匀加热的平稳高温高压燃气流。

（4）涡轮,功能：

高温高压燃气膨胀，将热能转换成涡轮的机械能，同时驱动压气机和附件提供功率。

在涡轮螺旋桨和涡轮轴发动机它还为螺旋桨和旋翼提供轴功率。

（5）尾喷管,功用：

使从涡轮流出的燃气膨胀，加速，以一定的速度和要求的方向排入大气，得到需要的推力。

也可通过反推力装置改变喷气方向，产生反推力，缩短飞机的滑跑距离。

反推,着陆时，使用反推可缩短着陆滑跑距离，减轻刹车的负荷。

中断起飞等紧急情况时也要使用反推。

反推,2.涡轮发动机工作原理（涡轮喷气发动机）,风扇把空气从外面吸到里面来喷油燃烧，空气变热，能量增加,热气流过风车，推动风车转动，风车转动推动风扇的转动,热气流过风车后以高速喷出发动机,推力的产生,燃油,机械能,推力,燃烧内能,进气,压缩,燃烧、膨胀,排气,3.4.2涡轮螺旋桨发动机全部动力：

螺旋桨拉力为主，约90%，喷气产生推力只占10%左右。

螺旋桨,减速器,螺旋桨飞机的特点,螺旋桨在飞行速度达到800千米/小时的时候，桨尖部分实际上已接近了音速，跨音速流场使得螺旋桨的效率急剧下降；

螺旋桨的迎风面积大，阻力也大，极大阻碍了飞行速度的提高；

在较低的飞行速度下,具有较高的推进效率,所以它在中低速（低亚音速）飞行时的经济性较好。

3.4.3涡轮风扇发动机由进气道、风扇、压气机、燃烧室、涡轮、和喷管组成。

种类,单轴式,分轴式,双轴式,涡扇发动机的特点,涡扇发动机组合了涡喷和涡桨发动机的优点。

效率高，适合高亚音速（M=0.8-0.9）飞行喷气噪音低，风扇噪音大推力由内涵和外涵共同产生，风扇是产生正推力的主要部件，约占80左右。

目前，民航运输机广泛采用高涵道比的涡扇发动机，保证足够的推力和良好的经济性。

3.4.4涡轮轴发动机,由涡桨发动机改进而来，输出功率主要形式是轴功率，用于直升机。

采用两套独立涡轮，工作涡轮带动压气机，维持发动机工作，自由涡轮通过齿轮箱带动旋翼。

进气道压气机燃烧室涡轮,尾喷管燃油系统滑油系统防火系统防冰系统起动系统,燃气涡轮发动机,主要部件,附件系统,本节重点内容,一、涡喷发动机的组成及各个部分的功用二、涡喷发动机的工作原理三、四种燃气涡轮发动机的特点,